基于DSP和光缆通信的远程高速数据采集及处理系统的设计与应用

上都有了很大的提高。
　　
　　１．２地面ＰＣＩ总线控制卡的硬件设计
　　
　　为了方便地面计算机对数据采集卡进行实时控制，高速接收数据，因此设计一块ＰＣＩ卡，将从光缆送来的数据直接送至计算机的ＰＣＩ数据总线是一种高效且实用的方法。
　　
　　光端机接收光缆传递的光信号，由反串行化器将串行数据转换为并行数据，送至存储器进行暂时存储，再将整个数据段送至计算机ＰＣＩ总线，由软件进行处理并存储至硬盘。
　　
　　ＰＣＩ卡的主要芯片为ＰＬＸ公司的ＰＣＩ９０５２。该芯片在ＰＣＩ总线接口芯片市场有相当的份额，是在ＰＣＩ从模式接口设计卡中得到广泛应用的接口芯片，可以提供用于适配卡的小型而高性能的ＰＣＩ总线目标，实现ＰＣＩ数据总线上的３３ＭＨｚ的数据传输。ＰＣＩ９０５２的主要特点有：
　　
　　（１）进行数据接收时，ＰＣＩ卡通过光端机接收由光纤送来的光信号，转换为串行电信号由光端机接口送出，经过ＳＮ６５ＬＶＤＳ１２１２反串行器转换成并行信号，由控制器送入到ＦＩＦＯ中缓存。当接收完一个数据包后，由ＰＣＩ９０５２将数据包中的数据送到计算机ＰＣＩ总线，系统软件将接收的数据进行分析，并根据需要保存到硬盘。
　　
　　（２）当计算机控制采集卡进行数据采集时，计算机软件向总线发出命令，ＰＣＩ卡接收到系统软件送至ＰＣＩ总线上的数据后，转送到串行器的数据总线上，将并行数据转化为串行数据，经光端机转化为光信号，送至光缆向采集卡进行传输。
　　
　　２系统软件的设计
　　
　　远程数据卡的实时系统控制软件包括两部分：采集卡上ＤＳＰ控制及数据处理软件；上位机接收并处理ＤＳＰ发送来的数据的实时处理控制软件。
　　
　　固化在采集板上的ＤＳＰ处理程序是软件部分的主体，程序主流程图如图２所示。
　　
　　软件采用模块化的设计方法，其中包括采集卡的初始化、定时器处理、数据采集控制、数据处理,以及接收和发送数据几个模块。采集卡启动ＤＳＰ芯片首先通过ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ程序将存储在ＦＬＡＳＨ中的程序代码转移到ＲＡＭ中，高速运行程序。程序首先进行初始化，然后由ＤＳＰ本身完成对数据的自动采集，计算机并不参与采集的具体过程。采集后的数据暂时存储在ＲＡＭ中，当采集到一定数量的一组数据，由ＤＳＰ芯片对数据根据需要进行处理。例如，对信号进行互相关、自相关、功率谱、互谱、压缩算法等分析计算，减少传输过程以及上位机的负担。经过处理获得数据，ＤＳＰ芯片将其按照一定的协议送至传输总线，控制串行化器通过光端机将其传送至上位主机，以进一步分析、处理数据。ＤＳＰ程序使用ＣＣＳ集成开发环境开发，编程语言使用Ｃ语言与汇编语言相结合的方法，程序整体使用Ｃ语言编写以提高程序开发周期。对于实时性要求强或比较复杂的算法，为提高ＤＳＰ代码芯片的执行效率，使用汇编语言编写。
　　
　　上位机的软件编写包括ＰＣＩ卡驱动程序和应用程序两部分。在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下，普通用户不能进行直接读写物理地址和读取系统分配的资源信息的底层硬件操作，因此，在硬件设施完备的基础上，编写ＰＣＩ接口卡的驱动程序，是上位机工作软件中的一个重要环节。使用Ｊｕｎｇｏ公司的Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ开发工具编写本ＰＣＩ卡的驱动程序。该程序为一般的用户应用程序提供了一个很好的底层硬件接口，对于实时性要求不很严格的情况下，应用程序能够直接对底层硬件进行操作。由于本系统的数据采集工作完全由采集卡上的ＤＳＰ自动控制完成，计算机对采集卡的控制只是一些工

《基于DSP和光缆通信的远程高速数据采集及处理系统的设计与应用(第3页)》