基于NIOS的高速ADC測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、該文介紹的測(cè)試系統(tǒng)是針對(duì)高速A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)的應(yīng)用，利用基于NIOS的硬件平臺(tái)，采用純正弦信號(hào)作為輸入信號(hào)，用NIOS控制采樣，并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，然后通過(guò)串口送到上位機(jī)進(jìn)行FFT變換，進(jìn)而來(lái)分析ADC的信噪比、有效位數(shù)等動(dòng)態(tài)參數(shù)。 目前對(duì)于實(shí)時(shí)信號(hào)的處理速度越來(lái)越高，處理器要求ADC的頻率盡量靠近視頻、中頻甚至射頻，以獲得更多的目標(biāo)信息。對(duì)于高速ADC來(lái)說(shuō)，其動(dòng)態(tài)性能更加重要，因此精確測(cè)試ADC的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)具有

2、非常重要的意義。 傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試方法是用高精度的DAC來(lái)重建ADC的輸出信號(hào)，然后用模擬的方法來(lái)分析。這樣的測(cè)試方法復(fù)雜，精度低并且能測(cè)試的指標(biāo)有限。國(guó)外從20世紀(jì)70年代起研究數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)ADC進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，主要有正弦波擬和法、柱形圖(Histogram)分析法、拍頻(Beatfrequency)測(cè)試法和離散參數(shù)傅立葉(FFT)變換法等 測(cè)試系統(tǒng)是基于NIOSCPU系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理，從而構(gòu)成可編程

3、、數(shù)字化的ADC測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)分為下位機(jī)(NIOS系統(tǒng))和上位機(jī)(PC機(jī))，下位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸，上位機(jī)主要是取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。下位機(jī)部分包括硬件和軟件兩部分，硬件系統(tǒng)包括NIOSCPU系統(tǒng)、BootROM、I/O系統(tǒng)、AvalonBus和存儲(chǔ)器；軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)傳輸子程序。而上位機(jī)主要是軟件部分，上位機(jī)通過(guò)串口從下位機(jī)把數(shù)據(jù)采集并且存儲(chǔ)到文件中，然后做進(jìn)一步分析。 ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

4、號(hào)后，NIOS通過(guò)并行輸入輸出(PIO)模塊接口讀入這些信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。我們通過(guò)QuartusⅡ中的SOPCBuilder為NIOS核配置并行輸入輸出(PIO)模塊。在我們的系統(tǒng)中，將并行輸入輸出(PIO)模塊配置為從設(shè)備，軟件通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器中映射的4個(gè)寄存器來(lái)控制和讀寫(xiě)并行輸入輸出(PIO)模塊接口。 由于在Windows操作系統(tǒng)(Windows2000、WindowsXP、Windows2003等)下，CPU運(yùn)行于ri

5、ng0模式，并且統(tǒng)一管理硬件資源，而用戶態(tài)的應(yīng)用程序運(yùn)行于ring1模式，它不能直接訪問(wèn)硬件，而是通過(guò)調(diào)用執(zhí)行于核心態(tài)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供的各種服務(wù)間接地對(duì)硬件資源進(jìn)行訪問(wèn)，這一機(jī)制確保了系統(tǒng)的安全。所以，以前在DOS和Windows98下可以很容易完成的I/O端口讀寫(xiě)，在Windows2000/XP下必須編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，才能夠?qū)崿F(xiàn)。 利用離散參數(shù)的快速傅立葉變換(FFT)可以進(jìn)行ADC的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試。這種測(cè)試方法是利用FFT算法對(duì)