基于CPCI總線的脈沖信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.3接口處理

　　FPGA由于需要對(duì)80路脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，采用單片機(jī)無(wú)法滿足并行處理的需求，因此選用FPGA完成脈沖采樣功能。接口處理FPGA采用Altera公司的FLEX10K50，工作主頻為6 MHz，存儲(chǔ)芯片采用EPC1PC8.其主要功能有三部分：分頻定時(shí)器、采樣數(shù)據(jù)緩存、外圍控制邏輯。FPGA對(duì)主時(shí)鐘進(jìn)行分頻，形成周期為1 ms的時(shí)鐘信號(hào)。FPGA每ms對(duì)80路脈沖信號(hào)完成并行采集一次，將數(shù)據(jù)存放在寄存器中，同時(shí)向單片機(jī)發(fā)出中斷信號(hào)，通知單片機(jī)發(fā)起數(shù)據(jù)搬移，以及單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)間計(jì)數(shù)器自增。采樣數(shù)據(jù)緩存模塊用于將80路脈沖信號(hào)同時(shí)鎖存至內(nèi)部寄存器，單片機(jī)每ms全部讀取一次。外圍控制邏輯用于單片機(jī)外圍各控制信號(hào)的譯碼，包括控制寄存器、各芯片控制信號(hào)譯碼，以及其他輔助功能的實(shí)現(xiàn)。

　　2.4單片機(jī)系統(tǒng)

　　單片機(jī)系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89C51，配合32KB外部SRAM 62256以及4 KB雙口數(shù)據(jù)RAMIDT71342.其中，CPCI總線訪問(wèn)雙口數(shù)據(jù)RAM的L端口，8051訪問(wèn)R端口。

　　單片機(jī)工作主頻設(shè)計(jì)為20 MHz.單片機(jī)P0口和P2口作為通用的數(shù)據(jù)線和地址線使用，配合地址鎖存器74HC373工作；P1口不使用；P3口中僅使用了P3.2用于接收外部中斷，即來(lái)自接口處理FPGA的中斷。FPGA內(nèi)部定時(shí)器每ms產(chǎn)生一個(gè)中斷脈沖，用于單片機(jī)軟件計(jì)時(shí)器的激勵(lì)時(shí)鐘，同時(shí)通知單片機(jī)讀取脈沖信號(hào)接口采樣數(shù)據(jù)。

　　單片機(jī)的外部地址空間劃分如表1所列。

　　單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)幀格式如圖4所示。每個(gè)數(shù)據(jù)幀包含14個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，時(shí)間碼為4個(gè)字節(jié)，加電后從0開始計(jì)時(shí)，單位為ms；采樣脈沖數(shù)據(jù)共10個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)80路脈沖信號(hào)。2.5 PCI總線接口板卡采用CPCI接口方式，接口芯片采用PLX公司的PLX9052，與配置EEPROM芯片93CS46配合使用。板卡在PCI總線中工作在從模式下。接口芯片對(duì)部數(shù)據(jù)總線選擇低8位數(shù)據(jù)線與雙口RAM連接，測(cè)試客戶機(jī)定期查詢每塊測(cè)試板卡中雙口RAM的工作模式，不使用本地中斷信號(hào)。

　　3軟件設(shè)計(jì)

　　脈沖信號(hào)檢測(cè)板單片機(jī)軟件主要完成脈沖采樣數(shù)據(jù)的處理，剔除FPGA產(chǎn)生的采樣數(shù)據(jù)中的無(wú)效數(shù)據(jù)，將檢測(cè)到的脈沖有效數(shù)據(jù)打上時(shí)間標(biāo)簽后存儲(chǔ)到雙口數(shù)據(jù)RAM中。雙口RAM中循環(huán)存儲(chǔ)256組脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，測(cè)試客戶機(jī)定期訪問(wèn)雙口RAM，讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)。單片機(jī)軟件流程如圖5所示。

　　圖5中寄存器0x8FFD為配置寄存器，由測(cè)試客戶機(jī)軟件寫入，用于初始化雙口RAM中的數(shù)據(jù)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文提出的兩級(jí)測(cè)試系統(tǒng)的沒(méi)計(jì)思路和基于單片機(jī)與CPCI總線的脈沖信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)計(jì)方案，可以適應(yīng)較寬電壓幅度范圍的接口電平信號(hào)。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的CPCI總線接口，具有良好的兼容性和擴(kuò)展性，能較好地滿足對(duì)脈沖信號(hào)的功能測(cè)試。如需要提高測(cè)量精度，可縮短FPGA采樣間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，該方案已經(jīng)大量應(yīng)用于產(chǎn)品測(cè)試和系統(tǒng)集成測(cè)試中。