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Avec le développement des systèmes de communication sans fil modernes, les systèmes de communication tels que les communications mobiles, les radars, les communications par satellite, etc. imposent des exigences plus élevées en matière de vitesse de commutation, de capacité de puissance et d'intégration des commutateurs d'émission et de réception. Par conséquent, la technologie de bus vxi a été étudiée et développée pour répondre aux besoins de l'armée. Les exigences particulières du parti pour les modules de bus vxi sont très importantes. Nous utiliserons l'idée d'instruments virtuels pour implémenter des circuits matériels dans le logiciel. Les commutateurs RF conçus ci - dessous peuvent être commandés directement par ordinateur et peuvent être facilement connectés au système de test de bus vxi. L'intégration, la maximisation de l'application des technologies informatiques et microélectroniques dans le domaine des tests d'aujourd'hui, a de vastes perspectives de développement.
1 conception et réalisation de circuits d'interface bus vxi
Vxi bus est une extension de VME bus dans le domaine de l'instrumentation, un système d'instrumentation modulaire et automatisé exploité par ordinateur. Il s'appuie sur une normalisation efficace avec une approche modulaire pour la sérialisation, la généralisation, l'interchangeabilité et l'interopérabilité des instruments de bus vxi. Son architecture ouverte et son mode plug - and - play répondent parfaitement aux exigences des produits d'information. Il présente les avantages d'une vitesse de transmission de données rapide, d'une structure compacte, d'une configuration flexible et d'une bonne compatibilité électromagnétique. Par conséquent, la mise en place et l'utilisation de ce système sont très pratiques et ses applications sont de plus en plus répandues. Il est progressivement devenu le bus de choix pour l'intégration de systèmes de test haute performance.
Le bus vxi est une spécification de bus de fond de panier d'instrument modulaire entièrement ouverte pour divers fabricants d'instruments. Les périphériques de bus vxi sont principalement divisés en: périphériques à base de registres, périphériques à base de messages et périphériques à base de mémoire. Les appareils basés sur l'enregistrement représentent actuellement la plus grande proportion d'applications (environ 70%). Le circuit d'interface de base de registre de bus vxi comprend principalement quatre parties: un pilote de tampon de bus, un circuit d'adressage et de décodage, une machine d'état de réponse de transfert de données, un ensemble de registres de configuration et de fonctionnement. Dans ces quatre parties, les autres sont implémentées par FPGA, à l'exception du pilote de tampon de bus implémenté par la puce 74als245. Une puce flex10k epf10k10qc208 - 3 et une puce EPROM epc1441p8 ont été utilisées et conçues et mises en œuvre avec le logiciel correspondant max + plus2.
1.1 conducteur de tampon de bus
Cette partie complète la réception tampon ou le pilotage des lignes de données, des lignes d'adresse et des lignes de contrôle dans le bus de fond de panier vxi pour répondre aux exigences des signaux standard vxi. Pour les appareils A16 / D16, il suffit que le bus de données de fond de panier d00ï½d15 soit tamponné et piloté. Selon les exigences de la spécification de bus vxi, cette partie est implémentée par deux 74ls245 qui sont sélectionnés par dben * (généré par la machine d'état de réponse de transmission de données).
1.2 circuits d'adressage et de décodage
Les lignes d'adressage comprennent les lignes d'adresse A01 à A31, les lignes de sélection de données ds0 * et ds1 * et les lignes de mots longs lword *. La ligne de commande comprend une ligne de sélection d'adresse as * et une ligne de signal de lecture / écriture write *.
La conception de ce circuit utilise la méthode de conception schématique de Max + plus2. Conçu avec des éléments existants dans la Bibliothèque d'éléments, en utilisant deux 74688 et un 74138.
Ce module fonctionnel décode la ligne d'adresse a15ï½a01 et la ligne de modification d'adresse am5ï½ am0. Lorsque le dispositif est adressé, il reçoit les informations d'adresse de la ligne d'adresse et de la ligne de modification d'adresse et les compare à l'adresse logique la7ï½ La0 fixée par le commutateur d'adresse matériel sur ce module, si la valeur logique sur am5ï½ am0 est 29h ou 2dh (car il s'agit d'un dispositif A16 / D16), lorsque les lignes d'adresse locales A15 et A14 sont toutes deux à 1, Et la valeur logique sur a13ï½a06 est égale à l'adresse logique du module, alors le périphérique est un stroboscope d'adresse (caddr * est vrai). Le résultat est ensuite transmis à l'étage suivant de commande de décodage qui sélectionne le registre de module dans l'espace d'adressage de 16 bits en décodant l'adresse a01ï½a05.
1.3 machine d'état de réponse de transmission de données
Un bus de transfert de données est un ensemble de bus de transfert de données asynchrones et parallèles à grande vitesse qui constituent un composant majeur de l'échange d'informations du système vmebus. Les lignes de signal du bus de transmission de données peuvent être divisées en trois groupes: les lignes d'adressage, les lignes de données et les lignes de commande.
La conception de cette section utilise la méthode de conception de Max + plus2 saisie de texte. En raison de la complexité du calendrier de dtack *, il a été conçu et mis en œuvre via State Machine en langage AHDL.
Ce module fonctionnel configure les signaux de commande dans le bus de fond de panier vxi et fournit des signaux de synchronisation et de commande de cycles de transmission de données standard (génération d'un signal d'autorisation de transmission de données dben *, d'un signal de réponse dtack * nécessaire au bus pour compléter la transmission de données, etc.), Le Contrôleur système adresse tout d'abord le module et met à un niveau actif les lignes de signalisation d'adresse as *, ds0 *, ds1 * et write * qui commandent le sens de transmission des données. Lorsque le module détecte une correspondance d'adresse et que la ligne de contrôle est valide, il pilote dtack * Au niveau bas pour confirmer au Contrôleur de bus que les données ont été placées sur le bus de données (cycle de lecture) ou qu'elles ont été reçues avec succès (cycle d'écriture).
1.4 configuration des registres
Chaque périphérique de bus vxi possède un ensemble de « registres de configuration ». Le Contrôleur principal du système obtient certaines informations de configuration de base du dispositif de bus vxi, telles que le type de dispositif, le modèle, le fabricant, l'espace d'adressage (A16, A24), en lisant le contenu de ces registres, A32) et l'espace de stockage requis, etc.
Les registres de configuration de base d'un périphérique de bus vxi comprennent: un registre d'identification, un registre de type de périphérique, un registre d'état et un registre de contrôle.
La conception de cette partie du circuit utilise la méthode de conception schématique max + plus2, en utilisant la puce 74541 et les modules fonctionnels qu'elle crée.
Les registres ID, dt et ST sont tous des registres en lecture seule et les registres de contrôle sont des registres en lecture seule. Dans cette conception, le bus vxi est principalement utilisé pour contrôler la fermeture et l'ouverture de ce lot d'interrupteurs, de sorte qu'il est possible de contrôler l'état d'adsorption ou d'ouverture de l'interrupteur du relais tant que les données sont écrites dans le registre de canal et que l'état du relais de requête peut également être lu dans le registre de Canal. Selon les exigences de conception du module, le contenu approprié est écrit dans le BIT de données correspondent, ce qui permet de contrôler efficacement les commutateurs RF du module fonctionnel.
2 conception de la carte PCB de circuit fonctionnel de module
Chaque périphérique de bus vxi possède un ensemble de « registres de configuration ». Le Contrôleur principal du système obtient certaines informations de configuration de base du dispositif de bus vxi, telles que le type de dispositif, le modèle, le fabricant, l'espace d'adressage (A16, A24), en lisant le contenu de ces registres, A32) et l'espace de stockage requis, etc.
La gamme de fréquences des circuits RF est d'environ 10 kHz à 300 GHz. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, les circuits radiofréquences présentent certaines caractéristiques différentes des circuits basse fréquence et des circuits continu. Par conséquent, lors de la conception d'une carte PCB d'un circuit radiofréquence, il est nécessaire d'accorder une attention particulière à l'influence du signal radiofréquence sur la carte PCB. Le circuit de commutation RF est commandé par un bus vxi. Pour réduire les interférences dans la conception, la partie du circuit d'interface de bus et le circuit fonctionnel de commutation RF sont reliés par des câbles plats. La conception de la carte PCB de la partie du circuit de fonction de commutation RF est principalement présentée ci - dessous.
2.1 disposition des composants
La compatibilité électromagnétique fait référence à la capacité d'un système électronique à fonctionner correctement conformément aux exigences de conception dans un environnement électromagnétique particulier. Pour la conception de circuits RF PCB, la compatibilité électromagnétique exige que chaque module de circuit ne génère pas autant de rayonnement électromagnétique que possible et possède une certaine résistance aux interférences électromagnétiques. La disposition des composants affecte directement les capacités d'interférence et d'anti - interférence du circuit lui - même. Il a également un impact direct sur les performances des circuits conçus.
Principe général de la disposition: les éléments doivent être disposés dans la même direction autant que possible, en choisissant la direction dans laquelle le PCB entre dans le système de soudage peut réduire ou même éviter une mauvaise soudure; Il doit y avoir un espacement d'au moins 0,5 mm entre les éléments pour répondre aux exigences de soudage des éléments. Si l'espace de la carte PCB le permet, l'espacement des éléments doit être aussi large que possible.
Une disposition raisonnable des éléments est également une condition préalable à un câblage raisonnable et doit donc être considérée de manière intégrée. Dans cette conception, les relais sont utilisés pour convertir les signaux RF, de sorte que les relais doivent être aussi proches que possible de l'entrée et de la sortie du signal afin de minimiser la longueur de la ligne de Signal RF et de faire une disposition raisonnable pour l'étape suivante. Considérez
Par ailleurs, le circuit de commutation radiofréquence est commandé par le bus vxi, l'influence du signal radiofréquence sur le signal de commande du bus vxi étant également un problème à prendre en compte lors de l'agencement.
2.2 câblage
Une fois que la disposition des composants est essentiellement terminée, le câblage doit commencer. Le principe de base du câblage est le suivant: lorsque la densité d'assemblage le permet, essayez d'adopter une conception de câblage à faible densité, le câblage du signal est aussi épais que possible, ce qui favorise l'adaptation de l'impédance.
Pour les circuits radiofréquences, une conception irrationnelle de la direction, de la largeur et de l'espacement des lignes de signal peut entraîner des interférences croisées entre les lignes de transmission du signal; En outre, l'alimentation du système elle - même est également perturbée par le bruit, de sorte qu'elle doit être prise en compte de manière intégrée lors de la conception du circuit RF PCB. Le câblage est raisonnable.
Lors du câblage, toutes les traces doivent être éloignées des limites de la carte PCB (environ 2 mm) pour éviter les lignes brisées ou les dangers lors de la fabrication de la carte PCB. Le cordon d'alimentation doit être aussi large que possible pour réduire la résistance de boucle. Dans le même temps, la direction de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre est alignée avec la direction de transmission des données, améliorant la capacité d'anti - interférence. Les lignes de signalisation doivent être aussi courtes que possible et le nombre de trous de passage doit être réduit autant que possible; Le câblage entre les composants doit être aussi court que possible afin de réduire les paramètres de distribution et les interférences électromagnétiques mutuelles; Les lignes de signal incompatibles doivent être aussi éloignées les unes des autres que possible et essayer d'éviter le câblage parallèle, les lignes de signal avant et arrière doivent être perpendiculaires les unes aux autres: lors du câblage, l'angle de braquage doit être de 135 degrés et éviter de tourner à angle droit.
Dans la conception ci - dessus, la carte PCB utilise un panneau à quatre couches. Afin de réduire l'influence du Signal RF sur le signal de commande du bus vxi, deux lignes de signal sont placées séparément sur les deux couches intermédiaires, les lignes de Signal RF étant reliées à la masse par un blindage adhésif.
2.3 cordons d'alimentation et de mise à la terre
Le câblage qui doit être particulièrement souligné dans la conception de PCB pour les circuits RF est le câblage correct des lignes d'alimentation et de terre. Le choix rationnel de l'alimentation et du fil de terre est une garantie importante pour garantir un fonctionnement fiable de l'instrument. Un nombre considérable de sources d'interférences sur les cartes PCB de circuits RF sont générées par l'alimentation et les lignes de masse, où les interférences de bruit générées par les lignes de masse sont les plus importantes. Selon la taille du courant de la carte PCB, le cordon d'alimentation et le fil de terre doivent être conçus pour être aussi grossiers et courts que possible afin de réduire la résistance de la boucle. Dans le même temps, aligner la direction des lignes d'alimentation et de terre avec la direction de transmission des données contribue à améliorer la résistance au bruit. Lorsque les conditions le permettent, essayez d'utiliser des panneaux multicouches, les panneaux à quatre couches sont 20 DB plus bas que les panneaux à double face et les panneaux à six couches sont 10 dB plus bas que les panneaux à quatre couches.
Dans la carte PCB à quatre couches conçue dans cet article, la couche supérieure et la couche inférieure sont conçues comme des couches de mise à la terre. De cette façon, quelle que soit la couche intermédiaire qui est la couche d'alimentation, la relation physique entre la couche d'alimentation et la couche de terre est proche, formant un grand condensateur de découplage qui réduit les interférences causées par les lignes de terre.
Une grande surface de cuivre est utilisée pour la couche de mise à la terre. La pose de cuivre de grande surface a principalement les fonctions suivantes:
(1) Compatibilité électromagnétique. Pour une grande surface de mise à la terre ou de cuivre pour l'alimentation électrique, il fonctionnera comme un blindage.
(2) Exigences de processus PCB. En général, pour garantir l'effet de placage ou le laminage ne se déforme pas, le cuivre est posé sur la couche de PCB avec moins de câblage.
(3) l'intégrité du signal est nécessaire pour fournir un chemin de retour complet aux signaux numériques haute fréquence et réduire le câblage du réseau DC.
(4) la dissipation de chaleur, l'installation de l'équipement spécial nécessite un revêtement en cuivre, etc.
3 Conclusion
Le système de bus vxi est un système de bus d'instruments modulaire entièrement ouvert dans le monde entier pour plusieurs fabricants. C'est le plus récent système de bus d'instrumentation au monde. Le développement d'un module de commutation RF basé sur un bus vxi est principalement présenté ci - dessus. La conception de l'interface de bus et la conception de la carte PCB pour la partie du circuit fonctionnel du module de commutation RF sont présentées. Le commutateur RF est contrôlé par le bus vxi, ce qui augmente la flexibilité du fonctionnement du commutateur et facilite son utilisation.
