模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn) - 掃頻接收機(jī)中數(shù)字掃描控制器設(shè)計(jì)方案

　　1)地址譯碼/數(shù)據(jù)緩存單元地址譯碼/數(shù)據(jù)緩存單元連接外部總線，通過譯碼接收屬于本掃描控制器的數(shù)據(jù)和控制字，包括：復(fù)位控制字、掃描使能控制字、觸發(fā)單元內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(用于計(jì)算掃描時(shí)間)、步進(jìn)脈沖發(fā)生單元內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(用于產(chǎn)生步進(jìn)脈沖)以及RAM內(nèi)需存儲(chǔ)的控制量DAC值。

　　2)RAM存儲(chǔ)單元

　　存儲(chǔ)控制量DAC值。如果接收機(jī)內(nèi)地址資源足夠豐富，軟件可以通過地址譯碼/數(shù)據(jù)緩存單元直接訪問RAM。如果接收機(jī)內(nèi)地址資源有限，可以將整個(gè)RAM劃分為若干個(gè)區(qū)域(段地址)，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于一種控制量。每種控制量的各分段數(shù)據(jù)依次排列，可通過段內(nèi)偏移地址訪問。

　　3)運(yùn)算單元

　　運(yùn)算單元包括RAM數(shù)據(jù)回讀模塊、計(jì)數(shù)器及累加/減運(yùn)算器模塊。RAM數(shù)據(jù)回讀模塊的回讀方式取決與RAM內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式;計(jì)數(shù)器通過將讀取的步進(jìn)個(gè)數(shù)值與當(dāng)前的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較決定是否產(chǎn)生中斷。在實(shí)際應(yīng)用中，累加/減運(yùn)算器位數(shù)有限，而計(jì)算的步進(jìn)DAC值位數(shù)有可能大大超過運(yùn)算器位數(shù)，這就要求設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真選取步進(jìn)DAC的有效長(zhǎng)度，對(duì)DAC值進(jìn)行適當(dāng)截取，使控制誤差能夠在可接受的范圍內(nèi)。累加/減運(yùn)算器模塊在步進(jìn)脈沖的觸發(fā)下，對(duì)初始值進(jìn)行累加/減運(yùn)算，其DAC值輸出位數(shù)等于選甩的DAC器件位數(shù)。

　　4)D/A輸出單元

　　D/A輸出單元負(fù)責(zé)將已累加/減數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。D/A輸出單元時(shí)序同步于控制脈沖。如果掃描控制器硬件資源不多，可以給每一個(gè)控制量單獨(dú)配置一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器;否則，可以將這些控制量先緩存起來再通過一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器輸出以減少硬件成本。

　　5)觸發(fā)單元

　　觸發(fā)單元接收到掃描使能控制字后控制步進(jìn)脈沖發(fā)生單元使能端有效，步進(jìn)脈沖發(fā)生單元開始工作，進(jìn)而使得整個(gè)掃描控制器運(yùn)轉(zhuǎn)起來。當(dāng)觸發(fā)單元內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與接收到的用于計(jì)算掃描時(shí)間的計(jì)數(shù)量相同時(shí)表明掃描過程已經(jīng)完成，這時(shí)觸發(fā)單元控制步進(jìn)脈沖發(fā)生單元使能端失效，步進(jìn)脈沖發(fā)生單元停止工作，掃描過程結(jié)束。另外，在掃描開始前觸發(fā)單元接收控制字產(chǎn)生全局中斷信號(hào)，通過中斷處理單元通知運(yùn)算單元調(diào)用各硬件控制量的初始DAC值。

　　6)中斷處理單元

　　中斷處理單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的中斷優(yōu)先級(jí)別決定控制運(yùn)算單元內(nèi)各模塊的先后順序。中斷處理單元由中斷寄存器、中斷識(shí)別模塊、復(fù)位處理模塊三部分組成。組成框圖見圖2所示。

?

　　掃描控制基本流程如下：

　　1)程序首先計(jì)算各控制量的分段數(shù)目及段內(nèi)各控制量的起始值、步進(jìn)值、步進(jìn)個(gè)數(shù)。

　　2)通過系統(tǒng)總線，程序?qū)⑸鲜鲇?jì)算好的數(shù)據(jù)依次送入掃描控制器內(nèi)的RAM中保存。

　　3)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生全局中斷信號(hào)，由中斷處理單元通知運(yùn)算單元讀取各控制量首段的初始值。

　　4)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生使能信號(hào)，控制步進(jìn)脈沖發(fā)生單元產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖。這時(shí)運(yùn)算單元開始進(jìn)行累加/減計(jì)算并且計(jì)數(shù)器記錄已產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)。累加/減運(yùn)算器的輸出值通過D/A變換器轉(zhuǎn)換為電壓值控制相關(guān)硬件電路。

　　5)當(dāng)運(yùn)算單元內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到本段設(shè)定的步進(jìn)個(gè)數(shù)時(shí)，運(yùn)算單元產(chǎn)生中斷信號(hào)通過中斷處理單元進(jìn)行中斷識(shí)別并通知運(yùn)算單元內(nèi)已產(chǎn)生中斷的模塊自動(dòng)從RAM內(nèi)讀取下一段的初始值。運(yùn)算單元內(nèi)四個(gè)模塊產(chǎn)生中斷的中斷級(jí)別各不相同，如果多個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生，那么中斷處理單元會(huì)對(duì)各中斷進(jìn)行緩存、排序并且首先處理中斷級(jí)別高的中斷。

　　6)當(dāng)下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來時(shí)，運(yùn)算單元內(nèi)產(chǎn)生中斷的模塊又會(huì)重新開始累加/減運(yùn)算并計(jì)數(shù)，重復(fù)4、5步。

　　7)觸發(fā)單元記錄掃描時(shí)間。當(dāng)掃描時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)單元控制使能信號(hào)為低電平，各寄存器復(fù)位，掃描過程結(jié)束。

　　中斷處理過程如下：首先，四種中斷分別緩存入四個(gè)中斷寄存器。中斷寄存器使用FIFO存儲(chǔ)單元可以儲(chǔ)存多個(gè)中斷，利用FIFO存儲(chǔ)單元內(nèi)部自身的標(biāo)志位作為邏輯判斷依據(jù)可以簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)。其次，中斷識(shí)別模塊檢測(cè)各FIFO存儲(chǔ)單元的空標(biāo)志位。如果有任意一個(gè)FIFO存儲(chǔ)單元的空標(biāo)志位為O，則說明有中斷產(chǎn)生，那么中斷識(shí)別模塊將按中斷優(yōu)先級(jí)別排序，并產(chǎn)生一個(gè)脈沖通知與最高中斷級(jí)別相對(duì)應(yīng)的運(yùn)算單元內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)用模塊從RAM中讀取下一段控制量的初始值。再次，數(shù)據(jù)調(diào)用模塊完成讀取任務(wù)后返回給復(fù)位處理模塊一個(gè)處理程序完成標(biāo)志。復(fù)位處理模塊在收到處理程序完成標(biāo)志后根據(jù)輸出中斷類別產(chǎn)生讀脈沖至空標(biāo)志位為O且中斷優(yōu)先級(jí)別最高的中斷寄存器中。此時(shí)，中斷寄存器的空標(biāo)志位有可能發(fā)生變化。最后，中斷識(shí)別模塊再次檢測(cè)所有的空標(biāo)志是否都為1，如果不是，中斷處理單元繼續(xù)上述過程直到所有的空標(biāo)志都為1。中斷處理過程結(jié)束。