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随着电子科学技术的高速发展,对雷达以及通信等设备的测试要求也日益提升。通常可将测试的信号分为模拟信号和数字信号,而数字I/O模块作为数字信号采集与发生的通信模块,在一套测试系统中占据着不可替代的作用。由PXI模块为主体搭建的第三代自动测试系统已成为当下的主流,本课题结合雷达与通信领域测试中的实际需求,以及对目前市场上的PXI隔离型数字I/O模块的优缺点进行分析比较后,提出了一种适用于恶劣测试条件下具备隔离特性的PXI高速图形数字I/O模块的设计方案。本文首先对搭建数字I/O模块硬件平台的各组成部分进行了指标可行性分析并给出了一套完整的硬件设计方案。本课题设计的数字I/O模块配置了32路光电隔离输入通道与32路光电隔离输出通道。32路输入采样率高达50Msps,32路输出通道最大输出50Mbps的图形数据,64通道共享板上2Gb缓存空间。32路输出通道可选配大电流输出的指标以满足航天航空测控以及工业测控领域中开关激励信号的要求。本设计通过对各部分电路的功耗进行了严谨分析以确保电源芯片能提供足够的功率并正常工作。设计选用Toshiba于2016年最新推出的高速光耦TLP 2367完成对64通道的隔离。2Gb缓存选用Micron的一片大容量DDR2 SDRAM颗粒实现,PXI接口采用FPGA结合PCI桥芯片PCI 9054实现。模块采用6层板设计,整板PCB对除了电源线与地线的部分进行了50ohms的阻抗设计以满足DDR2 SDRAM信号以及PXI信号的阻抗要求。DDR2 SDRAM的电路设计严格参照Micron给出了设计要求并根据高速数字电路设计规范进行设计。逻辑设计部分主要包括PCI 9054局部总线接口逻辑、DDR2读写控制逻辑、数据缓冲模块以及任意模时钟分频模块等。本文完成了对各模块的设计,对数据存储的控制采用DDR2 SDRAM Controller IP核实现。通过对各模块接口信号的灵活配置,可使数字I/O胜任不同环境测试控制的需求。经过对整个模块的硬件调试验证,本课题设计的基于PXI总线的数字I/O模块完成了输入输出的各项指标要求,达到了预期目标。