-基于CPLD的雷达高度表高速大容量数据采集存储系统设计.pdf

http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于CPLD的雷达高度表高速大容量数据采集存储系统设计作者：李贵新袁嗣杰转贴自：微计算机信息摘要：本文介绍了一种利用CPLD器件作控制核心基于SCSI硬盘的雷达高度表高速大容量数据采集存储系统分析了系统组成和设计思想着重对CPLD实现的功能做了介绍并给出了代表信号的仿真结果最后介绍了系统的性能测试和应用情况体现了系统的独立性和灵活性。关键词：CPLDSCSI雷达高度表数据采集1引言雷达高度表在飞机和导弹等的惯性导航和地形匹配导航中有着广泛的应用。雷达高度表是雷达向地面发射无线电电波根据其反射回波的滞后时间来测量距离用来取得距离地面的相对高度的一种装置。另外通过对雷达回波的分析处理可以了解地形情况。由于机载弹载雷达的外场试验组织实施难度大试验费用昂贵而且随着对雷达技战术指标要求的提高对雷达测试设备提出了更高的要求。例如要求系统的数字化小型化要求系统具有独立性和灵活性等而且为了不丢失数据测试设备应当能够连续长时间的纪录雷达的状态和信号。CPLD(复杂可编程逻辑器件)具有可编程性和实现方案容易改动的特点可以极大的降低系统开发成本和缩短开发周期而且易于实现系统的集成化小型化。Altera公司的CPLD器件具有布线能力强延迟可预测等优点适合于完成各类算法和组合逻辑。其MAX系列器件性价比高传播延迟小逻辑资源丰富电路设计简单等特点使其特别适合用作逻辑控制电路控制[1]。硬盘作为存储介质具有很高的容量价格比且易于扩充数据利于转存和后期数字处理。普通IDE硬盘受限于总线速率其持续数据传输速率在15MBps左右。目前15000转的小http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛型计算机系统接口SCSI(SmallComputerSystemInterface)硬盘总线数据传输速率为80-320MBps持续数据传输速率大于40MBps性能远远高于IDE硬盘[2]。鉴于此雷达高度表数据采集存储系统设计采用可编程逻辑器件和总线技术利用高速SCSI硬盘作存储介质并且脱离微机平台实现了雷达信号的灵活采集和连续存储。2系统结构整个系统结构如图1所示。系统需要记录两路雷达脉冲回波信号六路雷达状态信号（为缓变电压信号输入幅度不同）以及雷达系统同步脉冲和雷达信号波门之间的时间间隔。要求采集脉冲回波信号时采集起点可选为信号波门前沿或同步脉冲后延迟一定时间且延迟时间手动可调（调节范围5～200us）采样频率可调。要求存储数据具有固定的帧结构利于事后分析处理。两个同步脉冲之间为一个数据采集周期：根据用户设定的采集起点和采样频率采集一定点数的回波信号计算目标距离采集六路中速电压将上述数据按照一定的格式打包加上帧标志后组成一帧数据送入数据缓冲区等待SCSI控制卡将数据写入SCSI硬盘。3系统的设计和实现3.1数据采集电路http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛数据采集电路分高速和低速两个部分。两路雷达回波信号采用高速数据采集电路模数转换器采用美国AD公司生产的AD9058双路模数转换器（ADC）。AD9058在片内集成了两个独立的高性能并行8位ADC其单路最高转换速率可达50MSps模拟带宽达175MHz；每个ADC有单独时钟及参考电压输入；AD9058本身带有高稳定的2V电压参考源可大大简化电路设计；其数字地和模拟地分开有利于设计优秀的接地方案以消除干扰。由于低速电压有六路需要采集而且输入幅度不同但是要求的采样率较低只需每个采集周期采样一次即