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1 引言 信號源是雷達系統的重要組成部分。雷達系統常常要求信號源穩定、可靠、易于實現、具有預失真功能，信號的產生及信號參數的改變簡單、靈活。本文采用DSP和CPLD來設計信號源的控制部分，一方面能利用DSP軟件控制的靈活性，另一方面又能利用CPLD硬件上的高速、高集成度和可編程性。使用這種方法可以充分利用軟件支持來生成和加載任意波形數據，并能方便地實現對信號參數的控制和對波形數據的隨意修改，同時又能保證信號產生的高速、靈活可控。 2 系統結構 采用波形存儲直讀法，即通過對存儲的波形采樣數據進行數模變換，直接生成模擬信號的一種方法。圖1為信號源的系統結構。本信號源可工作于聯機和脫機兩種方式。聯機工作時，波形數據從微機加載，由DSP控制，通過CPLD內的數據通道寫入SRAM，經回讀、校驗后，從SRAM內高速送入到數／模轉換器件產生雷達信號。脫機工作時，波形數據可在系統上電時由EEPROM加載，EEPROM中可存放一組波形數據，也可存儲多組數據以方便應用。 3 硬件實現 3．1 TMS320F206與EEPROM的接口設計 在實際系統中，DSP采用TI公司的TMS320F206芯片，EEPROM采用Microchip公司的24LC256 CMOS串行EEPROM（圖2）。TMS320F206屬于定點、靜態CMOS數字信號處理器。它采用先進的哈佛結構，具有片內外設、片內存儲器及專用的運算指令集，這些特點使得此器件使用靈活方便。24LC256工作電壓為2．5V～5．5V，容量為32K×8bit，為兩線串行接口總線，標準與I2CTM兼容。SCL為24LC256的時鐘輸入管腳，SDA為其串行地址／數據輸入／數據輸出管腳。24LC256提供讀順序地址內容的操作方式，其內部的地址指針在每次讀操作完成之后加1，此地址指針允許在一次讀操作期間，連續順序地讀出整個存儲器的內容。其時序如圖3所示。 設計中將TMS320F206的通用I／O端口IO2模擬出SCL的時鐘，IO3負責將數據寫入和從24LC256讀出（TMS320F206與24LC256的接口如圖1所示）。脫機工作時，其流程如圖4。 3．2 CPLD設計 可編程邏輯器件采用XILINX公司的CPLD，型號為XC95288XL－6TQ144C。該器件為144－pin TQFP封裝，內部有288個宏單元，最高工作時鐘為151MHz。XC95288XL內部邏輯分為三部分：TMS320F206與微機接口的通信、高速地址計數、SRAM片選讀寫信號的產生。 3．2．1 TMS320F206經過CPLD與微機接口的通信 TMS320F206與微機接口的通信采用并行接口協議（EPP），主要完成從微機加載數據到SRAM、將數據從SRAM回讀到微機，整個過程對于并行接口來說采用查詢方式，對于TMS320F206來說采用中斷方式。TMS320F206使用 引腳接收由CPLD發出的中斷，通過設置TMS320F206片內寄存器IRM與ICR，使TMS320F206響應中斷 而不響應 。其時序如圖5和6所示。 脫機工作狀態下，從并口加載數據時，微機將數據發送到并口，并發出 低脈沖，CPLD接收STB到 后，置BUSY＝1，發出中斷信號，TMS320F206接收到中斷后，控制CPLD鎖存數據，并將數據寫入SRAM，置BUSY＝0；從并口回讀數據時，微機設置并口為輸入狀態，然后發出AUTOFEEDXT低脈沖，CPLD接收到 后，置 ＝1，發出中斷信號給TMS320F206，TMS320F206控制CPLD從SRAM讀取數據并送到并口，置 ＝0。 3．2．2 高速地址計數器設計 信號源中SRAM在產生雷達波形時工作在100MHz的高速時鐘下，這就要求設計的地址計數器也工作在100MHz的時鐘下。在同步計數器中，采用超前進位（prescalar）技術來提高其性能，即將前端的、高速計數器的超前輸出作為后面的低速計數器的計數使能。實現時我們利用XILINX公司的EDA軟件中提供的高效宏單元CLBMAP優化布線，從而使計數器內部延時最小。圖7為計數器輸出Q0～Q6的仿真結果。實驗表明，上述措施對于提高同步計數器的速度非常有效。 3．2．3 SRAM片選讀寫信號的產生 波形存儲單元由兩片高速、低功耗，容量為128K×18bit的靜態雙口SRAM構成。該器件支持單次讀寫、流水線讀寫、觸發式讀寫等多種方式，既可對同一地址單元的高低字節分別讀寫，也可同時操作。因此片選讀寫信號時序十分復雜。 本設計中SRAM片選讀寫信號直接由TMS320F206由數據線送入到CPLD，而不必由CPLD內部經過復雜的譯碼邏輯電路產生，由此可見DSP＋CPLD設計的簡單。由于高速讀出波形數據送入D／A是在高速時鐘（100MHz）下進行，因此高速讀出時，片選讀信號一直有效。而在寫入時，由于會有較長時間不對SRAM進行操作，為避免因時鐘信號線上的毛刺而寫入錯誤數據，因此在寫入SRAM時，片選寫信號只在寫入的單個時鐘周期有效。 4 TMS320F206軟件設計 信號源有聯機和脫機兩種工作方式，PCB板上有一個模式選擇開關，TMS320F206通過I／O端口IO1檢測工作模式。TMS320F206控制程序首先使TMS320F206初始化，設置各個片內寄存器。然后根據IO1的值決定從EEPROM加載還是從微機加載。程序流程略。 5 實驗結果 用示波器對信號源所產生結果進行測試，其結果如圖8和圖9所示，圖8為產生的正弦波和鋸齒波波形，圖9為脫機模式下產生的線性調頻信號的基帶波形，其時寬為25μs，基帶帶寬為37．5MHz，經過4倍頻后，帶寬能達到300MHz。 實驗結果表明，運用DSP＋CPLD來設計信號源的控制部分有很大的優越性，系統靈活可調、性能穩定，復雜的控制用軟件實現簡單，系統的高速特性也得到滿足。 |
