● 摘要
在航天，军工，工业控制领域，各种专用信号处理测试设备的研发和应用已经成为课题研究和项目实施过程中的关键环节。本论文在研究了目前常用的PCI，USB等总线通信技术和基于FPGA的硬件逻辑设计方法，并结合两个实际的工程项目，给出了技术难点分析和最终的设计实现方法。引信信号模拟及数据采集系统是无线电近炸引信的专用测试设备，本文给出了点目标回波信号模拟的原理和实现过程，采用相干视频模拟方法建模，软件数据预生成的设计方法，克服了硬件实现点目标回波信号运算量和存储量大的瓶颈。针对回波信号传输过程中对实时高精度信号处理的要求，采用FPGA为控制核心，配合SDRAM缓存和高速DA，实现了信号频率100MHz，时域精度5ns，模拟电压精度为1mv的回波信号模拟。为了定位引信故障，需要实时大容量采集引信处理机积累的20Mbit/s的杂波数据，采用USB2.0总线和多线程双缓存等软件技术，实现了杂波数据实时显示同时完成磁盘存储和分析，单次运行可以接收杂波数据10GB以上。现场运行表明，测试台能够有效完成点目标视频信号模拟和杂波数据采集，工作稳定可靠。弹上机专用测试源作用是为弹上处理机提供测试源同时通过485，422等接口与弹上处理器通信，完成参数监控，性能调优等功能。设计中采用Stratix2系列FPGA控制DDR2内存，完成大容量数据的存储和高速传输。采用USB和PCI总线技术完成PC机和板卡以及板卡和弹上信号处理器之间的通信。客户端选择了微软的Visual Studio6.0 C++作开发平台，使用基于WDM的驱动模型设计基于PLX9054的PCI驱动，使用DDK修改编译基于CY7C68013A的USB驱动，人机界面方面采用面向对象技术设计封装了示波器，表盘，指示灯等常用的工控软件中常用的控件模块。