基于VXI总线的射频开关模块

admin

0 引言

随着电子装备的现代化、高科技化和复杂化，要求对电子装备进行现场快速测试，这就必须依靠自动测试系统来完成。为了提高我军的装备保障水平，必须尽快实现我军军用自动测试设备(Automatic Test Equipment，简称ATE)的国产化，缩短与国际先进水平的差距，确保军用检测设备免受国外技术保护的限制，提高军用ATE的效费比。因此研究VXI总线技术，开发满足军方特殊要求的VXI总线模块，具有十分重要的意义。

射频开关是用于控制射频信号传输路径的控制器件之一，在无线通信、电子对抗、雷达系统、自动测试设备等许多领域中有广泛用途。随着现代无线通信系统的发展，移动通信、雷达、卫星通信等通信系统对收发切换开关的开关速度、功率容量、集成性等方面有了更高的要求。

1 VXI总线接口电路的设计与实现

VXIbus是VMEbus在仪器领域的扩展（VMEbus Extensions for Instrumentation），是计算机操纵的模块化自动仪器系统。它依靠有效的标准化，采用模块化的方式，实现了系列化、通用化以及VXIbus仪器的互换性和互操作性，其开放的体系结构和Plug&Play方式完全符合信息产品的要求。它具有高速数据传输、结构紧凑、配置灵活、电磁兼容性好等优点，，因此系统组建和使用非常方便，应用也越来越广泛，已逐渐成为高性能测试系统集成的首选总线[1]。

VXI总线是一种完全开放的、适用于各仪器生产厂家的模块化仪器背板总线规范。VXI总线器件主要分为：寄存器基器件、消息基器件和存储器基器件。目前寄存器基器件在应用中所占比例最大(约70%)。VXIbus寄存器基接口电路主要包括：总线缓冲驱动、寻址和译码电路、数据传输应答状态机、配置及操作寄存器组四个部分。四个部分中除总线缓冲驱动采用74ALS245芯片来实现外，其余部分都用FPGA来实现。采用一片FLEX10K 芯片EPF10K10QC208-3和一片EPROM芯片EPC1441P8，利用相应软件MAX+PLUSⅡ来进行设计与实现。

1.1 总线缓冲驱动

该部分完成对VXI背板总线中的数据线、地址线和控制线的缓冲接收或驱动，以满足VXI规范信号的要求。对于A16/D16器件，只要实现背板数据总线D00～D15的缓冲驱动。根据VXI总线规范的要求，此部分采用两片74LS245实现，用DBEN*（由数据传输应答状态机产生）来选通。

1.2 寻址和译码电路

寻址线包括地址线A01～A31、数据选通线DS0*和DS1*、长字线LWORD*。控制线包括地址选通线AS*和读/写信号线WRITE*。

本电路的设计采用MAX+PLUSⅡ的原理图设计方式。利用元件库里的现有元件进行设计,采用了两片74688和一片74138。其创建的功能模块如图2-1所示。

该功能模块对地址线A15～A01及地址修改线AM5～AM0进行译码。当器件被寻址时，接收地址线及地址修改线上的地址信息，并将其与本模块上硬件地址开关设置的逻辑地址LA7～LA0相比较，如果AM5～AM0上逻辑值为29H或2DH（由于是A16/D16器件），地址线A15、A14均为1，并且A13～A06上的逻辑值与模块的逻辑地址相等时，该器件被寻址选通（CADDR*为真）。接着其结果被送往下一级译码控制，通过对地址A01～A05进行译码选中模块在16位地址空间的寄存器。

1.3 数据传输应答状态机

数据传输总线是一组高速异步并行数据传输总线，是VMEbus系统信息交换的主要组成部分。数据传输总线的信号线可分为寻址线、数据线、控制线三组。

该部分的设计采用MAX+PLUSⅡ的文本输入设计方式。由于DTACK*的时序比较复杂，所以采用AHDL语言来进行设计，通过状态机实现。设计的功能模块如图2-2所示。



该功能模块对VXI背板总线中的控制信号进行组态，为标准数据传输周期提供时序及控制信号（产生数据传输使能信号DBEN*，总线完成数据传输所需的应答信号DTACK*等）。在进行数据传输时，系统控制者首先对模块进行寻址，并将相应的地址选通线AS*，数据选通线DS0*、DS1*以及控制数据传输方向的WRITE*信号线等设置为有效电平。当模块检测到地址匹配及各控制线有效后，驱动DTACK*为低电平，以此向总线控制者确认已经将数据放置在数据总线上(读周期) 或已经成功地接收到数据(写周期)。


1.4 配置寄存器

每个VXI总线器件都有一组“配置寄存器”，系统主控制器通过读取这些寄存器的内容来获取VXI总线器件的一些基本配置信息，如器件类型、型号、生产厂家、地址空间（A16、A24、A32）以及所要求的存储空间等。

VXI总线器件的基本配置寄存器有：识别寄存器、器件类型寄存器、状态寄存器、控制寄存器。

该部分电路的设计采用MAX+PLUSⅡ的原理图设计方式，利用74541芯片，其创建的功能模块如图2-3所示。