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基于TLV1562的四通道高速实时数据采集系统的设计

时间:2018-10-10 来源:互联网

1 引言

在雷达杂波对消器设计时,传统的方法是采用中频对消,即杂波的抑制在中频上实现。早期的中频对消器常采用SAW(声表面波)和CCD(电荷耦合器件)等模拟延时线。由于数字信号处理所具有的突出优点,尤其是数字集成电路的发展以及可编程逻辑器件功能的日益强大,使得数字式矢量对消器成为当前及今后的主要工作模式。而对雷达信号的采集与处理成为最为关键的环节,在设计中笔者选择了精度为10位的高速低功耗可重配置TLV1562,在较低成本下实现了多通道数据采集处理 。

2 系统设计与实现

2.1系统总体设计

系统设计框图如图1所示,以TLV1562为核心的前端采集系统是整个系统的一部分。整个系统由信号调理、信号采样、高速信号处理(数字对消)以及波形回放等组成。信号调理电路是对经相干检波送来的信号进行压缩调整以满足TLV1562的采样电平;信号采样是完成模拟信号的数字化(由TLV1562完成);高速数字信号处理是在CPLD内完成数字式对消算法;由AD7533构成的波形回放部分是将对消处理过信号送到显示屏显示[3.4.5]

图1 雷达对消器系统总框图

本文引用地址: http://power.21ic.com//ac/technical/201810/73164.html


2.2信号调理电路与A/D参考基准源的设计

由于对于规定的电源电压AVDD,TLV1562的模拟输入信号的范围为0.8~(AVDD-1.9伏),所以必须要对相干检波出来的模拟信号进行处理,使其满足要求。设计中,采用了如图2所示的调理电路,R4用来调整输入信号SIG4的幅度范围,Vr-是由TL431调整出来的一个基准电压,用来控制信号的直流电压[3]。

图2 信号调理电路


TLV1562有两个基准输入引脚--REFP和REFM。这两个脚上的电平分别是产生满度(full-scale)和零度(zero-scale)读数的模拟输入的上下限。根据要求基准电压必须满足

下列条件:

VREFP<=AVDD-1V ;

AGND+0.9V<VREFM ;

3V>=(VREFP-VREFM)>=0.8V 。

所以设计中采用图3所示的基准设计。通过调整R31和R32,使VREFP与VREFM满足上诉要求。

图3 EP1K100与TLV1562的接口时序图


2.3 采集系统的设计

2.3.1 接口时序图

CPLD与TLV1562的接口时序图见图4。DISTANCE_PULSE是距离门脉冲,周期为512μs(80Km)或1024μs(160Km),SAMPLE_PULSE是采样开始脉冲,一旦监测到其上升沿采集系统就开始启动,START被置为高电平,TLV1562的CS置为低。WR、RD、INT的时序图是TLV1562的内部转换模式时序图。当WR出现两次低电平后,便完成了对寄存器CR0和CR1的配置,即实现了A/D转换的初始化。A/D转换结束,输出低电平信号INT有效,信号RD读取A/D转换结果并复位INT信号,完成一个转换周期,并开始准备下一次转换。


2.3.2 CPLD对TLV1562接口的实现

由于TLV1562芯片是可配置A/D转换器,其配置转换时序图见图。所以如何利用CPLD实现对TLV1562的配置与读写是关键技术之一。对于TLV1562的读写控制易于实现,而对于其配置,由于是对四通道循环采集,较为复杂。在TLV1562中有两个寄存器需要配置,也就是要有两次写,而每次配置的数据还不一样(见表一),所以应该在每次写的时候都应相应的提供数据。整个配置过程用VHDL语言采用有限状态机的方式来实现。定义5个状态,分别为st0,st1,st2,st3,ST4,st0是空闲态,st1,st2,st3,ST4是对应相应采集通道的状态,INDEXREG[1..0]是用来监测写信号的第几次写的标识码。 程序如下:

表一 控制寄存器配置表


3 结束语

文中详述了基于TLV1562和EP1K100的多通道高速采集系统的设计及实现方法,将该采集系统应用到雷达数字式对消器中,结果证明精度和速度都能满足要求。实现了在较低的成本下实施多通道数据采集处理。

编辑:博子

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