基于PCI和LVDS的接收机测试源设计

第第页基于pci和lvds的接收机测试源设计几乎全部的信息系统（如电话、电视等）都在经受从模拟到数字的转变。数字硬件系统有处理算法与硬件充分的自立；软件升级容易迅速等优点。因此，数字接收机已经开头应用于移动通信，民航空中管制系统，医学成像等方面。在教学中也开头接触到数字接收平台。

在无线通信系统和工业控制系统的教学实验平台设计中，提供临近真切的数据和临近真实数据率的数据是检验算法的性能和效率所必需的。而与真切系统相衔接是不须要和高成本的。因此设计阶段提供一个近似的替代（数据模拟源）是最好办法。

本文针对数字接收机测试设计一个牢靠而且通用的模拟测试数据源。该主要是为软件产生的模拟数据提供一个到达数字接收处理机的通路，并提供一个pc机与处理机通信的平台。该数据源采纳了标准工业互联（pci）和低压差分信号（lvds）传输以保证系统的高数据率。在软件设计上采纳分层结构协作驱动程序提供了最大的系统灵便性。

2系统结构与硬件设计

2.1系统模型

图1示出了数字接收机实验平台框图，主要是由处理机和模拟数据源模块组成。

1.软件模拟源及显示控制：按照模拟环境(数据率、信号干扰)产生模拟数据及回送结果的分析。

2.驱动程序：对（硬件端）它负责控制数据的发送接收，板卡ram在内存的映射，中断的管理等。

3.处理机：高速处理机由a2116高速dsp组成，专注于高速数据流的算法。

模拟数据源形态为标准pci板卡，框图见图2。

模拟数据源包含pc机和处理机的高速通道和模拟前端数据流的应用程序。通用计算机作为数据源产生和分析工具。这样提供了最大的灵便性。数据模拟卡电路主要由7个部分组成：pci桥负责本地总线和pc机pci总线的协议转换；控制规律由和下载电缆组成，修改功能可以完成测试、接收、发生数据的控制规律。

双口ram作为该板的数据缓存；lvds串行器（ser）负责接收控制规律来的数据串行后送到传输线上；lvds接收解串器（des）接收传输线上来的串行数据，解串后无误的送到控制规律中由其处理（存储到ram或转换状态）；电源形成所需的电源；时钟电路为板卡的规律器件提供稳定的本地时钟源。

2.2pci桥接电路

pci是工业互联标准有32/64位宽度，33/66mhz频率，pci总线电信号采纳电波反射增加原理，最高理论可达4224mbps。支持突发传输。总线设备可高效配置，可保证设备并行处理。设计中我们选用plxtech公司的pci9052芯片。内部功能见图3。

9052是一个协议转换电路，它将本地端的芯片衔接到pci总线，将pci命令(读写寄存器、内存、io)翻译到本地端举行相应的操作。9052内部提供了两套配置寄存器：pci配置空间寄存器和是本地配置寄存器，分离提供pci和本地端的配置信息。硬件设计上对pci端布线长度有等长度限制外没有特殊要求。

2.3lvds电路

lvds(lowvoltagedifferentialsignaling)是采纳低摆幅差分信号(350mv)传输数据的技术，可以达到百到千兆位每秒的速率。lvds具有速度高、功耗低、辐射小、成本低、抑制共模干扰强的优点。我们选用maxim生产的max9205/7(ser)串行器和max9206/8(des)解串器对实现lvds。lvds电平的传输没有特殊要求，cat3/cat5能够达到10m的传输要求可以满足我们的测试要求。因此我们采纳rj45插座，同时背板注重了阻抗匹配及铝壳屏蔽抗干扰的问题。

在ser/des发送和接收数据前，必需对发送和接收链路举行初始化(把des和ser的pll同步到各自的本地时钟)。当ser同步到本地时钟后，des同步到串行器，最后完成初始化过程。同步结束之后，ser和des开头传输数据帧，因为每一帧含有开头比特1，10比特数据，结束比特0，因此ser输出为12倍传输时钟。数据率十分高。

2.4控制规律fpga

我们选用altare的epf6016设计控制规律。altare的开发工具maxplusii和器件十分优秀；并且支持在线编程。为了保持设计的完美，我们将控制规律设定了两种工作模式，数据模式(见图4)和测试模式。通过下载电缆修改规律设计就可以转变其工作模式。

数据模式中双口ram被分成0体和1体展现乒乓结构，这样交错用法可以在lvds上形成高速的数据流，以模拟大规模阵列或者通信天线的输出。测试试探中lvds收发器形成回路，用于规律自检和板块测试。

2.5存储和外围电路

我们采纳双端口7133/7134提供乒乓存储。一个端口与pci9052无缝衔接，作为pci挺直操作的缓存。另一个端口与控制规律衔接，供fpga拜访。pc机主板提供了5v电源，通过lt1117-3.3直流转换器将5v转换成3.3v供lvds。为了lvdspll能够有效锁定，因此用法40m时钟模块通过fpga编程分频后提供时钟。图5为模拟数据源板卡成品。

3软件设计

模拟源软件包括驱动程序和应用程序设计。

本课题中，设备驱动程序的主要任务是在系统内存空间中守护一块内存，作为pci板卡上双口ram的镜像，即完成双口ram和内存的同步。当卡发送数据时，数据从内存中拷贝到pci板卡ram中；接收数据时数据从pci板卡ram中拷贝到系统内存中。该功能通过在驱动程序加载时调用内存分配函数完成。因为本设计中涉及到了系统中断，驱动程序还要在系统中设置中断服务例程(isr)。应用程序完成模拟数据产生，分析等算法相关的内容。应用程序开发目的是提供一个于matlab的良好衔接，使其能够和matlab环境协调工作，充分利用matlab的数学分析、计算能力(将另文论述)。

4结论

本文针对数字接收机平台测试，实现了一种通用的测试数据源。该模拟数据测