基于PCI的遥测解调及遥控注入测试卡的设计与实现

1、基于pci的遥测解调及遥控注入测试卡的设计与实现本文中的测控系统是某型号无人机系统中的一个重要部分。为了对测控系统的改进优化设计举行验证，需要对软件举行长久运行考核，对该分系统举行单机验收与联试，验证其与其它分系统接口的匹配性；同时还要为测控系统提供真切的物理衔接接口、动态输入参数，进而提供与无人机同步的运行环境。遥测解调及遥控注入测试卡是按照验证测控系统工作的需要而设计开发的，它能为其提供遥测解调、遥控数据注入、挺直命令注入、触点信号和40khz时钟等接口信号。能对原测控系统举行测试的遥测解调及遥控注入测试卡是isa插卡，用法分别器件来实现。随着计算机硬件的进展，pci已经成为当今高性能微型

2、计算机实际上的总线标准，pci总线的性能远远高于isa总线，因此基于pci的遥测解调及遥控注入测试卡更符合实际应用的需要。技术的应用日益成熟和广泛，用fpga芯片替代分别器件将大大提高测试卡的牢靠性。本文论述了基于公司的acexlk系列芯片(如acek1k30qc208等)，采纳pci局部总线标准，设计基于pci的遥测解调及遥控注入测试卡的一些关键技术。1 pci局部总线以intel公司为首的pci sig小组推出的pci总线标准是一种高端现代局部总线它具有符合工业标准、性能高、成本低、自立于处理器、允许灵便配置、用法寿命长、可操作性强和软件兼容性好等优点，因此在计算机和工业控制计算机领域具有

3、广大的应用前景。pci总线与传统isa总线、现代的eisa总线的性能比较如表1所示。pci局部总线是微型计算机中处理器存储器与外围控制部件、扩展卡之间的互衔接口。pci总线规范是互连机构的协议及电气和机械配置的规范，其用途是在高度集成的外设控制器器件、扩展板和处理器之间提供一种内部联结机制。本文中的基于pci的遥测解调及遥控注入测试卡是由pci总线完成测试卡和处理器存储器的衔接，其在pci总线微型计算机系统中的位置1所示。2 fpga技术在现代电子系统领域，技术已经逐渐成为电子系统的主要设计手段。fpga(现场可编程门阵列)是eda技术中的一种重要应用。fpga器件在结构上由规律功能块罗列为阵

4、列，并由可编程的内部连线衔接这些功能块，来实现一定的规律功能。设计遥测解调及遥控注入测试卡的数字和规律部分均由fpga器件来完成。考虑到遥测解调及遥控注入测试卡规律功能的需要，本设计采纳altera公司的fpga芯片acek1k50qc208。该芯片具有5万门可编程规律单元，属于sram型的fpga芯片，规律信息保存在特地的静态存储器中(本设计中用法epc1pcepc1pc8芯片作为静态储存器)，上电时动态加载。这种类型的器件在验证期间可以用法下载工具将规律加载到芯片中，验证完毕后需要将规律信息烧写在静态存储器中，以后系统上电时，fpga从静态存储器中自动加载规律。用法fpga举行电路设计的步

5、骤为：首先采纳目前流行的硬件描述语言 hdl设计输入，即将设计的规律、时序关系输入计算机；之后，用法maxplus ii软件举行前仿真、综合、布局布线和后仿真，即验证输入的硬件描述语言的规律关系是否正确，若正确则用抽象语言将规律描述分解为详细的规律单元，在fpga器件中实现，并验证布局布线后仿真是否正确；最后，举行硬件验证，将计算机上布局布线之后生成的文件加载到fpga中，以验证它的实际工作状况同设计是否全都。3 遥测解调及遥控注入测试卡的设计3.1 测试卡的测试接口信号要求测试卡要按照测试的需要提供测试接口信号。这些测试接口信号共包括五类：(1) 遥测解调信号：测试卡集成了两路遥测解调器的功

6、能。其中每一路遥测解调器都能够输出帧同步信号、路同步信号和数据时钟信号。被测系统按照解调器卡输出的上述三个信号，根据一定的时序关系输出串行的遥测数据。(2) 遥控数据注入：测试卡集成了两路遥控数据注入单元。其中每一路遥控数据注入单元都能够提供数据有效信号、时钟信号和数据信号。(3) 遥控命令：测试卡提供1套24路挺直遥控命令输出。每路命令处于工作状态时，集电极开路门接通(低电平)；处于非工作状态时，集电极开路门不接通(高电平)。(4) 触点信号：测试卡提供1套11路(共22根引脚)触点输出信号。每路触点信号为开关闭合有效，断开无效。(5) 时钟输出：测试卡提供1路40khz的时钟输出信号。3.

7、2 测试卡硬件系统的实现在该测试卡的电路系统中，由fpga芯片提供测试接口信号并实现软件接口规律设计；由pci接口芯片实现测试卡同计算机上pci总线的衔接；由分别器件实现测试接口信号的输入输出。测试卡的硬件原理框图所示。在图2中，pci协议接口电路主要是用法pci总线接口芯片9052来提供高性能的pci总线接口，其用法需要对它的pci配置寄存器和本地配置寄存器举行设置。在pci接口配置电路中，采纳93cs46n串行eerom芯片对9052芯片pci配置寄存器和本地配置寄存器举行设置。测试接口信号规律电路围绕fpga芯片acek1kqc208举行设计。该芯片能够完成测试卡需要的五类测试信号的规律

8、设计，还能实现可供用法人员配置的测试卡软件接口，以及和pci总线接口举行信号传输的规律。acek1kqc208芯片是sram型的fpga芯片，还需要特地的规律存储电路来保存上述规律信息。规律存储电路用法静态存储器芯片epc1pc8芯片，系统上电时，fpga从存储器中自动加载规律。测试信号输入输出电路完成测试卡与被测设备的信息交换。对于测试卡提供的五类测试信息，遥控命令和触电信号需要模拟器件和电子开关举行转换，而其它信号则可以通过挺直输入输出。工作状态显示电路提供测试卡的工作状态，如测试卡是否加电胜利、是否规律下载胜利、是否在举行遥控命令注入、是否在举行遥测数据接收等。工作状态显示电路的规律也来

9、自于测试接口信号规律电路。3.3 pci局部总线和测试卡本地总线的衔接本设计采纳了plx technology公司的pci总线协议接口芯片9052来实现pci 总线和本地总线之间的衔接。pci总线协议接口芯片9052为各类适配卡提供高性能的pci总线接口，可以将pci总线同各种传输速率低于132mb/s的本地总线举行衔接。采纳pci总线协议接口芯片9052来实现pci总线和本地总线之间的衔接，3所示。因为9052是特地的pci协议芯片，所以它的pci端可以挺直通过插卡上的引线和pci插槽衔接。二者衔接时不用做任何变换，将二者的复用数据线和地址线挺直连通，将9052的pci端的控制线与pci插槽

10、上的作为从设备的控制线挺直连通即可。9052芯片本地端接口和fpga芯片的衔接也就是pci总线接口和测试卡本地总线的衔接，是本接口卡设计的一个关键。在fpga芯片的规律设计中，按照测试卡对主机系统资源的需求，提供了一个测试卡本地总线接口。本地总线接口包括4k字节的存储器和16字节的寄存器，所以将要用法9052芯片的两个地址空间分离设置为4k字节和16字节，将存储器和寄存器空间分开。在地址线和数据线的设计上，采纳地址线和数据线非复用模式，本地的地址线和数据线分离与9052本地端的地址线和数据线衔接。在控制线的设计上，按照二者的读写时序，将9052芯片设置为挺直读写的方式，用9052芯片的读信号和

11、写信号挺直驱动本地总线的读写信号。另外还要用法9052芯片提供的一个片选信号，来挑选不同的16个字节的寄存器地址空间。9052本地端和bu-61580要采纳同一个时钟信号，以保证二者读写时序的同步。3.4 测试卡软件接口的设计测试用户需要对测试卡举行软件设置，来实现遥控注入数据、遥测和遥控帧长、遥控数据发送等。这些软件接口是通过fpga芯片举行规律设计来提供的。测试卡加电后，这些软件接口就存在于测试卡上，通过软件编程可以控制软件接口，来实现测试卡的测试工作。测试卡实现的软件接口如表2所示。4 测试卡与其配套软件的数据流和控制流遥测解调及遥控注入测试卡要和其配套的软件接口卡驱动程序(vxd)及用户菜单应用软件共同用法。遥测解调及遥控注入测试卡作为硬件biu同被测测控系统衔接，负责接收与发送各类测试数据，并且可以由主机来配置测试卡上的寄存器。驱动程序则作为遥测解调及遥控注入测试卡和用户菜单软件的接口程序，负责接收菜单软件的指令