基于PCI总线的雷达视频采集方案

　　在传统的雷达显示终端中所涉及到的视频信号是模拟的,随着计算机技术和IC技术的不断发展,使这种模拟信号的数字化成为可能,使得雷达视频的存储和远距离传输成为可能,并在实际中得到越来越多的应用。

　　在基于这种技术背景下开展了相应的研究。

　　1 视频采集方案可行性分析

　　方案的设计主要考虑雷达视频带宽,即距离分辨率。在采集卡部分影响带宽的数据瓶颈在于三方面:AD采样量化、FIFO读写速度和PCI的DMA速度。硬 件方案中采用TLC5540,最高采样率可以达到40MHz,采样深度为8bits;FIFO采用IDT72V36100,最高读写速度可以达到 133MHz;计算机PCI总线的数据带宽可达到532Mbps,在实际中,由于受硬件环境,如主机板和CPU的影响,采用133Mbps的PCI卡。在 PC机部分数据瓶颈主要在于磁盘数据访问速度,普通磁盘的数据访问速度为40Mbps。若数字化雷达视频带宽达到30Mbps、量化深度为8bits,则 数据采样率为30MHz,距离分辨率为300,000,000/2/30,000,000=5m,这样的分辨率能够满足一般的导航和警戒雷达。若量化深度 降低,则距离分辨率将进一步提高。由以上分析可见所采用方案能够满足视频的带宽要求。

　　2系统实现的关键点

　　图1 数字化视频信号的流程

　　由底层到应用程序,雷达数据主要经过三个数据传输过程。(1)由数据采集卡至设备驱动,在数据采集卡中采用了双FIFO技术,通过DMA单个 FIFO一次传输一帧雷达数据,即一个主脉冲正程的雷达回波信号。这里双FIFO的作用在于信号的实时传送,采集卡对FIFO1写入时,驱动程序通过 DMA将FIFO2的数据传入BLK2中,此为数据通道CH2,CH1为FIFO1与BLK2之间的通道。在系统中,CH1和CH2分时复用一个DMA通 道。(2)驱动程序和显示应用模块的数据交互,采用了乒乓存储区的技术,如图1所示。当DMA占用BLK1时,显示应用程序将BLK2中的雷达视频数据读 入,进行数据合并、抗异步干扰处理,并实时显示。(3)驱动模块与数据存储模块的数据交互,这个交互过程和上面相似,不过,对于BLK1、BLK2的访问 都要和显示应用程序分时进行。

　　在时序上,各个数据通道的详细分时关系如图2所示。

　　图2 数字化雷达视频信号在存储器中的时序

　　如图2所示,在第N+1个主脉冲回波内,数据采集卡将AD变换之后实时数字雷达信号写入FIFO2中(数据排队),通过DMA将FIFO2的数据传入BLK1(CH1),同时将BLK2的数据传入显示应用模块(CH4)和数据存储模块(CH6)。

　　由于在CH1～CH6中传送的数字化雷达视频数据都有特定的时序,且都是实时数据,故通道中的数据帧格式相对简单,帧头没有同步头和差错控制。帧格式如图3所示。