单片机与CPCI总线的脉冲信号检测系统设计
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2．3 接口处理FPGA
由于需要对80路脉冲信号进行检测，采用单片机无法满足并行处理的需求，因此选用FPGA完成脉冲采样功能。接口处理FPGA采用Altera公司的FLEX10K50，工作主频为6 MHz，存储芯片采用EPC1PC8。
其主要功能有三部分：分频定时器、采样数据缓存、外围控制逻辑。FPGA对主时钟进行分频，形成周期为1 ms的时钟信号。FPGA每ms对80路脉冲信号完成并行采集一次，将数据存放在寄存器中，同时向单片机发出中断信号，通知单片机发起数据搬移，以及单片机内部的时间计数器自增。采样数据缓存模块用于将80路脉冲信号同时锁存至内部寄存器，单片机每ms全部读取一次。外围控制逻辑用于单片机外围各控制信号的译码，包括控制寄存器、各芯片控制信号译码，以及其他辅助功能的实现。
2．4 单片机系统
单片机系统采用Atmel公司的AT89C51，配合32KB外部SRAM 62256以及4 KB双口数据RAMIDT71342。其中，CPCI总线访问双口数据RAM的L端口，8051访问R端口。
单片机工作主频设计为20 MHz。单片机P0口和P2口作为通用的数据线和地址线使用，配合地址锁存器74HC373 工作；P1口不使用；P3口中仅使用了P3．2用于接收外部中断，即来自接口处理FPGA的中断。FPGA内部定时器每ms产生一个中断脉冲，用于单片机软件计时器的激励时钟，同时通知单片机读取脉冲信号接口采样数据。
单片机的外部地址空间划分如表1所列。
单片机产生的脉冲信号数据帧格式如图4所示。每个数据帧包含14个字节数据，时间码为4个字节，加电后从0开始计时，单位为ms；采样脉冲数据共10个字节，对应80路脉冲信号。
2．5 PCI总线接口
板卡采用CPCI接口方式，接口芯片采用PLX公司的PLX9052，与配置EEPROM芯片93CS46配合使用。板卡在PCI总线中工作在从模式下。接口芯片对部数据总线选择低8位数据线与双口 RAM连接，测试客户机定期查询每块测试板卡中双口RAM的工作模式，不使用本地中断信号。
3 软件设计
脉冲信号检测板单片机软件主要完成脉冲采样数据的处理，剔除FPGA产生的采样数据中的无效数据，将检测到的脉冲有效数据打上时间标签后存储到双口数据RAM中。双口 RAM中循环存储256组脉冲信号数据，测试客户机定期访问双口RAM，读取检测数据。单片机软件流程如图5所示。
图5中寄存器0x8FFD为配置寄存器，由测试客户机软件写入，用于初始化双口RAM中的数据。
结语
本文提出的两级测试系统的没计思路和基于单片机与CPCI总线的脉冲信号检测系统没计方案，可以适应较宽电压幅度范围的接口电平信号。系统采用标准的CPCI总线接口，具有良好的兼容性和扩展性，能较好地满足对脉冲信号的功能测试。如需要提高测量精度，可缩短FPGA采样间隔来实现。
目前，该方案已经大量应用于产品测试和系统集成测试中。
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