軟件設(shè)計 - 某探測器測試與信號處理系統(tǒng)的PCM信息采集

　　3.1 幀格式

　　在中國的某些規(guī)定中，為了保護(hù)PCM遙控數(shù)據(jù)，在PCM遙測中使用兩種遙控擴(kuò)展幀，即實時開關(guān)指令和串行數(shù)據(jù)注入幀。這兩種遙控幀的后面都可以附加一個長度為8m(m=1，2，3……)bit的序列以用于數(shù)據(jù)的保護(hù)。具體如圖5所示。

　　本系統(tǒng)中?信號采樣后可按照基準(zhǔn)信號的周期進(jìn)行分幀處理，程序每次處理的是上一幀的采樣數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)處理延時1幀)，然后再根據(jù)計算結(jié)果合成跟蹤信號;在處理數(shù)據(jù)的同時，可采用中斷輸出的上一幀來計算跟蹤信號(跟蹤信號輸出延時2幀)。

　　假設(shè)基準(zhǔn)信號如圖6所示，那么，采用過零檢測可得到正、負(fù)過零時刻，但有時基準(zhǔn)信號的過零點不唯一，故可將過零檢測改為過某一固定電平檢測。

　　在正過零時刻，由過零檢測電路可產(chǎn)生硬件中斷IRQ0，中斷響應(yīng)程序首先記錄當(dāng)前緩沖區(qū)的長度L，然后進(jìn)行緩沖區(qū)切換。假設(shè)將緩沖區(qū)切換到Buffer(I)(I=1，2，3，4)，此后的采樣數(shù)據(jù)采用DMA方式放入Buffer(I)。那么，4個緩沖區(qū)將按照1->2->3->4->1的方式循環(huán)。

　　在負(fù)過零時刻，將由過零檢測電路產(chǎn)生硬件中斷IRQ1，然后計算基準(zhǔn)信號正峰值位置N，(為了清楚起見，圖6中不同周期的N分別用N1和N2表示)，定義M為IRQ1中斷時當(dāng)前緩沖區(qū)的長度，則N1=M/2。相鄰兩個峰值之間的數(shù)據(jù)為一幀數(shù)據(jù)，圖6中，N1和N2之間的數(shù)據(jù)為一幀數(shù)據(jù)。

　　由于基準(zhǔn)信號的頻率不穩(wěn)定，因此不能采用固定長度的緩沖區(qū)。為了便于尋址，采集數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度定為1024。由于一幀完整的數(shù)據(jù)將跨越兩個緩沖區(qū)，同時為了處理目標(biāo)跨越兩幀數(shù)據(jù)的情況，可將采樣緩沖區(qū)數(shù)定為4個，其中一個作為當(dāng)前采集數(shù)據(jù)的DMA傳輸目的，另外三個作為兩幀完整數(shù)據(jù)的緩存。

　　因為共有22路信號需要采樣，設(shè)置的緩沖區(qū)應(yīng)有22組，故此，定義0～15為中波信號，16～20為短波信號，21為基準(zhǔn)信號，22為解鎖信號。

　　3.2 同步問題

　　除幀格式外，時分制遙測信號的同步和時隙關(guān)系也很嚴(yán)格?即所謂的同步問題。具體有幀同步、字同步、位同步等多種形式。在數(shù)字遙測(PCM)系統(tǒng)中，信道上傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制編碼序列，插入幀同步信號要易于識別和提取，并應(yīng)與正常信號編碼有顯著差別且能減少假同步和漏同步概率。目前常用的幀同步碼組有巴克碼組、偽隨機(jī)碼組等。實際上更基本的同步是時鐘同步(也稱為路同步或位同步)，也就是要求收發(fā)兩端數(shù)據(jù)流的時鐘嚴(yán)格同步。本系統(tǒng)使用CPLD對接收到的基準(zhǔn)信號進(jìn)行處理以作為幀同步的標(biāo)志。

　　4 結(jié)束語

　　通過時分制，并用DSP DMA技術(shù)實現(xiàn)的PCM高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有很高的信噪比，完全可以達(dá)到設(shè)計要求。實際上，本實現(xiàn)方案也可推廣到多路的采集系統(tǒng)，但設(shè)計時應(yīng)考慮性價比及總線速度問題。