Бритов А. Опыт применения современных ЦПОС и ПЛИС для построения радиолокационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

www.chipnews.com.ua

CHIP NEWS ÓÊÐÀÈÍÀ

ÏËÈÑ È ÁÌÊ

Îïûò ïðèìåíåíèÿ ñîâðåìåííûõ ÖÏÎÑ

è ÏËÈÑ äëÿ ïîñòðîåíèÿ

ðàäèîëîêàöèîííûõ ñèñòåì

Àëåêñåé Áðèòîâ, ñòàðøèé ïðåïîäàâàòåëü, êàôåäðà ÑÀÏÐ ÍÒÓÓ ÊÏÈ

Àëåêñàíäð Ìàêååíîê, ñò. íàó÷íûé ñîòðóäíèê, Ìåæäóíàðîäíûé Íàó÷íî-Îáðàçîâàòåëüíûé

Öåíòð Þíåñêî Èíôîðìàöèîííûõ Òåõíîëîãèé è Ñèñòåì

Àëåêñàíäð Ñîòíèêîâ, èíæåíåð-êîíñòðóêòîð, ÎÀÎ ÕÊ Óêðñïåöòåõíèêà

Ñåðãåé Õëåáíèêîâ, àñïèðàíò, êàôåäðà ÑÀÏÐ ÍÒÓÓ ÊÏÈ

E-mail: dsplab@cad.ntu-kpi.kiev.ua

Îïèñûâàåòñÿ ìîäóëü öèôðîâîé îáðàáîòêè ðàäèîëîêàöèîííûõ

ñèãíàëîâ, ïîñòðîåííûé íà îñíîâå ÖÏÎÑ TMS320VC5410A è ÏËÈÑ

Altera Cyclone EP1C6T144, îáåñïå÷èâàþùèé äèñòàíöèîííóþ

çàìåíó ïðîøèâîê ÖÏÎÑ è ÏËÈÑ è ðàáîòó â ñîñòàâå ëîêàëüíûõ

ñåòåé ñ èíòåðôåéñàìè RS232 è 100 Ìáèò/ñ Ethernet.

ÍÀÇÍÀ×ÅÍÈÅ È ÐÅØÀÅÌÛÅ

ÇÀÄÀ×È

ðîèçâîäèòåëüíîñòü ñîâðåìåííîé

ìèêðîýëåêòðîííîé ýëåìåíòíîé áàçû

ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü öèôðîâûå ìåòî-

äû ôîðìèðîâàíèÿ è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ

â òåõ ïðèêëàäíûõ îáëàñòÿõ, ãäå òðàäèöè-

îííî èñïîëüçîâàëàñü àíàëîãîâàÿ òåõíè-

êà. Îäíîé èç òàêèõ îáëàñòåé ÿâëÿþòñÿ

ðàäèîëîêàöèîííûå ñèñòåìû íåïðåðûâíî-

ãî èçëó÷åíèÿ ñ ôàçîêîäîìàíèïóëèðîâàí-

íûì ñèãíàëîì. Îäíèì èç ïðåèìóùåñòâ

òàêèõ ñèñòåì, ïî ñðàâíåíèþ ñ ñèñòåìàìè

ñ èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì, ÿâëÿåòñÿ ìà-

ëàÿ òðåáóåìàÿ ìîùíîñòü ïåðåäàò÷èêà.

Òàêèå ñèñòåìû ìîãóò îáåñïå÷èòü âûñî-

êîå ðàçðåøåíèå ïî äàëüíîñòè (ïîðÿäêà

3-5 ì). Îäíàêî äëÿ ïîñòðîåíèÿ òàêèõ ñè-

ñòåì òðåáóåòñÿ ôîðìèðîâàòü èçëó÷àåìûå

ñèãíàëû è îáðàáàòûâàòü ïðèíèìàåìûå

ñèãíàëû ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ. Íàïðè-

ìåð, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðàçìåðà ýëåìåíòà

äàëüíîñòè 3 ì, ÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè

ÀÖÏ äîëæíà ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 50 ÌÃö.

Êðîìå òîãî, ïðèíèìàåìûå ñèãíàëû íåîá-

õîäèìî ïîäâåðãàòü äîñòàòî÷íî ñëîæíîé

îáðàáîòêå (êîððåëÿöèîííàÿ îáðàáîòêà,

öèôðîâàÿ ôèëüòðàöèÿ, ÁÏÔ), ïðè÷åì âñå

ýòè çàäà÷è äîëæíû ðåøàòüñÿ â ðåàëüíîì

ìàñøòàáå âðåìåíè.

ÂÛÁÎÐ ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ

ÌÎÄÓËß

âòîðàìè ðàçðàáîòàí ìîäóëü öèô-

ðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ïðåäíàç-

íà÷åííûé äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ðàäèî-

ëîêàòîðàõ ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì ïî

äàëüíîñòè (ðàçìåð ýëåìåíòà äàëüíîñòè

3-5 ì) è íåáîëüøîé äàëüíîñòüþ (äî íå-

ñêîëüêèõ äåñÿòêîâ ýëåìåíòîâ äàëüíîñòè).

Â ïðîöåññå ðàçðàáîòêè áûëè ðàñ-

ñìîòðåíû íåñêîëüêî âàðèàíòîâ ïîñòðî-

åíèÿ òàêîãî ìîäóëÿ.

Ñîâðåìåííûå öèôðîâûå ïðîöåññî-

ðû îáðàáîòêè ñèãíàëîâ (ÖÏÎÑ), íåñìîò-

ðÿ íà áóðíûé ïðîãðåññ â ïîñëåäíèå

ãîäû, ïîêà íå ìîãóò îáåñïå÷èòü îáðà-

áîòêó ïîòîêà äàííûõ ñ ÷àñòîòîé äèñê-

ðåòèçàöèè â 50 ÌÃö. Äàæå åñëè ïðè-

íÿòü òàêòîâóþ ÷àñòîòó ðàâíîé 1 ÃÃö,

ÖÏÎÑ ñìîæåò âûïîëíèòü âñåãî 20 êî-

ìàíä íà îäèí îòñ÷åò ñèãíàëà, ÷òî ÿâíî

íåäîñòàòî÷íî äëÿ ðåàëèçàöèè íåîáõî-

äèìûõ àëãîðèòìîâ.

Èñïîëüçîâàíèå ïîëíîñòüþ àïïàðà-

òóðíîé ðåàëèçàöèè íà îñíîâå ÏËÈÑ

ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü íåîáõîäèìîå áû-

ñòðîäåéñòâèå, íî ñèñòåìà îáðàáîòêè

ïîëó÷àåòñÿ ñëîæíîé, äîðîãîé è íå

óäîáíîé äëÿ êîððåêöèè â ïðîöåññå

îòëàäêè è èñïûòàíèé ïðèáîðà. Êðîìå

òîãî, íà ÏËÈÑ õîðîøî ðåàëèçóþòñÿ ðå-

ãóëÿðíûå è ïàðàëëåëüíûå àëãîðèòìû,

à ðåàëèçàöèÿ àëãîðèòìîâ ñîäåðæàùèõ

áîëüøîå ÷èñëî âåòâëåíèé, ïîëó÷àåòñÿ

íå ýôôåêòèâíîé.

Ïîýòîìó àâòîðàìè áûë âûáðàí ïóòü

ïðîãðàììíî-àïïàðàòóðíîé ðåàëèçàöèè

àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ. Îïå-

ðàöèè, òðåáóþùèå íàèáîëüøåé ïðîèç-

âîäèòåëüíîñòè, è, â òî æå âðåìÿ, âûïîë-

íÿþùèåñÿ ïî äîñòàòî÷íî ïðîñòûì ðåãó-

ëÿðíûì àëãîðèòìàì, òàêèå êàê êîððå-

ëÿöèÿ, ôèëüòðàöèÿ è ïîíèæåíèå ÷àñòî-

òû äèñêðåòèçàöèè, ðåàëèçîâàíû àïïà-

ðàòíî íà ÏËÈÑ, à áîëåå ñëîæíûå îïå-

ðàöèè, âûïîëíÿþùèåñÿ íàä ñèãíàëîì,

÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè êîòîðîãî ïîíè-

æåíà äî 20-30 êÃö, ðåàëèçóþòñÿ ïðî-

ãðàììíî íà ÖÏÎÑ.

ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÑÕÅÌÀ

ÌÎÄÓËß È ÂÛÁÎÐ ÎÑÍÎÂÍÛÕ

ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÎÂ

òðóêòóðà ìîäóëÿ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1,

à åãî âíåøíèé âèä - íà ðèñ.2.

Â êà÷åñòâå öåíòðàëüíîãî ïðîöåñ-

ñîðà âûáðàí ÖÏÎÑ TMS320VC5410A.

Ýòî ñîâðåìåííûé, âûñîêîïðîèçâîäè-

òåëüíûé öåëî÷èñëåííûé ÖÏÎÑ, ñ òàê-

òîâîé ÷àñòîòîé 150 ÌÃö, âûïîëíÿþùèé

îïåðàöèþ óìíîæåíèÿ ñ íàêîïëåíèåì

çà 1 òàêò, ÷òî ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî ðå-

àëèçîâàòü îïåðàöèè ôèëüòðàöèè è

ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà. Îáúåì âñòðî-

åííîãî ÎÇÓ, ñîñòàâëÿþùèé 64 Ê ñëîâ

(128 Ê áàéò), äîñòàòî÷åí äëÿ ðåàëèçà-

öèè ïðîãðàìì îáðàáîòêè ðàäèîëîêà-

öèîííûõ ñèãíàëîâ áåç èñïîëüçîâàíèÿ

#8 (38), îêòÿáðü, 2004

ÏËÈÑ È ÁÌÊ

ÈÍÆÅÍÅÐÍÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ

Ñòðóêòóðà ìîäóëÿ öèôðîâîé îáðàáîòêè ðàäèîëîêàöèîííûõ ñèãíàëîâ

Ðèñóíîê 1

Âíåøíèé âèä ìîäóëÿ

öèôðîâîé îáðàáîòêè

ðàäèîëîêàöèîííûõ

ñèãíàëîâ

Ðèñóíîê 2

âíåøíåé ïàìÿòè, áëàãîäàðÿ ÷åìó óâå-

ëè÷èâàåòñÿ ñêîðîñòü îáðàáîòêè è ýêî-

íîìèòñÿ ïëîùàäü ïå÷àòíîé ïëàòû.

ÖÏÎÑ èìååò òðè êîììóíèêàöèîííûõ

ïîðòà, ÷òî ïîçâîëÿåò îðãàíèçîâàòü îá-

ìåí ñî âñåìè äðóãèìè êîìïîíåíòàìè.

Ìîùíûé âñòðîåííûé êîíòðîëëåð ÏÄÏ

îñâîáîæäàåò ÿäðî îò ðóòèííîé ðàáî-

òû ïî ïðèåìó äàííûõ è ñîðòèðîâêå ïî

êàíàëàì îòñ÷åòîâ, ïîñòóïàþùèõ èç

ÏËÈÑ îäíèì ïîòîêîì, êîòîðàÿ, èíà÷å,

ïîòðåáîâàëà áû ñóùåñòâåííîé äîëè

ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññîðà.

Çàãðóçêà ðàáî÷åé ïðîãðàììû â

ÎÇÓ ïðîöåññîðà âûïîëíÿåòñÿ âñòðî-

åííûì çàãðóç÷èêîì ïî ñèãíàëó ñáðîñà,

êîòîðûé ãåíåðèðóåòñÿ â ìîìåíò âêëþ-

÷åíèÿ ïèòàíèÿ, à òàêæå ìîæåò áûòü

ïîäàí ïî ëèíèè ñâÿçè èíòåðôåéñà

RS232 îò âíåøíèõ ñõåì. Ðàáî÷àÿ ïðî-

ãðàììà õðàíèòñÿ âî Flash è ìîæåò áûòü

èçìåíåíà äèñòàíöèîííî.

Âàæíûì àðãóìåíòîì â ïîëüçó ýòîãî

ÖÏÎÑ áûëà åãî ñðàâíèòåëüíî íåâûñî-

êàÿ öåíà.

Ê äîñòîèíñòâàì ýòîãî ÖÏÎÑ, êàê è

äðóãèõ ïðîöåññîðîâ ôèðìû Texas

Instruments, ìîæíî òàêæå îòíåñòè èñ÷åð-

ïûâàþùóþ äîêóìåíòàöèþ è JTAG ýìó-

ëÿòîð, ïîääåðæèâàþùèé âñå ñåìåéñòâà

ïðîöåññîðîâ ôèðìû, ÷òî ñíèæàåò ñòî-

èìîñòü ñðåäñòâ ïðîåêòèðîâàíèÿ.

Â êà÷åñòâå èíñòðóìåíòàëüíûõ ñðåäñòâ

èñïîëüçîâàëñÿ ïàêåò Code Composer

Studio, ÿâëÿþùèéñÿ îäíèì èç ëó÷øèõ

ñðåäñòâ ðàçðàáîòêè ÏÎ äëÿ DSP.

Â ñîñòàâå äàííîãî ìîäóëÿ ÖÏÎÑ

ðåøàåò ñëåäóþùèå çàäà÷è:

• Íà÷àëüíîå êîíôèãóðèðîâàíèå âñåõ

ýëåìåíòîâ ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ.

• Äèñòàíöèîííîå îáíîâëåíèå ðàáî÷å-

ãî ÏÎ è ïðîøèâîê ÏËÈÑ è èõ ñî-

õðàíåíèå âî Flash.

• Çàãðóçêó ïðîøèâêè â ÏËÈÑ, íàñòðîé-

êó ðåæèìîâ åå ðàáîòû.

• Îêîí÷àòåëüíóþ îáðàáîòêó îòñ÷åòîâ

ñèãíàëîâ, ïîñòóïàþùèõ îò ÏËÈÑ.

• Ñâÿçü ñ âåäóùèì óñòðîéñòâîì ïî êà-

íàëàì RS232 èëè Ethernet, âûïîëíå-

íèå êîìàíä âåäóùåãî, îòïðàâêó åìó

èíôîðìàöèè îá îáíàðóæåííûõ öåëÿõ.

Ïðè âûáîðå ÏËÈÑ ó÷èòûâàëèñü

ñëåäóþùèå òðåáîâàíèÿ: ïðîèçâîäè-

òåëüíîñòü, âûðàæåííàÿ â ìàêñèìàëü-

íîé òàêòîâîé ÷àñòîòå, ñëîæíîñòü, âû-

ðàæåííàÿ â êîëè÷åñòâå ëîãè÷åñêèõ

ýëåìåíòîâ è äîïîëíèòåëüíûõ áëîêîâ,

òàêèõ êàê áëîêè ÔÀÏ×, ÎÇÓ, àïïàðà-

òóðíûå óìíîæèòåëè è ò.ï., íàëè÷èå,

äîñòóïíîñòü è êà÷åñòâî ñðåäñòâ ðàç-

ðàáîòêè è, íàêîíåö, ñòîèìîñòü.

Èìåÿ ìíîãîëåòíèé ïîëîæèòåëüíûé

îïûò ðàáîòû ñ ÏËÈÑ ôèðìû Altera, àâ-

òîðû îáðàòèëè âíèìàíèå ïðåæäå âñåãî

íà åå èçäåëèÿ. Íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì

äëÿ ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííîé çàäà÷è ïðåä-

ñòàâëÿëîñü íîâîå ñåìåéñòâî âûñîêîïðî-

èçâîäèòåëüíûõ ÏËÈÑ Stratix, ïðåäíàçíà-

÷åííîå èìåííî äëÿ çàäà÷ öèôðîâîé îá-

ðàáîòêè ñèãíàëîâ. Îäíàêî ñòîèìîñòü

ìèêðîñõåì ýòîãî ñåìåéñòâà, ïðåäëàãàå-

ìûõ â Êèåâå, ñóùåñòâåííî ïðåâûøàëà

ïðåäåëüíî äîïóñòèìóþ ñòîèìîñòü âñåãî

óñòðîéñòâà. Ïîýòîìó â èçäåëèè èñïîëü-

çîâàëèñü ÏËÈÑ ñåìåéñòâà Cyclone, êî-

òîðûå, õîòÿ è íå ñîäåðæàò àïïàðàòóð-

íûõ óìíîæèòåëåé, íî ïîçâîëÿþò ðåàëè-

çîâàòü íåîáõîäèìûå îïåðàöèè îáðàáîò-

êè ñèãíàëîâ ñ íóæíîé ïðîèçâîäèòåëüíî-

www.chipnews.com.ua

CHIP NEWS ÓÊÐÀÈÍÀ

ÏËÈÑ È ÁÌÊ

ñòüþ. Íà ìîìåíò íà÷àëà ðàçðàáîòêè

òîëüêî îäèí ÷ëåí ñåìåéñòâà ïðåäëàãàë-

ñÿ â èíäóñòðèàëüíîì äèàïàçîíå òåìïå-

ðàòóð - EP1C6T144I7, è èìåííî ýòà ÁÈÑ

èñïîëüçîâàíà â ìîäóëå.

Âîïðîñ î ñðåäñòâàõ ðàçðàáîòêè äëÿ

ÏËÈÑ Cyclone òîæå ðåøàåòñÿ î÷åíü

ïðîñòî. Ôèðìà Altera ïðåäëàãàåò âñåì

æåëàþùèì äëÿ ðàáîòû ñ ýòèì ñåìåé-

ñòâîì çàãðóçèòü ñî ñâîåãî ñàéòà áåñ-

ïëàòíóþ âåðñèþ ïàêåòà Quartus II Web

Edition. Íà íà÷àëüíîì ýòàïå ïðîåêòè-

ðîâàíèÿ åãî âîçìîæíîñòåé îêàçàëîñü

äîñòàòî÷íî.

Â ÏËÈÑ ðåàëèçîâàíû ñëåäóþùèå

óçëû:

• Ãåíåðàòîð ñèíõðîíèçèðóþùèõ

ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, ïîâûøàþ-

ùèé ÷àñòîòó âíåøíåãî êâàðöåâîãî

ãåíåðàòîðà (40ÌÃö) äî 300ÌÃö è

ôîðìèðóþùèé íåîáõîäèìûå ñèí-

õðîñèãíàëû. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ÷àñ-

òîòû èñïîëüçóåòñÿ îäèí èç äâóõ

âñòðîåííûõ â ÏËÈÑ ìîäóëåé

ÔÀÏ×. Ãåíåðàòîð ïîçâîëÿåò ðå-

ãóëèðîâàòü çàäåðæêè ïîñëåäîâà-

òåëüíîñòåé è ìîìåíòîâ âçÿòèÿ îò-

ñ÷åòîâ ÀÖÏ ñ øàãîì 3.3 íñ.

• Ãåíåðàòîð ìîäóëèðóþùåé è îïîð-

íûõ Ì-ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé.

• Áëîê ôèëüòðàöèè, ñîäåðæàùèé íå-

ñêîëüêî êàñêàäîâ ðåêóðñèâíûõ ôèëü-

òðîâ ñ ïîíèæåíèåì ÷àñòîòû äèñê-

ðåòèçàöèè äî 4-30 ÊÃö. Ïðè ýòîì

õàðàêòåðèñòèêè ôèëüòðîâ è êîýôôè-

öèåíòû ïðîðåæèâàíèÿ óñòàíàâëèâà-

þòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà ýëå-

ìåíòà äàëüíîñòè òàê, ÷òîáû ÷àñòîòà

äèñêðåòèçàöèè íà âûõîäå îñòàâà-

ëàñü ïîñòîÿííîé.

• Ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ äâóõ-

êàíàëüíîãî ÖÀÏ, ïîçâîëÿþùèé â ïðî-

öåññå îòëàäêè âûâîäèòü äëÿ íàáëþ-

äåíèÿ ñèãíàëû ñ ðàçëè÷íûõ âíóòðåí-

íèõ áëîêîâ ÏËÈÑ.

• Ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ ñâÿçè

ñ ÖÏÎÑ äëÿ ïðèåìà êîìàíä è ïåðå-

äà÷è äàííûõ.

• Áëîê óïðàâëåíèÿ, ñîäåðæàùèé ðåãè-

ñòðû óïðàâëåíèÿ äëÿ íàñòðîéêè ïà-

ðàìåòðîâ áëîêîâ ÏËÈÑ è ðåãèñòð

ñîñòîÿíèÿ.

Âûáîð ÀÖÏ îïðåäåëÿåòñÿ ñîîáðà-

æåíèÿìè áûñòðîäåéñòâèÿ è äèíàìè÷åñ-

êîãî äèàïàçîíà. Ïîñëåäíåå îñîáåí-

íî âàæíî, ò.ê. àìïëèòóäà ïðèíèìàåìî-

ãî ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà óìåíü-

øàåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó

äàëüíîñòè. Ïðè ýòîì íàäî ó÷èòûâàòü

íå ñòîëüêî ôîðìàëüíóþ ðàçðÿäíîñòü

ÀÖÏ, ñêîëüêî åãî ýôôåêòèâíóþ ðàçðÿä-

íîñòü. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ÀÖÏ ôèð-

ìû Analog Devises âñåãäà áûëè îäíè-

ìè èç ëó÷øèõ, ò.ê. îáåñïå÷èâàëè ìèíè-

ìàëüíûå óðîâíè øóìîâ è èñêàæåíèé.

Äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ öèôðîâîé

÷àñòè ñõåìû íà âõîäíûå áóôåðíûå

óñèëèòåëè è íà ÀÖÏ íàïðÿæåíèå ïè-

òàíèå àíàëîãîâîé ÷àñòè ôîðìèðóåò-

ñÿ ëèíåéíûìè ñòàáèëèçàòîðàìè.

Â ðÿäå ïðèìåíåíèé òðåáóåòñÿ îá-

ðàáàòûâàòü ñèãíàëû, êîòîðûå îòðàæåí-

íû îò ðàçíûõ îáëàñòåé ïðîñòðàíñòâà,

ðàçíåñåííûõ ïî äàëüíîñòè íà ðàññòîÿ-

íèå, íå êðàòíîå ðàçìåðó ýëåìåíòà äàëü-

íîñòè. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî âûáèðàòü

îòñ÷åòû ñèãíàëîâ â ðàçíûå ìîìåíòû

âðåìåíè â ïðåäåëàõ îäíîãî ýëåìåíòà

ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè.

Ïîýòîìó íà ïëàòå áëîêà óñòàíîâëåíû 2

ÀÖÏ ñ íåçàâèñèìîé ñèíõðîíèçàöèåé, â

ðåçóëüòàòå ÷åãî ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü

âûáîðà îïòèìàëüíîãî ìîìåíòà ôèêñàöèè

ñèãíàëîâ, ïðèíÿòûõ îò äâóõ ðàçíûõ îá-

ëàñòåé ïðîñòðàíñòâà.

Äëÿ ïèòàíèÿ öèôðîâûõ ìèêðîñõåì

ìîäóëÿ òðåáóþòñÿ 3 íàïðÿæåíèÿ ïèòà-

íèÿ. Èíòåðôåéñíûå áëîêè ÖÏÎÑ è

ÏËÈÑ è îñòàëüíûå ìèêðîñõåìû ïèòà-

þòñÿ íàïðÿæåíèåì 3.3 Â. ßäðî ÖÏÎÑ

òðåáóåò íàïðÿæåíèÿ 1.6 Â (òîê 100 ìÀ),

à ÿäðî ÏËÈÑ - íàïðÿæåíèÿ 1.5 Â (òîê

500 ìÀ). Ñîâðåìåííûå ìèêðîñõåìû

ïðåîáðàçîâàòåëåé ïîñòîÿííîãî íàïðÿ-

æåíèÿ (DC-DC) ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü âñå

íåîáõîäèìûå íàïðÿæåíèÿ íåïîñðåä-

ñòâåííî íà ïëàòå èç îäíîãî âõîäíîãî íà-

ïðÿæåíèÿ +5 Â. Â äàííîì óñòðîéñòâå

èñïîëüçîâàíû óíèâåðñàëüíûå ïðåîáðà-

çîâàòåëè ôèðìû Texas Instruments òèïà

TPS62000, òðåáóþùèå íåçíà÷èòåëüíîé

ïëîùàäè äëÿ ðàçìåùåíèÿ. Îíè çàðå-

êîìåíäîâàëè ñåáÿ êàê íåïðèõîòëèâûå,

íàäåæíûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ. Åäèí-

ñòâåííîå îãðàíè÷åíèå â èõ ïðèìåíå-

íèè îáóñëîâëåíî íåâûñîêèì ìàêñèìàëü-

íûì âõîäíûì íàïðÿæåíèåì, ðàâíûì 5.5

Â. Ýòî äåëàåò èõ ÷óâñòâèòåëüíûìè ê

áðîñêàì âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è òðå-

áóåò óñòàíîâêè íà âõîäå ïèòàíèÿ ñõåì

çàùèòû îò áðîñêîâ íàïðÿæåíèÿ. Êðî-

ìå òîãî, ïðè èñïîëüçîâàíèè ýòèõ ìèê-

ðîñõåì ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà

íîìèíàëû ðåçèñòîðîâ, çàäàþùèõ âûõîä-

íîå íàïðÿæåíèå, à òàêæå íà êà÷åñòâî

ïðèìåíÿåìîãî ïðè ïàéêå ôëþñà è åãî

îòìûâêè. Ïðè íîìèíàëàõ ðåçèñòîðîâ,

óêàçàííûõ â ðóêîâîäñòâàõ ïî ïðèìåíå-

íèþ, è ïëîõî îòìûòîì ôëþñå òîêè óòå÷-

êè ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî âûõîäíûå íà-

ïðÿæåíèÿ ìîãóò çíà÷èòåëüíî îòëè÷àòü-

ñÿ îò ðàñ÷åòíûõ.

ÊÎÌÌÓÍÈÊÀÖÈÎÍÍÛÅ

ÂÎÇÌÎÆÍÎÑÒÈ ÌÎÄÓËß

îäóëü ðàáîòàåò ïîä óïðàâëåíèåì

ÏÊ èëè âíåøíåãî êîíòðîëëåðà (ìà-

ñòåðà), ïîäêëþ÷àåìûõ ïî èíòåðôåéñàì

RS232 èëè Ethernet. Ïî êîìàíäàì ìàñ-

òåðà âûïîëíÿåòñÿ îáíîâëåíèå ðàáî÷åé

ïðîãðàììû ÖÏÎÑ è ïðîøèâêè ÏËÈÑ,

à òàêæå óïðàâëåíèÿ ðåæèìàìè ìîäóëÿ

è ïðèåì ðåçóëüòàòîâ â ïðîöåññå ðàáî-

òû. Ïðè àâòîíîìíîé ðàáîòå ìîäóëÿ ðå-

çóëüòàò îáíàðóæåíèÿ öåëåé ìîæåò âû-

âîäèòüñÿ íà îïòè÷åñêè èçîëèðîâàííûå

ëîãè÷åñêèå âûõîäû.

Äëÿ óïðàâëåíèÿ ìîäóëåì â ïðîöåñ-

ñå ðàáîòû âïîëíå äîñòàòî÷íî ïðîïóñê-

íîé ñïîñîáíîñòè RS232, òðàäèöèîííî

èñïîëüçóåìîãî â ñèñòåìàõ ñáîðà äàí-

íûõ è óïðàâëåíèÿ. ×åðåç RS232 ìàñòåð

òàêæå ìîæåò ñôîðìèðîâàòü ñáðîñ ìî-

äóëÿ ïóòåì ïîäà÷è ñèãíàëà LineBreak íà

ëèíèþ âõîäíûõ äàííûõ ìîäóëÿ.

Îäíàêî â ïðîöåññå ðàçðàáîòêè

áûâàåò íåîáõîäèìî ïåðåäàâàòü ñèã-

íàëû ñ ðàçëè÷íûõ ñòóïåíåé îáðàáîò-

êè â ÏÊ äëÿ àíàëèçà. Ýòà âîçìîæíîñòü

òàêæå îêàçûâàåòñÿ î÷åíü ïîëåçíîé â

ïðîöåññå íàñòðîéêè è ïðè èñïûòàíè-

ÿõ îïûòíûõ îáðàçöîâ. Ïðè ÷àñòîòå

Ðåêëàìà

#8 (38), îêòÿáðü, 2004

ÏËÈÑ È ÁÌÊ

ÈÍÆÅÍÅÐÍÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ

äèñêðåòèçàöèè 30 êÃö è îáðàáîòêå

ñèãíàëîâ â 8 êàíàëàõ íåîáõîäèìà ïðî-

ïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü êàíàëà ñâÿçè

ïîðÿäêà 4 Ìáèò/ñ. ×òîáû âûäàòü â

ÝÂÌ òàêîé ïîòîê äàííûõ, íà ïëàòå

ïðåäóñìîòðåíî ïîäêëþ÷åíèå ìîäóëÿ

Ethernet IIM1070A ôèðìû WIZNET,

ðåàëèçóþùåãî ïðîòîêîëû MAC, IP è

TCP . Ïî ñóùåñòâó, ïðè íàëè÷èè ñîîò-

âåòñòâóþùåãî ïðîãðàììíîãî îáåñïå-

÷åíèÿ íà ÏÊ, äàííàÿ âîçìîæíîñòü ïðå-

âðàùàåò ìîäóëü â äâóõêàíàëüíûé (áëà-

ãîäàðÿ íàëè÷èþ äâóõ íåçàâèñèìûõ

ÀÖÏ) öèôðîâîé îñöèëëîãðàô. Ïóòåì

äîáàâëåíèÿ íåñêîëüêèõ ôóíêöèé ê ðà-

áî÷åé ïðîãðàììå ÖÏÎÑ àâòîðàì

óäàëîñü ðåàëèçîâàòü âñòðîåííûé Web

ñåðâåð, ÷òî ïîçâîëÿåò óïðàâëÿòü ðàç-

ðàáîòàííûì ìîäóëåì ÷åðåç îáû÷íûé

Web áðîóçåð.

ÏÐÎÃÐÀÌÌÍÎÅ ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ

ÌÎÄÓËß

ðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå ìîäóëÿ

ñîñòîèò èç òðåõ ýëåìåíòîâ: ïðî-

ãðàììû BIOS ÖÏÎÑ, ðàáî÷åé ïðîãðàì-

ìû ÖÏÎÑ è ôàéëà ïðîøèâêè ÏËÈÑ.

Êàæäûé ýëåìåíò õðàíèòñÿ â îòäåëüíîé

ÁÈÑ Flash èëè ÝÑÏÏÇÓ.

Çàäà÷åé BIOS ÖÏÎÑ ÿâëÿåòñÿ ïðè-

åì îò ÝÂÌ è çàïèñü â ñîîòâåòñòâóþ-

ùóþ ÁÈÑ ÝÑÏÏÇÓ ðàáî÷åé ïðîãðàì-

ìû è ïðîøèâêè ÏËÈÑ, à òàêæå çàãðóçêà

ðàáî÷åé ïðîãðàììû â ÎÇÓ ÖÏÎÑ.

BIOS çàãðóæàåòñÿ âñòðîåííûì çàãðóç-

÷èêîì èç ÝÑÏÏÇÓ ïðè ñòàðòå ïðîöåñ-

ñîðà ïîñëå ñáðîñà. BIOS çàïèñûâàåòñÿ

â ÝÑÏÏÇÓ ïðè èçãîòîâëåíèè ïëàòû è

àïïàðàòíî çàùèùåíà îò ïåðåçàïèñè â

ïðîöåññå ðàáîòû.

ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈÅ ÌÎÄÓËß

à îñíîâå îïèñàííîãî ìîäóëÿ áûëî

ðàçðàáîòàíî äâà âàðèàíòà ðàäèî-

ëîêàòîðîâ äëÿ óïðàâëåíèÿ àâòîìîáèëü-

íûì äâèæåíèåì. Îäèí ñìîòðèò ïîïåðåê

äîðîãè, êîíòðîëèðóåò äî 8 ïîëîñ äâèæå-

íèÿ îäíîâðåìåííî è ïîçâîëÿåò îáíàðó-

æèâàòü öåëè è èçìåðÿòü èõ äîïëåðîâñêèå

÷àñòîòû â äèàïàçîíå äî 2 êÃö. Äðóãîé

ñìîòðèò âäîëü äîðîãè, êîíòðîëèðóåò

îäíó ïîëîñó äâèæåíèÿ, íî íà çíà÷èòåëüíî

áîëüøåé äàëüíîñòè. Îí ïîçâîëÿåò îá-

íàðóæèâàòü öåëè è èçìåðÿòü èõ äîïëå-

ðîâñêèå ÷àñòîòû â äèàïàçîíå äî 8 êÃö.

Òî÷íîñòü ðàáîòû ðàäèîëîêàòîðîâ

îïðåäåëÿëàñü ïóòåì èñïûòàíèé íà ðå-

àëüíûõ äîðîãàõ. Ïîêàçàíèÿ ðàäèîëî-

êàòîðîâ â ðåàëüíîì âðåìåíè ïåðåäà-

âàëèñü â íîóòáóê, à ïîòîì ñðàâíèâàëèñü

ñ ðåçóëüòàòàìè ñèíõðîííîé öèôðîâîé

âèäåîñúåìêè.

Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ðàäèîëîêà-

òîð, êîòîðûé ñìîòðèò ïîïåðåê äîðîãè,

ïîäñ÷èòûâàåò êîëè÷åñòâî ïðîåõàâøèõ

àâòîìîáèëåé ñ ïîãðåøíîñòüþ îò 8% äî

13% (â çàâèñèìîñòè îò ïîëîñû), è èç-

ìåðÿåò ñêîðîñòè èõ äâèæåíèÿ ñ ïîãðåø-

íîñòüþ â 6-7%. Äëÿ ðàäèîëîêàòîðà,

êîòîðûé ñìîòðèò âäîëü äîðîãè, ïîãðåø-

íîñòü èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè àâòîìîáè-

ëåé ñîñòàâèëà 2%.

Ïóòåì ìîäèôèêàöèè ïðîøèâîê

ÏËÈÑ è ðàáî÷èõ ïðîãðàìì ÖÏÎÑ íà

îñíîâå äàííîãî ìîäóëÿ ìîãóò áûòü ïî-

ñòðîåíû äðóãèå òèïû ðàäèîëîêàòîðîâ.

Ëèòåðàòóðà:

1. Ð.Ê.Äèêñîí. Øèðîêîïîëîñíûå ñèñòå-

ìû. Ì., Ñâÿçü, 1979, 302 ñ.

2. TMS320C54x DSP Reference Set. Texas

Instruments, 1999.

3. Cyclone Device Handbook. Altera

Corp. 2003.

4. Quartus II Handbook. Altera Corp. 2004.

5. i2Chip W3100A. Technical Datasheet.

Wiznet Corp. 2003.

Ðåêëàìà