无线电监测系统中基于USB2.0的高速数据采集系统

摘要

无线电监测调制识别系统能够在复杂环境和噪声干扰情况下对信号采集和处理确定信号各种参数，解调信号，从中获取信息。本文针对通用接收机中频信号输出设计了中频信号采集、中频信号处理和高速数据传输硬件系统，应用于无线电监测系统。系统能够完成宽频段扫描、锁定信号频率，实时采集中频信号。信号经高速A/D变换可以实时或经SDRAM缓冲后(当采样速率过高时)由USB2.0总线传入PC或由LinkPort传入后端双DSP综合信号处理板进行调制识别处理(或接收由双DSP信号处理完的数据并传入PC机完成后续运算处理)，完成无线电监测。整个系统的协调工作由FPGA完成，系统时钟可调，参数可选。测试结果表明数据采集精度好，性能完全符合课题要求，可方便应用于无线电监测以及其它调制识别系统中。 本文主要工作如下： 1.分析了A/D采样中的量化误差和噪声，比较了多速率抽取滤波方法； 2.根据项目需求设计了基于USB2.0及128MbitSDRAM大容量后备数据存储的高速数据采集传输板，并通过与后端双DSP信号处理板的通信构成了通用中频信号处理机； 3.原理图设计，PCB设计，硬件电路调试； 4.完成了CY7C68013的固件驱动的开发及FPGA和USB相互握手程序的编写； 5.基于LINKPORT与双DSP数据处理板交互，完成了与双DSP板的无缝衔接，确保了从采样到双DSP高速处理的连续性； 6.PC端USB2.0驱动程序和应用程序设计，采用BULK方式传输，能达到320Mbit/s的高传输速度； 7.系统流程FPGA时序设计，包括实时传输和非实时传输工作方式(SDRAM预存储)功能可选择，硬件时钟可选择，参数可编程； 8.测试平台搭建，实际测试电路板正确性及传输速度；

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1课题研究背景和意义

1.2相关技术和发展现状

1.2.1调制识别系统发展

1.2.2数据采集新技术

1.3本文主要工作

第二章软件无线电处理技术研究

2.1信号采样与量化

2.1.1非理想采样分析

2.1.2量化分析

2.1.3过采样方法降低量化噪声

2.2多速率信号处理

2.2.1抽取的几种快速方法

2.2.2抽取滤波方法比较

2.3小结

第三章系统方案研究及ADC电路设计

3.1系统设计要求

3.2系统设计框图

3.3高速中频信号采集传输板介绍

3.3.1 ADC电路设计

3.3.2 ADC设计理论

3.3.3模拟电路输入设计

3.3.4高速ADC电路PCB设计

3.4小结

第四章USB2.0总线及驱动程序设计

4.1 USB2.0总线及其接口芯片

4.2 USB固件驱动开发

4.3驱动开发工具选择

4.4 WinDriver驱动程序开发

4.4.1利用WinDriver开发设备驱动程序

4.4.2用VC实现驱动应用程序

4.4.3驱动程序的分发

4.5 BULK传输

4.5.2 USB2.0传输类型

4.5.2 USB2.0总线BULK传输数据

4.6 USB2.0不丢失数据验证

4.7小结

第五章系统FPGA逻辑设计及实现

5.1 FPGA新技术的发展方向

5.2系统时序逻辑功能模块划分

5.3实时存储和非实时存储设计思路

5.3.1高速采样不丢失点设计

5.3.2 40Msps8bits采样实时传输时序设计

5.4 SDRAM接口控制逻辑设计

5.4.1 SDRAM和其他存储器比较

5.4.2 SDRAM操作控制及初始化

5.5逻辑实现及SignalTap Ⅱ在线逻辑验证

5.5.1 FIFO读写模块

5.5.2 SDRAM读写模块

5.5.3读写SDRAM时序

5.6 LINKPORT读写模块

5.7小结

第六章系统调试与测试结果分析

6.1系统测试平台搭建

6.2 ADC参数分析测试

6.3功能测试结果

6.4实测系统环境

6.5小结

全文总结

参考文献

致谢

个人简历、发表论文和获奖情况