基于PCI總線的實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)記錄器研究.pdf

1、隨著數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，信號(hào)處理技術(shù)己經(jīng)成為目標(biāo)識(shí)別和雷達(dá)成像的核心技術(shù)之一。由于數(shù)字信號(hào)處理的前提和基礎(chǔ)是要對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采集和存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)在信號(hào)處理過(guò)程中就具有相當(dāng)重要的意義。其中基于總線的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)，由于成本低，互操作性、可擴(kuò)展性好，且可靠、易于實(shí)現(xiàn)，靈活性強(qiáng)，并具有良好的軟件兼容性，在雷達(dá)、氣象、地震預(yù)報(bào)、航空航天、通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文以馬來(lái)西亞機(jī)載SAR系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄分機(jī)的研制為基礎(chǔ)

2、，詳細(xì)介紹了基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。由于要求的數(shù)據(jù)傳輸率很高(40MBytes/sec)，但PCI總線帶寬(132MBytes/sec)有限，且使用的Windows2000是非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所以保持高速數(shù)據(jù)記錄過(guò)程的可靠性、實(shí)時(shí)性將會(huì)成為一個(gè)很棘手的問(wèn)題。為此作者從硬件、驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行了創(chuàng)新性的工程實(shí)踐：首先，采集卡上采用大容量的緩存，以降低中斷頻率和增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；并結(jié)合對(duì)Windows2

3、000操作系統(tǒng)CPU時(shí)間片分配的原則的研究和實(shí)驗(yàn)，給出了緩存容量的最小值(4Mbytes)。其次，在驅(qū)動(dòng)開發(fā)中，使用了在內(nèi)核模式下完成數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的方案，這樣大大減少了系統(tǒng)交互時(shí)間，從而提高了系統(tǒng)的傳輸效率和可靠性。再其次，從數(shù)據(jù)記錄器的特點(diǎn)出發(fā)，采用BLOCKDMA傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)，提高了I/O的吞吐量。最后，在應(yīng)用程序中應(yīng)用多線程技術(shù)，完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)的FLAG和WCLK信號(hào)的監(jiān)測(cè)，減小對(duì)記錄進(jìn)程的干擾。通過(guò)這些方法很好地解決了上述

4、存在的問(wèn)題。 本數(shù)據(jù)記錄器已經(jīng)通過(guò)功能測(cè)試、環(huán)模實(shí)驗(yàn)、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和沖擊實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)預(yù)期要求。現(xiàn)已投入到《中國(guó)-馬來(lái)西亞合作機(jī)載遙感系統(tǒng)》(CASSAR-ELl)項(xiàng)目的實(shí)際使用中。其48MBps無(wú)錯(cuò)碼的記錄速率(基于32bits/33MHzPCI總線的PC機(jī)系統(tǒng)上)，在同類型產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。另外，該記錄器還具有對(duì)輸入數(shù)據(jù)的FLAG和WCLK信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自檢功能。工作人員可以及時(shí)地了解雷達(dá)數(shù)據(jù)形成器和數(shù)據(jù)記錄器的