為滿足模塊能夠完成對兩種中頻信號采集，ADC電路部分設計了可變采樣時鐘電路，模塊會根據用戶的測試需要自動選擇不同的采樣時鐘，并且采樣時鐘始終鎖定在模塊內部或外部參考上。采樣時鐘發(fā)生電路由參考電路、集成鎖相環(huán)路(內部自帶VCO)及DDS電路三部分組成，如圖3所示?；?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/FPGA">FPGA的控制電路控制集成鎖相環(huán)路內部自帶的VCO鎖定在一個固定輸出頻率上，采樣時鐘信號則由DDS對VCO輸出的信號分頻得到。

　　基于FPGA和DSP的數字中頻信號處理電路設計

　　FPGA主要完成數字中頻信號處理和硬件電路的控制。其中信號處理部分包括數字下變頻、數字濾波等，總體結構上由DDS、下混頻器、MAC濾波器、系數存儲器等組成，DDS完成數控本振(NCO)的功能，用來產生下變頻所需的本振信號;硬件電路控制部分包括中頻信號處理通路控制、采樣時鐘控制、數據存儲控制及觸發(fā)控制等。

　　FPGA處理后數據的最終處理與運算工作由DSP完成，包括中頻檢波、對數處理、視頻濾波、視頻檢波以及對運算結果進行誤差修正等任務，處理完成的數據通過LXI總線接口送到虛擬儀器軟面板進行結果顯示。由于要進行兩種中頻信號測量，數據處理復雜程度高，而DSP和FPGA的存儲空間有限，因此采用動態(tài)更新DSP程序和FPGA程序的方法。根據用戶選擇的功能，重新配置DSP和FPGA代碼到芯片，此方法提高了軟件的靈活性和可擴展性，同樣縮小了硬件體積，減少了硬件成本。

　　LXI觸發(fā)電路設計

　　LXI規(guī)范提供了3種觸發(fā)方式：基于LAN的觸發(fā);基于IEEE1588精密時鐘協(xié)議提供的時間基準進行定時觸發(fā);通過專用LXI觸發(fā)總線的觸發(fā)。

　　本數字化儀模塊采用基于IEEE1588精密時鐘協(xié)議提供的時間基準進行定時觸發(fā)，該觸發(fā)需要通過網線來實現IEEE1588協(xié)議，使各設備的實時時鐘保持同步，各設備根據同步的時間實現事件的同步。由帶有以太網外設的CPU處理器和FPGA組成。 FPGA仍然實現IEEE 1588 時間戳和硬件觸發(fā)的功能，這樣可以大大提高同步精度，同時有利于LXI測試模塊的升級和維護。

　　模塊軟件設計

　　驅動軟件設計

　　在以NT為核心的WIN2K、WINXP操作系統(tǒng)中，由于安全性、穩(wěn)定性的考慮，操作系統(tǒng)不允許應用程序直接訪問硬件資源，要實現對LXI總線中頻數字化儀硬件電路的控制就必須開發(fā)硬件設備驅動程序，作為下層硬件和上層應用程序的紐帶，實現應用程序對底層硬件的訪問。

　　在中頻數字化儀軟件開發(fā)中，我們利用工具軟件DriverStudio，按照Windows驅動程序模型(WDM)設計了本數字化儀模塊驅動程序，在驅動程序中實現端口的讀寫、中斷的響應及DMA傳輸等。

　　在中頻數字化儀模塊中，主機與模塊交互的數據量很大，通過CPU控制讀寫很耗費CPU資源，經常導致計算機響應遲緩，為此我們采用了DMA數據傳輸方式。DMA是利用PCI9054的DMA控制器，在本地設備與計算機內存之間進行數據傳輸。由于DMA控制器與CPU是并行操作，所以在數據傳輸的過程中，CPU可以空閑下來做數據處理等工作，這種傳輸方式特別適合大數據量、多線程的處理。在DriverStudio中，類KdmaAdapter封裝了DMA適配器。

　　模塊測控軟件設計

　　考慮到調用設備驅動程序操作比較復雜，并且需要一定的硬件知識，不利于用戶二次開發(fā)使用，在模塊中我們對設備驅動程序進行了封裝，將設備的功能模塊封裝為一個個直觀易用的高層函數，屏蔽了模塊的具體的控制方式，減少用戶在開發(fā)應用程序時對模塊的了解。

　　為了實現模塊驅動程序的兼容性和規(guī)范性，統(tǒng)一采用虛擬儀器接口，對虛擬儀器的接口函數進行了統(tǒng)一的命名約定，統(tǒng)一的函數輸出格式，能夠滿足在Microsoft Visual C++、C++ Builder、Lab Windows/CVI、Lab View等多種語言環(huán)境的二次開發(fā)的需要，以動態(tài)庫的形式提供用戶。

　　由于LXI總線數字化儀模塊本身不具有顯示控制界面，因此開發(fā)了一個可視化的虛擬儀器軟面板控制界面，方便用戶對模塊的控制與使用，虛擬儀器軟面板控制軟件將隨模塊一并提供給用戶。

　　模塊自動識別

　　LXI測試模塊在連接到總線上時應能自動被發(fā)現并識別。該機制主要通過實現LXI測試模塊內部的RPC服務器和VXI-11協(xié)議來實現。具體的工作原理是：客戶端(主控計算機)首先向服務器發(fā)出RPC請求服務，當服務器接收到該請求后，必須將VXI11內核的網絡端口號發(fā)送給客戶端，客戶端接收到該端口號后，與服務器建立TCP/IP通訊鏈路，并向LXI測試模塊發(fā)送“*IDN?”查詢信息，LXI數字化儀模塊隨后將儀器的信息，包括廠商、型號、版本號等信息回發(fā)給客戶端，同時，客戶端和服務器也通過該鏈路來實現SCPI命令的傳輸。