高速数据采集系统设计和CPCI接口研究

摘要

该课题是信息产业部第十研究所某科研课题的子课题.其主要目的是对中频输入脉冲信号进行数字化处理,提取信号的细微特征,从而达到识别敌我目的.由于输入脉冲信号的上升沿宽度为30~100ns,因此为了得到完整的脉冲信号,需要较高的采样频率,我们选用250MHz采样频率.由于信号是突发方式到达,每次信号长度不超过400ms,因而,我们选用512Mbyte的SDRAM用于存储到达的信号.另外,项目要求对信号进行准实时处理,我们选用TI公司TMS320C6711B对采集数据进行准实时处理,并通过CPCI总线将处理结果送计算机作进一步处理.同时还要保留一对外高速接口,以便在需要时将原始数据直接传输到远端其它设备,因而该处理板设计有高速以太网接口,用于满足上述要求.该项目涉及到高速数据采集,高速数据存储、处理技术,高速PCB设计技术,高速总线接口技术及网络传输技术等.作者所做主要工作如下:(1)阐述了中频数字化的理论基础.(2)提出了该高速采集处理卡的设计思路和完成了整个数据采集处理卡的原理图设计.(3)利用高速PCB技术完成了该高速采集卡的PCB设计.(4)完成了采集卡A/D部分和CPCI接口部分调试并给出了调试结果.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章序言

1.1项目来源

1.2高速数据采集的特点和发展趋势

1.3本文的主要内容及结构

第二章中频数字化理论基础

2.1信号采样理论

2.1.1采样定理

2.1.2带通采样定理

2.1.3“过采样”与“欠采样”

2.1.4多抽样率信号处理

2.2数字滤波器

2.2.1数字低通滤波器设计的理论基础

2.2.2 FI R滤波器的设计

2.2.3半带滤波器(HBF)和它的特性

2.2.4积分梳状(CI C)滤波器

第三章高速数据采集、处理系统设计

3.1系统方案设计

3.1.1项目对系统的主要功能和技术指标要求

3.1.2系统组成及工作原理

3.2系统硬件设计

3.2.1 A/D部分

3.2.2 存储部分

3.2.3 DSP部分

3.2.4 CPCI接口部分

3.2.5 以太网接口

3.2.6自检设计

3.2.7布局布线

3.3 电源、功耗、散热及其它

3.3.1 电源

3.3.2 功耗

3.3.3信号兼容性及抗干扰

3.4 接口关系

3.4.1信号接口

3.4.2 数据接口

第四章 高速P C B设计技术

4.1 高速电路设计的由来

4.1.1分布参数的产生和传输线方程

4.1.2 高速电路中信号的串扰

4.1.3 高速电路中的电源设计

4.2高速电路设计理论在该高速采集系统中的应用

4.3结论

第五章 CPCI接口单元的设计及调试

5.1 CPCI接口方案设计

5.1.1 从DS P到计算机的接口方案设计

5.1.2接口各部分详细介绍

5.2 CPCI接口方案的实现

5.2.1 DS P与双RAM的连接

5.2.2 PCI 9054与双RAM的连接

5.2.3 PCI 9054内部寄存器设置

第六章 A/D和CPCI接口测试结果及分析

6.1 A/D部分测试及分析

6.1.1A/D部分数据采集测试

6.1.2结论

6.2 CPCI接口数据传输测试

6.2.1接口数据传输测试所需软、硬件条件

6.2.2 接口数据传输测试

6.2.3结论

参考文献

致谢

个人简历及研究成果

附录 本项目所用工控机和PCB图