基于USB2.0的高速無線數傳接收設備的數據接收存儲方法

摘要：介紹了一種利用USB2.0接口芯片ISP1581并配合FPGA芯片EP1K30T144和DSP芯片TMS320F206實現無線數傳接收設備中數據接收存儲的方法。這種方法具有接口簡單、使用方便等特點。

    關鍵詞：位同步 幀同步 USB2.0 差錯控制

數據接收存儲技術革新是信號采集處理領域內的一個重要課題。利用這種技術，可以把信號的實時采集和精確處理在時間上分為兩個階段，有利于獲得令人更滿意的處理結果。在無線數傳接收設備中應用數據接收存儲方法時，除了要滿足數據傳輸速率和差錯控制方面的要求外，還需要考慮如何使設備易于攜帶、接口簡單、使用方便。

傳統外設接口技術不但數據傳輸速率較低，獨占中斷、I/O地址、DMA通道等計算機系統關鍵資源，容易造成資源沖突問題，而且使用時繁雜的安裝配置手續也給終端用戶帶來了諸多不便。近年來，USB接口技術迅速發展，新型計算機紛紛對其提供支持。USB2.0是USB技術發展的最新成果，利用USB2.0接口技術開發計算機外設，不但可以借用其差錯控制機制[1][6]減輕開發人員的負擔、獲得高速數據傳輸能力（480Mb/s），而且可以實現便捷的機箱外即插即用特性，方便終端用戶的使用。

1 無線數傳接設備總體構成

無線數傳接收設備是某靶場測量系統的一個重要組成部分。如圖1所示，該設備由遙測接收機利用天線接收經過調制的無線電波信號，解調后形成傳輸速率為4Mb/s的RS-422電平差分串行數據流。以幀同步字打頭的有效數據幀周期性地出現在這些串行數據中。數據轉存系統從中提取出有效的數據幀，并在幀同步字后插入利用GPS接收機生成的本地時間信息，用于記錄該幀數據被接收到的時間，然后送給主機硬件保存。

在無線數傳接收設備中，數據轉存系統是實現數據接收存儲的關鍵子系統。下面將詳細介紹該系統的硬件實現及工作過程。

2 數據轉存系統基本構成及硬件實現

數據轉存系統主要由FPGA模塊、DSP模塊、USB2.0接口芯片構成，各個模塊之間的相互關系如圖2所示示。圖中，4Mb/s的串行數據輸入信號SDI已由RS-422差分電平轉換為CMOS電平。為突出重點，不太重要的信號連線未在圖中繪出。下面分別介紹這幾個模塊的主要功能。

2.1 FPGA模塊實現及春功能

FPGA模塊在Altera公司ACEX系列的EP1K30TI144-2芯片中實現。其中主要的功能子模塊有：位同步邏輯、幀同步邏輯、授時時鐘和譯碼邏輯。位同步邏輯主要由數字鎖相環構成，用于從串行數據輸入信號SDI中恢復出位時鐘信號。幀同步邏輯從位同步邏輯的輸出信號提取幀同步脈沖。兩者為DSP利用其同步串行口接收串行數據作好準備。這樣，利用一對差分信號線就可以接收同步串行數據，簡化了印制電路板的外部接口。授時時鐘在DSP和GSP接收機的協助下生成精度為0.1ms的授時信息。譯碼邏輯用于實現系統互聯。

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