摘要：介紹了一種對(duì)于某型號(hào)發(fā)射機(jī)的信號(hào)檢測(cè)的雙ARM控制器的硬件設(shè)計(jì)方案。通過(guò)使用華邦公司生產(chǎn)的ARM控制器以及外圍擴(kuò)展電路，完成對(duì)于測(cè)量?jī)x表的控制、發(fā)射機(jī)被測(cè)信號(hào)的切換控制，通過(guò)GUI與用戶交互．實(shí)現(xiàn)了對(duì)于被測(cè)信號(hào)的一鍵測(cè)試及數(shù)據(jù)處理，最終生成報(bào)表自動(dòng)判斷該發(fā)射機(jī)是否工作正常。

關(guān)鍵詞：W90Ix)50；信號(hào)檢測(cè)；發(fā)射機(jī)；GPIB；雙口RAM

Hardware design of signal detection system based on dua1-ARM

Abstract：This paper presents a hardware design model for signal detection of a specific transmitter with dual-ARM controller．By integrating ARM controller produced by Winbond Corp．a(chǎn)nd external expansion circuit,this model well controlled measuring instrument and achieved signal switching contro1．Th rough interaction between user and GUI，it further realized

one-key test of signal and data process，eventually generated reports automatically to detect whether the transmitter worked properly．

Key words：W90P950；signal detection；transmitter；GHB；DPRAM

雷達(dá)發(fā)射機(jī)屬于一種高頻工作設(shè)備，被測(cè)發(fā)射機(jī)工作頻率為9．0～l0．0 GHzt”。要檢測(cè)發(fā)射機(jī)是否工作正常，既要對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，還要對(duì)其內(nèi)部工作信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量信號(hào)有7路電壓信號(hào)、l1路波形信號(hào)、3路頻譜信號(hào)、l路功率信號(hào)等，被測(cè)信號(hào)較復(fù)雜。

文中設(shè)計(jì)了一種基于ARM9控制器為核心芯片的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)上述被測(cè)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)的選取與測(cè)量．并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與處理，最終生成報(bào)表給出測(cè)量結(jié)果以判斷被測(cè)設(shè)備是否工作正常。

本方案使用了華邦公司生產(chǎn)的W90P950控制芯片．該芯片以ARM公司設(shè)計(jì)的ARM926EJ—S微處理器為內(nèi)核．工作頻率可達(dá)200 MHz，采用216一Pin LQFP封裝，功耗低，體積小，功能強(qiáng)；片內(nèi)集成一個(gè)1o，100 Mb的以太網(wǎng)控制器、LCD控制器，整合了2個(gè)USB2．0控制器，包含3個(gè)串iYl控制器，可擴(kuò)展為串口輸出，集成Nand Flash控制器，為大容量存儲(chǔ)提供了新的方式。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

發(fā)射機(jī)需要測(cè)量的信號(hào)較多，需要對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)切換控制；而被測(cè)信號(hào)最終需經(jīng)測(cè)量?jī)x表測(cè)量后通過(guò)GPIB控制總線上傳到檢測(cè)系統(tǒng)中．這就需要檢測(cè)系統(tǒng)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)GPIB接口電路。根據(jù)需求分析，單一的ARM控制器無(wú)法滿足需求，故擴(kuò)展使用兩塊ARM控制器來(lái)設(shè)計(jì)完成。每個(gè)ARM控制器及其外部接口擴(kuò)展電路構(gòu)成一塊核心板．分別為ARM板1、ARM板2。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)模塊如圖1所示。

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圖1 系統(tǒng)總體框架圖     Fig．1 System structure

ARM 板1主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集。負(fù)責(zé)GPIB總線擴(kuò)展。通過(guò)GPIB總線實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)源、功率計(jì)、頻譜儀、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、功率分析儀的遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)讀取。板1還負(fù)責(zé)與PLC模塊通過(guò)Rs422進(jìn)行通訊管理．以控制被測(cè)信號(hào)的選通與關(guān)斷；ARM板2主要為數(shù)據(jù)處理模塊。擴(kuò)展VGA接口、兩路PS2接口、兩路USB2．0接口、以太網(wǎng)接口，其主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)冗余管理以及與總控PC進(jìn)行通訊。兩ARM板之間通過(guò)雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換t31，實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

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圖2 ARM板1整體框圖   Fig．2 Structure of ARM Borad 1

如圖2所示，在ARM 板1中，W90P950通過(guò)EBI總線與SDRAM、NORFLASH、DPRAM 等控制芯片直接相連。通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片擴(kuò)展使用GPIB接口；同時(shí)使用兩個(gè)串El轉(zhuǎn)換芯片MAX49OESA使用RS422通訊，另一路串口使用RS232協(xié)議作為更新內(nèi)部程序使用。

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圖3 ARM板2整體框圖 Fig．3 Structure of ARM borad 2

如圖3所示，與ARM板1相類似，板2中也通過(guò)EBI擴(kuò)展總線直接與SDRAM、N0RFLASH、DPRAM 控制芯片直接

相連，使用兩路USB接口與外部存儲(chǔ)設(shè)備相連，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的準(zhǔn)確性與冗余性：同時(shí)將兩路PS2接口連接鼠標(biāo)與鍵盤，擴(kuò)展LCD轉(zhuǎn)VGA接口，連接顯示器，方便用戶與后臺(tái)的交互。

2 系統(tǒng)中關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)

2．1 DPRAM 模塊

兩ARM板之間是通過(guò)雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與通訊控制。

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圖4 DPRAM 電路  Fig．4 Circuit of DPRAM

雙口RAM 采用了IDT公司的高速8K X 16bit的雙口靜態(tài)RAM 芯片IDT7OV25。IDT70V25是一種特殊的數(shù)據(jù)存貯器件，它具有兩個(gè)完全獨(dú)立的端口，各自均有一套相應(yīng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線以及讀寫控制線。允許2條不同的處理器總線單獨(dú)或異步地讀寫其中任一存儲(chǔ)單元。IDT70V25的核心部分是存儲(chǔ)器陣列，左右兩個(gè)端口公用．當(dāng)兩個(gè)端口對(duì)同一地址進(jìn)行讀寫時(shí)，存在以下4種可能性：

1)2個(gè)端口不同時(shí)對(duì)同一地址單元存取數(shù)；

2)2個(gè)端口同時(shí)對(duì)同一地址單元讀出數(shù)據(jù)；

3)一個(gè)寫入數(shù)據(jù)，另一個(gè)讀出數(shù)據(jù)；

4)2個(gè)端口同時(shí)對(duì)同一地址單元寫入數(shù)據(jù)。

其中，前2種情況2個(gè)端口的存取不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤．第3種情況會(huì)出現(xiàn)讀錯(cuò)誤，第4種情況會(huì)發(fā)生寫錯(cuò)誤。為了避免出現(xiàn)上述讀寫錯(cuò)誤。IDT70V25有以下幾種仲裁方式：

1)邏輯忙  IDT70V25兩側(cè)端口都有file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-9312.png信號(hào)輸出。兩側(cè)端口均不訪問(wèn)內(nèi)部RAM時(shí)為高電平。在兩個(gè)端口同時(shí)訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，通過(guò)判斷使先訪問(wèn)內(nèi)存的一方對(duì)應(yīng)的file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-239.png信號(hào)為高電平，允許讀寫數(shù)據(jù)；后訪問(wèn)內(nèi)存的一方對(duì)應(yīng)的file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-29916.png信號(hào)為低電平，禁止對(duì)內(nèi)存進(jìn)行寫操作。由于內(nèi)部仲裁邏輯不會(huì)使兩個(gè)file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-6964.png信號(hào)同時(shí)為低電平，可保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定正確的傳輸。

2)中斷仲裁  當(dāng)左端口寫操作(file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-1279.png)，且在IDT70V25地址1FFF中進(jìn)行寫操作時(shí)．右端口的中斷標(biāo)志，file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-18326.png為低電平，向右端口發(fā)出中斷請(qǐng)求；同理，當(dāng)右端口寫操作(file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-31899.png)，且在IDT70V25地址1FFE中進(jìn)行寫操作時(shí)，左端口的中斷標(biāo)志，file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-12574.png為低電平，向左端口發(fā)出中斷

請(qǐng)求。

3)信號(hào)傳遞  IDTTOV25提供有標(biāo)識(shí)電路(即令牌file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-31501.png )，可把一個(gè)端口使用雙口RAM 的狀態(tài)傳送到另一個(gè)端口。它內(nèi)部有8個(gè)二進(jìn)制的地址信號(hào)標(biāo)志位，它們可以通過(guò)系統(tǒng)軟件設(shè)置使左右任一個(gè)通道享有高出另外一個(gè)的特權(quán)．通過(guò)此方案?jìng)魉蛿?shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速無(wú)等待狀態(tài)的傳送。

采用邏輯忙的方式訪問(wèn)雙口RAM時(shí)，ARM每次讀寫內(nèi)存前均要判斷file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-73.png信號(hào)狀態(tài)，影響了ARM的實(shí)時(shí)性。信號(hào)傳遞仲裁方式雖然實(shí)時(shí)性高．但每次上電后設(shè)置復(fù)雜。本設(shè)計(jì)選擇中斷信號(hào)的仲裁方式，其中ARM板l作為主處理器．在每次控制周期啟動(dòng)時(shí)寫雙口RAM 并觸發(fā)ARM 板2雙口RAM中斷；ARM板2在收到數(shù)據(jù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)校驗(yàn)后將應(yīng)答命令寫雙口RAM并觸發(fā)ARM 板1中斷．完成一次完整數(shù)據(jù)傳遞。

2．2 LCD 轉(zhuǎn)VGA模塊

LCD轉(zhuǎn)VGA只涉及信號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。即用ARM 中的LCD直接驅(qū)動(dòng)LCD屏，處理的是數(shù)字信號(hào)，但通用VGA接口的TI 屏為模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)， 中間要進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片ADV7125。ADV7125為CMOS器件，5 V供電，330 MHz的頻率同。VGA接口的TFT的驅(qū)動(dòng)程序，主要是ARM中LCDC驅(qū)動(dòng)的編寫，對(duì)于ADV7125不需要驅(qū)動(dòng)，但要保證驅(qū)動(dòng)中的分辨率與VGA接口的TFT分辨率一致。

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圖5 LCD轉(zhuǎn)VGA電路    Fig．5 Convert circuit of LCD to VGA

2．3 GPIB 總線擴(kuò)展模塊

TNT4882為NI公司生產(chǎn)的GPIB接口專用芯片。內(nèi)部集成了Turbo488以及NAT4882。并且能夠兼容ANSI IEEE

Standard 488．1和ANSI IEEE Standard 488．2規(guī)范．為GPIB系統(tǒng)提供了一套完整的解決方案。電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：

1)由于ARM 1芯片的EBI_NECS1用來(lái)擴(kuò)展DPRAM，這里使用EBL_NECS2引腳：

2)TNT4882的中斷為高電平觸發(fā)。故再輸入ARM 1前要引入反相器：

3)DIO8一DIOI為GPIB數(shù)據(jù)線8根．用于發(fā)布地址和命令，傳遞數(shù)據(jù)；ATN、REN、IFC、EOI、SRQ為5條管理線，用來(lái)管理信息流，使之有秩序地通過(guò)接口母線；DAV、NRFD、NDAC為3根握手線，進(jìn)行握手信息和數(shù)據(jù)傳送，以確保信息和數(shù)據(jù)的發(fā)布與傳送準(zhǔn)確無(wú)誤。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中所介紹的設(shè)計(jì)方案來(lái)源于實(shí)際項(xiàng)目需求。本系統(tǒng)采用2顆ARM控制器及周邊擴(kuò)展芯片完成數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集處理的各種功能。文中介紹僅為原理性方案。實(shí)際使用中使用了3塊PCB板實(shí)現(xiàn)，2塊ARM 核心板和一塊接口板，核心板負(fù)責(zé)ARM 芯片的擴(kuò)展支持，接口板負(fù)責(zé)電源管理和外圍接口電路的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中。該系統(tǒng)能夠很好的對(duì)發(fā)射機(jī)的各種信號(hào)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理．并通過(guò)合適的規(guī)則判據(jù)判斷出發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，基本能滿足實(shí)際項(xiàng)目需要。另外，由于發(fā)射機(jī)的工作頻率點(diǎn)高，應(yīng)注意檢測(cè)系統(tǒng)與外界的電磁隔離，避免電磁干擾。

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圖6 GPIB總線擴(kuò)展電路   Fig．6 Circuit ofGPIB Bus