基于PCI总线的大容量雷达数据采集系统的设计
关键词：PCI总线，数据采集，VHDL，CPLD
1 引 言
数据采集技术是信号处理一个非常重要的环节，广泛应用于雷达、通信、遥测遥感等领域。在研制基于新型连续波噪声雷达体制的新型连续波雷达时，为了研究更加有效灵活的雷达信号处理算法，利用计算机这个通用的计算和控制平台，先将雷达信号采集到计算机上，然后在计算机上进行雷达信号处理算法的研究。课题要求对雷达I和Q两个通道的信号进行采集，采样精度为12位，最高的采样频率为20兆。传统的基于ISA、EISA和VL总线的数据采集，受到总线带宽、控制方式和实现难易程度的制约，不能满足课题要求。而PCI总线以其峰值传输速率高达每秒132兆字节、支持突发传输等突出的性能，成为我们雷达数据采集首选的计算机IO接口。本文介绍了采用PLX9054作为PCI总线接口芯片的大容量雷达数据采集系统的开发，系统包括数据采集卡和配套软件。
2 数据采集卡系统结构的介绍
数据采集卡的系统结构如图1所示。雷达输出的I和Q两通道视频信号通过数据采集卡的信号调理模块，经隔离限幅放大后，送到模数转换模块，在这里，两路模拟信号分别被转换成12位的数字信号。两路12位的数字信号经锁存后，被送到FIFO模块缓存起来，这些缓存的数据将通过PCI总线接口模块以DMA方式存入计算机内存。当数据采集完成后，这些内存中的数据将存入硬盘，生成雷达数据文件。每个通道的雷达信号只用了16位中的12位，还有4位未用，我们利用这4位来传输雷达随机二相码码字等一些数字状态信息，这些信息将从锁存模块输入，随雷达信号同步采集到计算机中。
数据采集卡的控制是由控制模块来完成的。内部时钟模块提供内触发信号，它和外触发信号一起接到控制模块，由控制模块根据用户要求来选择使用不同的触发信号。EEPROM内存储有PCI总线接口芯片PLX9054的配置信息。
3．1 接口模块
接口模块的功能是由PLX9054来实现的。PLX9054是PLX公司的一种功能强、使用灵活、并符合PCIV2．2规范的32位33MHz PCI总线接口控制器，它可以作为PCI总线的主控设备去控制总线，也可以作为目标设备去响应总线。PLX9054提供了PCI总线、EEPROM、LOCAL总线三个接口。LOCAL总线有三种工作模式：M模式、C模式和J模式，在实际的数据采集时，将LOCAL总线设置为C模式。选用Fairchild Semiconductor公司的串行EEPROM－NM93CS56L作为PLX9054的配置芯片，该芯片通过EEPROM接口和PLX9054相连。PLX9054的长配置方式要求68个字节的信息，主要包括：设备识别号、供应商代码号、Local总线三个空间的大小以及三个空间的基址等，可以利用编程器事先将要配置的信息写入配置芯片中。在计算机启动时，系统将根据配置信息分配我们申请的系统资源。PLX9054作为一种“桥”芯片，在PCI总线和LOCAL总线之间有三种直接的数据传输模式：
（1）PCIInitiator数据传输模式：LOCAL总线主设备通过PLX9054访问PCI总线存储空间和I／O空间。
（2）PCITarget数据传输模式：PCI总线主设备通过PLX9054访问LOCAL总线存储空间和I／O空间。
（3）DMA数据传输模式：PLX9054作为两总线的主设备，从PCI总线存储空间读数据到LOCAL总线存储空间或者从 模拟电路文章专题:模拟电路基础
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