[發明專利]一種精密測距監測單元電路及功能的實現方法

有效

• 申請號: 201210565707.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103033800A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 趙洪斌;呂若冰
• 申請（專利權）人: 天津七六四通信導航技術有限公司
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

1.一種精密測距監測單元電路，其特征在于：包括軌至軌單端變差分電路、AD模數轉換電路、FPGA電路、ARM電路、DA數模轉換電路、RS232串口電路，所述FPGA電路分別與DA數模轉換電路、ARM電路、AD模數轉換電路連接，所述DA數模轉換電路通過軌至軌單端變差分電路與AD模數轉換電路連接，所述ARM電路與RS232串口電路連接；FPGA電路設有處理程序，ARM電路設有控制程序。

2.一種精密測距監測單元電路功能的實現方法，其特征在于：實現方法如下：

FPGA和ARM整體實現方法，

????上電后，FPGA和ARM開始初始化：FPGA對AD模數轉換后的數據進行處理，生成方波信號進而測量各項參數指標，這些數據會在ARM執行外部中斷時發送過去；

通過地址數據總線，FPGA能接收到ARM傳送的頻率、脈沖間隔和回波抑制等數據指標，完成詢問方波的生成；

為了能夠實現單元板自檢，FPGA能夠產生待測高斯脈沖，模擬整機狀態下信號輸入；ARM從RAM中讀取掉電保存的數據并初始化各管腳工作模式，然后進入while函數進行功率、帶寬、過載抑制、靈敏度、譯碼能力和近遠回波抑制等測試，在此過程中會出現外部中斷和串口中斷，分別用來讀取從FPGA傳送的數據和主控單元的協議命令，以此完成控制作用；

第一、FPGA工作的具體步驟：

這部分主要用于完成對AD的輸出信號進行數字處理，完成半幅探測、各項指標參數測量、待測高斯脈沖和詢問方波生成；?

第一部分：數據的預處理部分，這一部分包括發射（詢問）信號的延時模塊、半幅、5%、10%、30%、90%門限模塊和發射（詢問）的比較器模塊，AD采樣得到的數據最先進入這一部分，目的是生成發射（詢問）方波以及發射信號的部分上升時間和上升沿；

信號延時模塊：半幅、5%、10%、30%、90%門限會因為脈沖峰值的判斷產生延時，需要將輸入的信號延時6μs；

門限模塊：根據脈沖的峰值，經過計算形成半幅門限、5%、10%、30%、90%門限；

比較器模塊：延時后的發射（詢問）信號和半幅、5%、10%、30%、90%門限電平進入這個模塊，發射（詢問）信號和半幅門限進行比較產生發射（詢問）方波，發射信號和5%、30%門限比較生成部分上升時間，發射信號和10%、90%門限比較生成上升沿；

第二部分：數據的處理部分，這一部分主要是計數器模塊，發射（詢問）方波、部分上升時間、上升沿、接收機輸出信號和識別信號等都進入這一部分，目的是測量發射速率、應答延時、應答效率、應答編碼間隔、部分上升時間、上升沿時間、接收機輸出等參數，待測量完成后通過數據總線發給ARM；這一部分包括若干小模塊分別用來測量以上參數，主要思路是利用一個1秒的門電平，用50MHz（2MHz）的時鐘計數測量以上參數；

第三部分：詢問方波生成部分，這一部分包括頻率設置模塊、脈沖間隔設置模塊、回波抑制設置模塊、數量設置模塊、同步抑制模塊、詢問方波生成模塊，ARM通過數據總線傳送生成詢問方波所需要的參數，這些數據分別輸入到頻率設置模塊、脈沖間隔設置模塊、回波抑制設置模塊、數量設置模塊；

頻率設置模塊、脈沖間隔設置模塊、回波抑制設置模塊、數量設置模塊：這幾個模塊主要用于從數據總線上讀取生成詢問方波所需要的參數；

同步抑制模塊：這個模塊的信號是另外一塊監測單元板產生的，在整機的兩塊監測單元板之間起到一個同步抑制的作用；

詢問方波生成模塊：以上幾個模塊的信號都會進入這個模塊，根據IAFA工作模式、編碼方式等參數，會生成脈寬4μs，脈沖間隔可調的詢問方波；

第四部分：高斯脈沖生成部分，這一部分的輸出數據會送到DA數模轉換電路，從而生成高斯脈沖，主要思路是用IP核建立一個數據庫，用50MHz的時鐘順序循環地從中讀取數據；

第二、ARM工作的具體步驟：

第一部分、while函數：這部分主要用于完成發射功率的計算和各項指標參數的調整；

1、上電后，ARM開始初始化，從RAM中讀取掉電保存的數據（包括IA/FA測距模式、編碼方式、波道頻點、衰減值）并初始化各管腳工作模式；

2、然后進行63M置頻設置，主要目的是為生成詢問方波提供置頻參數；

3、接著進入while函數，while(1)會順序循環執行，依次判斷test_flag的值：=0時，執行功率測試，發射功率與脈沖的峰值存在一定的關系，使用相應的算法能夠計算出發射功率；=1時，執行帶寬測試，首先會判斷應答效率，若>75，衰減值++，若<65，衰減值--，否則當前衰減值+偏移量；以此類推，不同的test_flag，進入相應的功能測試；

執行while函數的過程中會發生外部中斷和串口中斷；

第二部分、串口中斷函數：這部分主要用于完成檢測單元與主控單元之間的協議；

1、while函數執行過程中，如果發生串口中斷，程序會跳轉到這里，首先判斷temp的值是否=00，如果不是，跳出中斷；如果是，進行下面的判斷；

2、然后繼續判斷temp的值，根據不同的值依次進入相應功能模塊，例如當temp=01時，這是主控單元與監測單元之間的握手協議，當監測單元收到主控協議?00?01?ff時，會回復00?01?ff，以此完成兩個單元之間的握手通信；

再比如temp=02，這是主控讀取監測數據的指令，當監測單元收到主控協議?00?02?ff時，會回復00?02?data1?data2?…?dataN?ff，完成監測數據的傳送；有的功能模塊對test_flag有置數操作，用來完成相應監測功能；

3、中斷函數執行完畢，跳轉回while函數；

第三部分、外部中斷函數：這部分主要用于ARM從FPGA中取各項指標參數的數據；

1、while函數執行過程中，如果發生外部中斷，程序會跳轉到這里；

這個中斷是由FPGA將指標數據測量完成后發送一個高電平觸發的；

2、首先，關閉總中斷，屏蔽其他一切中斷源的中斷觸發；

3、ARM發送讀取數據指令，fetch=0；

4、根據不同的物理地址，從FPGA中讀取相應數據，包括應答延時、應答效率、應答編碼間隔、部分上升時間、發射速率等；

5、中斷函數執行完畢，清除中斷屏蔽，跳轉回while函數。