剛 賈 鑫

     來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：應(yīng)用epp模式的并口通訊實(shí)現(xiàn)了一種可同時(shí)輸出數(shù)字和模擬信號(hào)的雙路可編程信號(hào)源；使用一片cpld實(shí)現(xiàn)所有的接口邏輯和控制邏輯，并給出了相應(yīng)的pcb布線技巧�？蓮V播應(yīng)用于各種dsp系統(tǒng)的調(diào)試。

     關(guān)鍵詞：epp

     數(shù)字信號(hào)處理（dsp） 信號(hào)源 可編程 虛擬儀器

     大多數(shù)dsp應(yīng)用系統(tǒng)都包括一個(gè)前端的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路（adc）。在測(cè)試高速數(shù)字信號(hào)處理（dsp）系統(tǒng)時(shí)，通常是做一個(gè)專用的模擬信號(hào)源（如雷達(dá)中頻模擬信號(hào)源等），加上一個(gè)為實(shí)際應(yīng)用特制的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路（adc），以獲取與實(shí)際應(yīng)用相當(dāng)?shù)膶Ｓ眯盘?hào)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)試該dsp系統(tǒng)。通常，模擬信號(hào)源、adc及dsp系統(tǒng)是由不同的開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)制作的。為了調(diào)試dsp系統(tǒng)，需要各方人員協(xié)作，調(diào)試任務(wù)相當(dāng)繁雜。且不同的dsp系統(tǒng)調(diào)試需要不同的信號(hào)源和adc，也是系統(tǒng)研發(fā)階段的難點(diǎn)。

     在多種調(diào)試dsp系統(tǒng)之后，設(shè)計(jì)并制作了一種高速雙路可編程信號(hào)源。它的輸出具有數(shù)字和模擬兩種形式；信號(hào)的內(nèi)容、輸出速率、數(shù)據(jù)托度等都可以通過(guò)pc機(jī)并口來(lái)進(jìn)行設(shè)置和控制；數(shù)據(jù)輸出速率可高達(dá)75m字/s，相應(yīng)的模擬輸出信號(hào)最大頻率為37.5mhz，數(shù)據(jù)重復(fù)長(zhǎng)度最大為128k字；可廣泛應(yīng)用于各類dsp系統(tǒng)的調(diào)試。由于該信號(hào)源運(yùn)用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生所需的數(shù)據(jù)和控制信息，因此它也屬于通常所稱的虛擬儀器范疇。其應(yīng)用形式有兩種：①利用輸出的模擬信號(hào)替代專用的模擬信號(hào)源；②利用直接輸出的數(shù)字信號(hào)替代模擬信號(hào)源和adc。兩種應(yīng)用分別如圖1和圖2所示。

     1 可編程信號(hào)源電路原理

     該信號(hào)源的基本設(shè)計(jì)思路是，由計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)生所需的兩路信號(hào)數(shù)據(jù)（包括加噪數(shù)據(jù)）。通過(guò)計(jì)算機(jī)并口（epp模式）將數(shù)據(jù)分別傳到信號(hào)源的兩個(gè)高速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（兩個(gè)128k×8的sram），在信號(hào)源的內(nèi)部時(shí)鐘推動(dòng)下將數(shù)據(jù)高速輸出；同時(shí)將相應(yīng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)兩路高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（dac）電路轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)同步輸出。其中數(shù)據(jù)輸出的長(zhǎng)度以及輸出速率是可以設(shè)置的。

     信號(hào)源的所有邏輯及時(shí)序功能由一片cpld（mach4-128/64）完成，包括epp模式并口的接口控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址及讀寫信號(hào)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)緩沖隔離控制、dac控制、內(nèi)部時(shí)鐘控制、數(shù)據(jù)時(shí)鐘同步的產(chǎn)生。整個(gè)電路的原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。

     1.1 epp模式并口邏輯設(shè)計(jì)

     epp模式的并口i/o空間除了標(biāo)準(zhǔn)接口（spp）用到的3個(gè)端口以外，還增設(shè)了兩個(gè)雙向的8位端口，即地址端口和數(shù)據(jù)端口，它們分別占用基地址（通常為378h）的偏移量3和4處。正是這兩個(gè)新增的雙向端口使得并口epp模式被廣泛開(kāi)發(fā)應(yīng)用。這兩個(gè)端口從時(shí)序上是一樣的，由各自的選通脈沖信號(hào)來(lái)區(qū)分。在本信號(hào)源設(shè)計(jì)中，采用地址端口鎖存數(shù)據(jù)作為控制命令，數(shù)據(jù)端口用于傳送數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)內(nèi)容、長(zhǎng)度和輸出數(shù)率選擇。在epp并口通訊協(xié)議中，地址寫周期時(shí)序如圖4所示。

     為正確完成一個(gè)epp地址或數(shù)字的讀寫周期，需要正確產(chǎn)生一個(gè)等待信號(hào)（waite#）。在epp協(xié)議時(shí)序圖上，它比地址選通信號(hào)要推遲一些（如圖4）。如何產(chǎn)生這個(gè)等待信號(hào)是經(jīng)常困惑設(shè)計(jì)人員的問(wèn)題。通過(guò)仔細(xì)研究協(xié)議規(guī)則，發(fā)現(xiàn)一個(gè)正常的讀寫周期是由等待信號(hào)來(lái)推動(dòng)的。比如當(dāng)計(jì)算機(jī)向地址端口寫數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)的epp接口邏輯首先使寫信號(hào)有效，然后監(jiān)視等待信號(hào)，如果為低，才施加選通信號(hào)（addrstrobe#），之后繼續(xù)監(jiān)視等待信號(hào)，如果等待信號(hào)為高表明終端設(shè)備已取得數(shù)據(jù)，從而撤消選通信號(hào)并結(jié)束寫周期。數(shù)據(jù)周期與地址周期類似。了解這一點(diǎn)之后，在讀寫數(shù)據(jù)或地址端口時(shí)，等待信號(hào)可以直接用選通信號(hào)取反來(lái)產(chǎn)生，只要速度上能保證在選通信號(hào)結(jié)束時(shí)可以正確讀出或者保存數(shù)據(jù)；由于存在地址和數(shù)據(jù)兩個(gè)選通信號(hào)（addr

     strobe#和data strobe#），用它們的與非來(lái)產(chǎn)生該等待信號(hào)即可。

     1.2 地址產(chǎn)生

     本信號(hào)源的地址產(chǎn)生邏輯實(shí)際上是一個(gè)同步加計(jì)數(shù)器，用以產(chǎn)生順序加1的地址，只是它的同步時(shí)鐘有兩個(gè)來(lái)源