分析上述不同信號格式,信號源信號輸出基本主要由載波信號、低頻調(diào)制信號和音頻調(diào)制信號構(gòu)成。因此,在設(shè)計方案中,載波信號、音頻信號均由FPGA來實現(xiàn),而低頻信號來自外部主控單元。在FPGA中實現(xiàn)方位信息θ與低頻調(diào)幅信號合成,以及載波信號的調(diào)幅。MicroBlaze負責(zé)與控制臺通信,解析控制臺命令并控制FPGA的信號生成。
3.1 硬件平臺搭建
FPGA芯片選擇Xilinx公司的Spartan-6平臺系列中的XC6SLX16,工作時鐘高可達500MHz,片內(nèi)有32個DSP運算單元,有14579個邏輯單元,存儲器單元達576Kbits,具有較強的運算能力和高速數(shù)據(jù)吞吐能力。
MicroBlaze軟核是XILINX 公司開發(fā)的一種非常簡化卻具有較高性能的嵌入式處理器軟核, 該軟核的性能具有高度的可配置性, 允許設(shè)計者根據(jù)自己的設(shè)計需要進行適當(dāng)?shù)倪x擇, 以搭建自己的硬件平臺�?焖賳芜B接(FSL)總線是一個單向的點對點通信總線,可用來連接FPGA上的任意兩個帶有FSL總線接口的設(shè)計元素并提供兩者間的快速通信信道。在XPS的集成開發(fā)環(huán)境下BSB向?qū)?chuàng)建一個以MicroBlaze為核心的硬件系統(tǒng),按照向?qū)崾局苯犹砑铀璧耐庠O(shè)UART IP核,通過FSL總線同MicroBlaze軟核相互通信。利用平臺產(chǎn)生器根據(jù)硬件描述文件(.MHS)生成嵌入式系統(tǒng)模塊的網(wǎng)表文件(.NGC),然后使用綜合工具XST進行綜合,構(gòu)成整個應(yīng)用系統(tǒng)的硬件模型。
A/D轉(zhuǎn)換器主要用于外部低頻調(diào)制信號輸入,選用ADI公司雙通道10位AD9218,采用+2.7 V ~ +3.6V單電源供電,采樣頻率在40MHz以上。
D/A轉(zhuǎn)換器主要用于射頻信號輸出,選擇ADI公司單通道電流輸出型10位芯片AD9760,更新頻率120MSPS,單電源+5V供電,使用方便。
3.2 軟件設(shè)計
3.2.1上位機軟件設(shè)計。
上位機軟件任務(wù)主要是產(chǎn)生可供信號源識別的頻率、方位、工作模式、通道選擇以及其他控制信息,加上規(guī)定的標(biāo)頭以區(qū)分控制命令,通過RS422/232串口將控制命令傳送至信號源,以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)字信號。
3.2.2 FPGA處理任務(wù)設(shè)計
FPGA硬件任務(wù)主要是產(chǎn)生高精度的調(diào)制射頻信號,F(xiàn)PGA主要任務(wù)包括:
讀取MicroBlaze解析的載波頻率、方位角信息及其他相關(guān)信息;
產(chǎn)生音頻信號,載波信號與方位角信號;
接收兩路AD采樣低頻信號;
合成激勵信號并傳送至DA轉(zhuǎn)換器輸出。