数据接收存储技术是信号采集处理领域内的一个重要课题。利用这种技术,可以把信号的实时采集和精确处理在时间上分为两个阶段,有利于获得令人更满意的处理结果。在无线数传接收设备中应用数据接收存储方法时,除了要满足数据传输速率和差错控制方面的要求外,还需要考虑如何使设备易于携带、接口简单、使用方便。

    传统外设接口技术不但数据传输速率较低,独占中断、i/o地址、dma通道等计算机系统关键资源,容易造成资源冲突问题,而且使用时繁杂的安装配置手续也给终端用户带来了诸多不便。近年来,usb接口技术迅速发展,新型计算机纷纷对其提供支持。usb2.0是usb技术发展的最新成果,利用usb2.0接口技术开发计算机外设,不但可以借用其差错控制机制[1][6]减轻开发人员的负担、获得高速数据传输能力(480mb/s),而且可以实现便捷的机箱外即插即用特性,方便终端用户的使用。

    1 无线数传接收设备总体构成

    无线数传接收设备是某靶场测量系统的一个重要组成部分。如图1所示,该设备由遥测接收机、gps接收机和数据转存系统构成。遥测接收机利用天线接收经过调制的无线电波信号,解调后形成传输速率为4mb/s 的rs-422电平差分串行数据流。以帧同步字打头的有效数据帧周期性地出现在这些串行数据中。数据转存系统从中提取出有效的数据帧,并在帧同步字后插入利用gps接收机生成的本地时间信息,用于记录该帧数据被接收到的时间,然后送给主机硬盘保存。

    在无线数传接收设备中,数据转存系统是实现数据接收存储的关键子系统。下面将详细介绍该系统的硬件实现及工作过程。

    2 数据转存系统基本构成及硬件实现

    数据转存系统主要由fpga模块、dsp模块、usb2.0接口芯片构成,各个模块之间的相互关系如图2所示示。图中,4mb/s的串行数据输入信号sdi已由rs-422差分电平转换为cmos电平。为突出重点,不太重要的信号连线未在图中绘出。下面分别介绍这几个模块的主要功能。

    2.1 fpga模块实现及其功能

    fpga模块在altera公司acex系列的ep1k30ti144-2芯片中实现。其中主要的功能子模块有:位同步逻辑、帧同步逻辑、授时时钟和译码逻辑。位同步逻辑主要由数字锁相环构成,用于从串行数据输入信号sdi中恢复出位时钟信号。帧同步逻辑从位同步逻辑的输出信号提取帧同步脉冲。两者为dsp利用其同步串行口接收串行数据作好准备。这样,利用一对差分信号线就可以接收同步串行数据,简化了印制电路板的外部接口。授时时钟在dsp和gps接收机的协助下生成精度为0.1ms的授时信息。译码逻辑用于实现系统互联。

    2.2 dsp模块实现及其功能

    dsp模块是数据转存系统的主控模块,在ti公司16位定点dsp芯片tms320f206[4]中实现。在dsp的外部数据空间还配置了32k×16的高速sram,可以缓存80余帧数据,用于提高系统的差错控制能力。dsp利用同步串行口接收fpga送来的同步串行数据,利用异步串行口接收gps接收机送来时间信息(用于初始化fpga授时时钟),利用外部总线接口访问fpga授时时钟、外部sram、isp1581的片内寄存器。可以看出dsp模块主要用于完成数据帧的接收、重组以及转存调度等任务。

    2.3 usb2.0接口芯片isp1581

    isp1581芯片是philips-p.htm" target="_blank" title="philips货源和pdf资料">philips公司推出的高速usb2.0设备控制器,实现了usb2.0/1.1物理层、协议层,完全符合usb2.0规范,既支持高速(480mb/s)操作,又支持全速(12mb/s)操作。isp1581没有内嵌微处理器,但对微处理器提供了灵活的接口。在上电时,通过配置bus_conf/da0、mode1、mode0/da1引脚电平可以适应绝大多数的微处理器接口类型。例如,通过bus_conf/da0引脚,总线配置可以选择普通处理器模式(generic processor mode)或分割总线模式(split bus mode);在普通处理器模式下,通过mode0/da1引脚可以选择读写选通为8051风格或者motorola风格。

    在数据转存系统中,isp1581用于处理主机的高速数据传输。它工作在普通处理器接口模式下,采用8051风格的读写选通信号,由dsp芯片tms320f206控制。两者在选定工作方式下的信号连线如图3所示,图中未画出的信号引脚可以悬空,供电引脚的连接方式在参考资料[2]第46页有简明描述。在fpga译码逻