本文中的测控体系是某类型无人机电子体系中的一个重要部分。为了对测控体系的改善优化规划进行验证，需求对软件进行长时间运转查核，对该分体系进行单机检验与联试，验证其与其它分体系接口的匹配性；一起还要为测控体系供给实在的物理衔接接口、动态输入参数，从而供给与无人机同步的仿真运转环境。遥测解调及遥控注入测验卡是依据验证测控体系作业的需求而规划开发的，它能为其供给遥测解调、遥控数据注入、直接指令注入、触点信号和40kHz时钟等接口信号。能对原测控体系进行测验的遥测解调及遥控注入测验卡是ISA插卡，运用别离器材来完结。跟着核算机硬件的开展，PCI总线现已成为当今高功用微型核算机事实上的总线标准，PCI总线的功用远远高于ISA总线，因而依据PCI的遥测解调及遥控注入测验卡更契合实践运用的需求。FPGA技能的运用日益老练和广泛，用FPGA芯片代替别离器材将大大提高测验卡的可靠性。本文论说了依据Altera公司的AcexlK系列芯片(如ACEK1K30QC208等)，选用PCI部分总线标准，规划依据PCI的遥测解调及遥控注入测验卡的一些要害技能。
１ PCI部分总线
以Intel公司为首的PCI SIG小组推出的PCI总线标准是一种高端现代部分总线它具有契合工业标准、功用高、成本低、独立于处理器、答应灵敏装备、运用寿命长、可操作性强和软件兼容性好等长处，因而在嵌入式核算机和工业操控核算机范畴具有宽广的运用远景。PCI总线与传统ISA总线、现代的EISA总线的功用比较如表１所示。
PCI部分总线是微型核算机中处理器／存储器与外围操控部件、扩展卡之间的互衔接口。PCI总线标准是互连组织的协议及电气和机械装备的标准，其用处是在高度集成的外设操控器器材、扩展板和处理器之间供给一种内部联合机制。本文中的依据PCI的遥测解调及遥控注入测验卡是由PCI总线完结测验卡和处理器／存储器的衔接，其在PCI总线微型核算机体系中的方位如图１所示。
２ FPGA技能
在现代电子体系范畴，EDA技能现已逐步成为电子体系的首要规划手法。FPGA(现场可编程门阵列)是EDA技能中的一种重要运用。FPGA器材在结构上由逻辑功用块排列为阵列，并由可编程的内部连线衔接这些功用块，来完结必定的逻辑功用。规划遥测解调及遥控注入测验卡的数字和逻辑电路部分均由FPGA器材来完结。
考虑到遥测解调及遥控注入测验卡逻辑功用的需求，本规划选用Altera公司的FPGA芯片ACEK1K50QC208。该芯片具有５万门可编程逻辑单元，归于Sram型的FPGA芯片，逻辑信息保存在专门的静态存储器中(本规划中运用ＥＰＣ１ＰＣ８EPC1PC8芯片作为静态储存器)，上电时动态加载。这种类型的器材在验证期间能够运用下载工具将逻辑加载到芯片中，验证结束后需求将逻辑信息烧写在静态存储器中，今后体系上电时，FPGA从静态存储器中主动加载逻辑。
运用FPGA进行电路规划的过程为：首要选用现在盛行的硬件描绘言语Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ规划输入，行将规划的逻辑、时序联系输入核算机；之后，运用Ｍａｘｐｌｕｓ ＩＩ软件进行前仿真、归纳、布局布线和后仿真，即验证输入的硬件描绘言语的逻辑联系是否正确，若正确则用笼统言语将逻辑描绘分解为详细的逻辑单元，在FPGA器材中完结，并验证布局布线后仿真是否正确；最终，进行硬件验证，将核算机上布局布线之后生成的文件加载到FPGA中，以验证它的实践作业情况同规划是否一起。
３ 遥测解调及遥控注入测验卡的规划
３．１ 测验卡的测验接口信号要求
测验卡要依据测验的需求供给测验接口信号。这些测验接口信号共包含五类：
(１)遥测解调信号：测验卡集成了两路遥测解调器的功用。其间每一路遥测解调器都能够输出帧同步信号、路同步信号和数据时钟信号。被测体系依据解调器卡输出的上述三个信号，依照必定的时序联系输出串行的遥测数据。
(２)遥控数据注入：测验卡集成了两路遥控数据注入单元。其间每一路遥控数据注入单元都能够供给数据有用信号、时钟信号和数据信号。 (３)遥控指令：测验卡供给１套２４路直接遥控指令输出。每路指令处于作业状况时，集电极开路门接通(低电平)；处于非作业状况时，集电极开路门不接通(高电平)。
(４)触点信号：测验卡供给１套１１路(共２２根引脚)触点输出信号。每路触点信号为开关闭合有用，断开无效。
(５)时钟输出：测验卡供给１路４０ｋＨｚ的时钟输出信号。
３．２ 测验卡硬件体系的完结
在该测验卡的电路体系中，由FPGA芯片供给测验接口信号并完结软件接口逻辑规划；由PCI接口芯片完结测验卡同核算机上PCI总线的衔接；由别离器材完结测验接口信号的输入输出。测验卡的硬件原理框图如图２所示。
在图２中，PCI协议接口电路首要是运用PCI总线接口芯片９０５２来供给高功用的PCI总线接口，其运用需求对它的PCI装备寄存器和本地装备寄存器进行设置。在PCI接口装备电路中，选用９３ＣＳ４６Ｎ93CS46N串行ＥＥＲＯＭ芯片对９０５２芯片PCI装备寄存器和本地装备寄存器进行设置。
测验接口信号逻辑电路环绕FPGA芯片ＡＣＥＫ１Ｋ３０ＱＣ２０８进行规划。该芯片能够完结测验卡需求的五类测验信号的逻辑规划，还能完结可供运用人员装备的测验卡软件接口，以及和PCI总线接口进行信号传输的逻辑。ＡＣＥＫ１Ｋ３０ＱＣ２０８ACEK1K30QC208芯片是Ｓｒａｍ型的FPGA芯片，还需求专门的逻辑存储电路来保存上述逻辑信息。逻辑存储电路运用静态存储器芯片ＥＰＣ１ＰＣ８EPC1PC8芯片，体系上电时，FPGA从存储器中主动加载逻辑。
测验信号输入输出电路完结测验卡与被测设备的信息交流。关于测验卡供给的五类测验信息，遥控指令和触电信号需求模仿器材和电子开关进行转化，而其它信号则能够经过衔接器直接输入输出。
作业状况显现电路供给测验卡的作业状况，如测验卡是否加电成功、是否逻辑下载成功、是否在进行遥控指令注入、是否在进行遥测数据接纳等。作业状况显现电路的逻辑也来自于测验接口信号逻辑电路。 ３．３ PCI部分总线和测验卡本地总线的衔接。
本规划选用了ＰＬＸ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司的PCI总线协议接口芯片９０５２来完结PCI 总线和本地总线之间的衔接。PCI总线协议接口芯片９０５２为各类适配卡供给高功用的PCI总线接口，能够将PCI总线同各种传输速率低于１３２Ｍｂ／ｓ的本地总线进行衔接。选用PCI总线协议接口芯片９０５２来完结PCI总线和本地总线之间的衔接，如图３所示。
因为９０５２是专门的PCI协议芯片，所以它的PCI端能够直接经过插卡上的引线和PCI插槽衔接。二者衔接时不用做任何改换，将二者的复用数据线和地址线直接连通，将９０５２的PCI端的操控线与PCI插槽上的作为从设备的操控线直接连通即可。
９０５２芯片本地端接口和FPGA芯片的衔接也便是PCI总线接口和测验卡本地总线的衔接，是本接口卡规划的一个要害。在FPGA芯片的逻辑规划中，依据测验卡对主机体系资源的需求，供给了一个测验卡本地总线接口。本地总线接口包含４Ｋ字节的存储器和１６字节的寄存器，所以即将运用９０５２芯片的两个地址空间别离设置为４Ｋ字节和１６字节，将存储器和寄存器空间分隔。在地址线和数据线的规划上，选用地址线和数据线非复用形式，本地的地址线和数据线别离与９０５２本地端的地址线和数据线衔接。在操控线的规划上，依据二者的读写时序，将９０５２芯片设置为直接读写的方法，用９０５２芯片的读信号和写信号直接驱动本地总线的读写信号。别的还要运用９０５２芯片供给的一个片选信号，来挑选不同的１６个字节的寄存器地址空间。９０５２9052本地端和ＢＵ－６１５８０要选用同一个时钟信号，以确保二者读写时序的同步。
３．４ 测验卡软件接口的规划
测验用户需求对测验卡进行软件设置，来完结遥控注入数据、遥测和遥控帧长、遥控数据发送等。这些软件接口是经过FPGA芯片进行逻辑规划来供给的。测验卡加电后，这些软件接口就存在于测验卡上，经过软件编程能够操控软件接口，来完结测验卡的测验作业。测验卡完结的软件接口如表２所示。
４ 测验卡与其配套软件的数据流和操控流
遥测解调及遥控注入测验卡要和其配套的软件接口卡驱动程序(ＶｘＤ)及用户菜单运用软件一起运用。遥测解调及遥控注入测验卡作为硬件ＢＩＵ同被测测控体系衔接，担任接纳与发送各类测验数据，而且能够由主机来装备测验卡上的寄存器。驱动程序则作为遥测解调及遥控注入测验卡和用户菜单软件的接口程序，担任接纳菜单软件的指令，并依据此指令来操作硬件，或许向菜单软件陈述总线适配器的作业情况(如告诉中止现已发生以及奉告中止原因)，包含装置信息文件(ＩＮＦ)、虚拟设备驱动程序(ＶｘＤ)、接口函数文件(ＤＬＬ)三个组成部分。菜单软件作为用户界面程序接纳用户的输入，并以可视的方法将成果数据反应。遥测解调及遥控注入测验卡与处理器之间所构成体系的数据流和操控流如图４所示。
参考文献:
[1]. PCI datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/PCI_1201469.html.
[2]. EPC1PC8 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/EPC1PC8_1054146.html.
