0 引言

　　信號顯示卡是雷達嵌入式故障診斷系統(tǒng)中的重要組件,，主要完成系統(tǒng)工作過程中采集信號的顯示和診斷流程的指示，是重要的人機對話窗口的執(zhí)行部件,。因此,，顯示卡功能的好壞，直接關系到整個系統(tǒng)最終能否完成工作,。

　　1 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)

　　如圖1所示，該顯示卡的硬件電路主要由輸入匹配網(wǎng)絡,、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元,、時鐘產(chǎn)生電路、時序產(chǎn)生電路,、控制信號產(chǎn)生模塊和顯示單元組成,。

圖1 顯示卡硬件電路示意圖。

　　輸入的模擬信號經(jīng)緩沖放大以后進入模數(shù)變換器AD9054,，其最高采樣速率為200Ms/s,，具有380MHz的模擬輸入帶寬。它有兩個采集數(shù)據(jù)輸出端口(Port A和Port B),，可以選用單端口輸出或雙端*替乒乓輸出,。A/D轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)兩路鎖存器鎖存以滿足后續(xù)存儲器的高速寫入。

　　如圖1所示,，系統(tǒng)時序產(chǎn)生控制電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘并協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分工作步驟,，它根據(jù)A/D變換采樣時鐘以及A/D變換器輸出接口時序的要求，產(chǎn)生鎖存器的鎖存時鐘，并以適當?shù)难舆t量提供存儲器的讀寫脈沖,。時序產(chǎn)生電路還提供地址產(chǎn)生器和記錄長度計數(shù)器的計數(shù)時鐘,。系統(tǒng)初始化后，A/D變換就開始進行,，采集到的數(shù)據(jù)不斷寫入存儲器,，這時時序產(chǎn)生電路僅向地址產(chǎn)生器提供時鐘源，使其作"+1"操作,，這樣存儲器地址遞增翻轉(zhuǎn),。當觸發(fā)邏輯被觸發(fā)后，時序產(chǎn)生電路使能記錄長度計數(shù)器工作,，并提供采樣時鐘作為計數(shù)時鐘源,。記錄長度計數(shù)器到用戶設定的記錄長度時，時序產(chǎn)生電路就關斷時鐘開關,，使存儲器停止翻轉(zhuǎn),，同時向PC機申請數(shù)據(jù)傳輸。當PC機以某種形式讀取采集數(shù)據(jù)時,，時序產(chǎn)生電路又根據(jù)PC104總線讀取操作提供存儲器讀出地址翻轉(zhuǎn)時鐘,，將存儲器的內(nèi)容按采集記錄的相反順序讀出。

　　圖1中的虛線框內(nèi)包含的邏輯被集成在一片大規(guī)模高速可編程邏輯器件EP1K30內(nèi),。其中觸發(fā)邏輯,、記錄長度計數(shù)器和地址產(chǎn)生器密切配合使系統(tǒng)按設定的方式工作。觸發(fā)方式由軟件觸發(fā),，示波器卡一經(jīng)運行就自動地不斷抓取波形,；外輸入觸發(fā)需要一個外輸入TTL邏輯信號，待設定的邏輯信號沿到來時產(chǎn)生觸發(fā),；信號電平觸發(fā)是根據(jù)被采集信號的幅度值到或超過設定的電平值時產(chǎn)生觸發(fā),。信號電平觸發(fā)的實現(xiàn)通過高速邏輯信號比較器實時監(jiān)測A/D變換器的輸出結(jié)果，當比較結(jié)果大于或小于設定基準值時產(chǎn)生觸發(fā),。為了能夠?qū)崿F(xiàn)預期觸發(fā),，地址產(chǎn)生器和記錄長度計數(shù)器相互結(jié)合使用。地址產(chǎn)生器實質(zhì)上是一個雙向環(huán)形計數(shù)器,，如圖2所示,，其順時針方向地址遞增數(shù)據(jù)寫入，逆時針向地址遞減數(shù)據(jù)讀出,。

圖2 不同觸發(fā)記錄方式的實現(xiàn),。

　　計算機通過PC104總線設置顯示卡的工作方式和讀取采集到的數(shù)據(jù)。為了多通道同時使用,，每個顯示器卡有一通道號,，軟件逐個設置好各通道狀態(tài)后可以同時或分別使能觸發(fā),。各通道的外觸發(fā)輸入可用于多通道在同一觸發(fā)時刻采樣記錄。PC機可通過I/O,、DMA,、中斷等多種方式與示波器卡進行通訊或采樣數(shù)據(jù)讀取。

　　2 系統(tǒng)軟件設計

　　顯示卡的整個結(jié)構(gòu)是由PC104總線接口電路和功能電路兩部分構(gòu)成的,，而功能電路部分單片機是核心,，因此單片機軟件的編寫也是一個很重要的部分。單片機的程序是用C語言編寫的,，主要結(jié)構(gòu)如下：

　　(1)和上位機的通信程序,。其中包括讀取上位機的命令，把測試數(shù)據(jù)傳送給上位機,，報告功能電路的狀態(tài),。

　　(2)功能函數(shù)。其中包括AD采集程序,、設置量程,、復位、自動調(diào)零,、自檢,、中斷服務程序等等。

　　因此,，顯示卡軟件由主程序和中斷程序組成,，程序如框圖3和圖4所示。

　　主程序完成開辟與遙控幀格式一致的數(shù)據(jù)區(qū)域,、芯片的初始化以及串行異步數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,。串行異步數(shù)據(jù)發(fā)送接收期間，MPU會關閉中斷0和1,，但這并不會影響MPU對按鍵的相應和處理,。當82C79檢測到有按鍵按下時，要么能夠在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后的時間空隙內(nèi)申請中斷并得到處理,，要么多等待30ms，而后請求中斷并得到處理,。

　　多出來的30ms與下一次按鍵的時間間隔(最少為幾百毫秒)相比少得多,，因此關閉中斷的過程不影響按鍵的處理。

　　中斷程序/INT0中,，MPU將讀取82C79中的鍵值,，并判斷按鍵類型。當按鍵為普通按鍵時,，MPU并不改變82C79的工作方式,，只將按鍵對應的指令代碼填充到數(shù)據(jù)區(qū)域的相應字節(jié)位,，并將R4賦值#01H。當按鍵為"長按"按鍵時,，MPU將指令代碼填充到數(shù)據(jù)區(qū)域的相應字節(jié)位后,，會立即改變82C79的工作方式，將其設置在傳感器掃描工作方式,。當"長按"按鍵斷開時,，由于傳感器矩陣發(fā)生了變化，82C79能再次通過IRQ信號通知MPU,。再次進入中斷程序時,，MPU將82C79的工作方式再改回到鍵盤掃描方式后，才將R4賦值#01H,，至此一個完整的按鍵過程完成,。對于配合旋鈕開關的"長按"按鍵，按鍵閉合的時候,，MPU還需要打開A/D轉(zhuǎn)換,；按鍵斷開時，MPU則要關閉A/D轉(zhuǎn)換,。

　　中斷程序T0中,，每經(jīng)過兩次中斷即80ms(MPU的工作頻率決定了其最大定時到達不了80ms)，MPU就將串行數(shù)據(jù)發(fā)送指針置位,。

　　3 結(jié)論

　　解決PC104總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題,，合理分配硬件資源。PC104總線的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,、易于開發(fā),，但其傳輸速率較慢。通過實際應用證明基于PC104總線雷達信號顯示卡的設計能克服以上設計缺陷,，特別是能充分滿足便攜式設計特點的要求,，適應維修訓練要求。