基于USB2.0的便携式雷达接口测试系统的研究

论文摘要

基于USB2.0的便携式雷达接口测试系统,是利用在计算机领域广泛应用的USB接口,采用单片机作为控制单元,加上相应的接口芯片,组成的一个小型测试系统。这种测试方法简便易行,降低测试的复杂度,提高故障覆盖率,降低测试成本。本测试系统由单片机进行控制,对外提供了串行接口和并行接口,通过USB接口与计算机连接。在计算机上编写相应的USB驱动程序,通过对单片机交换控制命令,实现对串口和并口的控制,从而对雷达设备上的串口和并口进行测试。现代雷达越来越复杂,功能越来越强大。由于雷达应用的特殊性,在数据处理和控制等领域中,对信号的实时性要求很高,有大量的数据需要传输,伴随着大量的串行接口和并行接口。要求数据传输的准确无误,就要经常对这些串行接口和并行接口进行测试,保证数据传输的速度和准确性。传统测试方法效率低下,专业性要求高,对环境现场要求比较苛刻。随着计算机应用的普及,对测试方法提出了更高的需求。传统测试方法采用ISA或PCI总线,做成插卡式设备,每次使用时均要将该设备插入工控机的ISA或PCI总线插槽中。安装麻烦、易受机箱内环境干扰、中断资源有限、可扩展性差、不可能挂接很多外设。且工控机体积大,重量大,不便携带,在雷达设备和工业现场中使用比较困难,极为不便。为满足要求,设计了一种新的测试方法,采用USB接口技术,能在雷达设备,工业现场以及恶劣外部环境下对雷达接口性能进行快速、有效测试,方法简单,易于操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 研究的目的
• 1.3 论文的结构
• 2 USB2.0总线概述
• 2.1 USB2.0规范的产生背景及发展
• 2.2 USB总线的系统体系结构
• 2.3 USB总线的电气特性
• 2.3.1 USB设备的连接和速度检测
• 2.3.2 电源
• 2.3.3 USB总线的信号环境
• 2.4 USB总线的数据流模型
• 2.4.1 USB总线的分层模型
• 2.4.2 端点与管道
• 2.5 USB通信协议层
• 3 硬件设计
• 3.1 微处理器
• 3.1.1 微处理器—C8051F120芯片
• 3.1.2 Cygnal C8051F系列单片机的特点
• 3.2 USB2.0接口芯片
• 3.2.1 ISP1581芯片特点及功能综述
• 3.2.2 ISP1581内部模块功能描述
• 3.2.3 ISP1581的读写与中断处理机制
• 3.3 FPGA介绍
• 3.3.1 FPGA背景
• 3.3.2 FPGA芯片—EP1C12Q240芯片
• 3.4 串行通讯控制器—Z85C30芯片
• 4 测试系统的实现
• 4.1 测试系统工作框图
• 4.2 测试系统工作原理
• 4.3 固件程序设计
• 4.3.1 固件的编程思想
• 4.3.2 固件编程的实现
• 4.3.3 单片机固件设计
• 4.4 软件程序设计
• 4.4.1 Windows WDM驱动程序运行原理简介
• 4.4.2 Windows WDM驱动程序的层次结构
• 4.4.3 Windows WDM驱动程序简介
• 4.4.4 用DriverWorks开发驱动程序
• 4.4.5 调用驱动程序
• 4.5 雷达接口性能测试
• 4.5.1 雷达接口指标
• 4.5.2 雷达接口性能测试方法
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献