介绍了一种利用usb2.0接口芯片isp1581并配合fpga芯片ep1k30ti144和dsp芯片tms320f206实现无线数传接收设备中数据接收存储的方法。这种方法具有接口简单、使用方便等特点。
关键词：位同步 帧同步 usb2.0 差错控制
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、m
