книги / Микропроцессорные вычислительные устройства в радиотехнике

Применение МЕР в качестве вентиля-буфера значительно уве­ личивает нагрузочную способность шины данных (входной ток К589ИР12 равен 0,25 мА, а выходной - 15 мА).

2 ,4 .2 . Шинный формирователь К589АП16.

Схема ШФ К589АП16 представлена на рис.2 .9 . Шинный формирователь имеет 4-рэзрядные входные шины (AJ -A4) , выходную шину

Выборка ШФ осуществляется сигналом ВК s 0. При УВ = О осу­ ществляется передаче информцни со входа (Aj-A^) на выходи

(ВГ В4) .

При УВ в I осуществляется передача информации о шин (Bj-B4) на выходы (Cj-C4) .

Шинные формирователи выполшшт такие функцию увеличения на­ грузочной способности. Шинные формирователи позволяют легко реа­ лизовать подключение различных устройств к двунаправленной шине данных.

3 . СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА В РАДИОТЕХНИКЕ

3 .1 . Основные классы алгоритмов цифровой обработки радиотехнических сигналов

Устройства цифровой обработки сигналов преобразуют входной сигнал в соответствии с заданной задачей и заданным алгоритмом обработки.

Цифровая обработка сигналов в основном включает цифровую фильтрацию и спектральный анализ. Фильтрация осуществляется циф­ ровыми фильтрами <ЦФ) с бесконечной импульсной характеристикой ШХ-филыры) и с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры). Цифровые фильтры могут строиться по рекурсивной и нерекурсивной схемам.

При проектировании ЦФ [8 ] для расчета коэффициентов ис­ пользуются методы взвешивания с помощью "окна" и методы частотной выборки. При расчете коэффициентов БИХ-фнльтров применяются пря­ мые методы в 2 -плоскости, методы, использующие процедуры опти­ мизации расположения нулей и полюсов в g -плоскости.

Для расчета передаточных характеристик БШС-фильтров исполь­ зуются следующие зависимости:

параллельная

второго порядков.

Особенностью соответствующих отрухтур ЦФ в паредгельнсй схе­ ме является распараллеливание вычислений, а в последовательной -

поточная обработка.

Алгоритм* обработкн оигнвлов основываются на вычислении опе­ рации свертки. Эта операция доточает спектральный анвдив входно­ го сигнала, умножение спектра сигнала на импульсную характеристи­ ку устройства обработки и обратное преобразование олектра выход­ ного сигнала.

Для.вычисления свертки в оснодаоы применяются прямое и об­ ратное дискретные преобразования Фурье (ДПФ). Алгоритм вычисле­

С целью сокращения » числений используют метод быстрого преобразования Фурье (ШФ),.

Существует большое разнообразие алгоритмов БПФ алгоритм ШФ в баэисе дискретных зкепоненциальнах функций; алгоритм быст­ рого преобразования Уолта-Пэли; алгоритм быстрого преобразования Уолша-Ддамара и др.

3*2. Микропроцессорные вычислительные устройства радиотехнических систем

3 .2 .1 . Импульсный радиодальномер [ 5 ] « Принцш действия дальномера состоит в измерении временного

интервала между зондирующим импульсом и отраженным сигналом, поступающим о выхода приемного устройства. Одной из важнейших особенностей радиотехнических измерительных систем является ра­ бота в условиях помех. Поэтому алгоритм обработки сигналов дол­ жен содержать следующие основные процедуры: поиск полезного сиг­ нале, т .е . определение его временного положения с нужной точно­ стью; фильтрация оцениваемого параметра (дальности) от помех; контроль достоверности проводимых измерений.

Алгоритм работы радиодальномера представлен на рис. 3.1, В режиме ''Поиск" производится фиксация попадания сигаала в

строб поиска и осуществляется проверка критерия обнаружения (на­ пример, появление 3 импульсов из 5 з одном и том же дискрете дальности). При выполнении критерия дальномер переводится в ре­ жим "Слежение".

В этом режиме осуществляется фильтрация измеренных значе­ ний дальности.

На ри о .3,2 представлена функциональная схема ишульсного дальномера, построенного с использованием МШ серия К560.

В эфой схеме БИС К58ЭДР12 (МБР) попользованы в качестве ин­ терфейсных компонентов ( Рг 1 ) и регистра состояния МП (■А* ) ,

Для обеспечения нагрузочной способности шин используются БИС К589АП16 (ШФ).

Для реализации ПЗУ могут быть использованы макросхеш К556РЕ4, а для ОЗУ - микросхемы К505РУ6.

Для уменьшения количества микросхем обрамления использова­ на БИС таймера КР580Ш53, которая в данном случае совмещает в себе функции рабочего счетчика и преобразователя "Кед-время*. Особенность организации обмена в системе заключается в том, что

Рио.ЭЛ, Алгоритм р аб о т радиодальномера

689ЙШ6

Сц

Ш ?0

Стр о Ь

r m

Сброс

Рис.3 .2 .Функциональная схема импульсного дальномера

ввод денных из таймера осуществляется с использованием прерыва­

помощью Тг2 разрешает счет тактовых импульсов в СчО. Ври пере­ полнении счетчиха строб сбрасывает Тг! и устанавливает Тг2, при етом разрешается счет в Сч1, который измеряет временной интервал меаду началом строба и проходом ответного сигнала (останов сче­ та при сбросе Тг2). При остановке счетчика Сч1 вырабатывается

При построении комплексировэнннх навигационных измерителей, многоканальных систем обработки радиолокационной информации тре­ буется использование достаточно мощных микропроцессорных систем» имеющих увеличенную разрядность (до 24), аппаратную реализацию операций умножения и деления (3-10 мкс), широкий набор интер- • фейсных БИС.

В качестве примера может служить комплексная оиотема ближ­ ней навигации (РСЕН) на базе микропроцессорного вычислительного устройства, содержащая угломврно-дальномериую радиотехническую систему, датчик воздушных сигналов и курсовую систему*

Упрощенная структурпая схема такой системы представлена на рис.Э .З. Процессорный блок имеет разрядность 16 бит и может быть построен либо на однокристальном ЫП оерии К588, либо на секцион­ ных МП серии KI804, Для увеличениябыстродействия в состав сис­ темы может быть включен арифметический расширитель, реализующий аппаратно операцию умножения.

Результаты изменения параметров вводятся в микропроцессор­ ную систему с использованием систеш приоритетных прерываний.

3.2*3» Устройство амплитудной обработки радиотехнических спшалов [ б ] ,

К важным алгоритмам обработки сигналов относятся алгоритмы 8 основанные на использовании амплитудной информации, содержащей­ ся в принимаемом сигнале.

С их помощь» решаются задачи фикоации максимума, минимума дай "центра тяжести" сигнального ишульса в амплитудных методах пеленгования, фиксации пересечения нулевого уровня синусоидаль­ ным сигналом в фвзодох измерителях, измерение азимута цели в радиолокационной системе с равномерным обзором.

Структурная схема микропроцессорного следящего измерителя представлена на рис. 3 .4 .

Управление временным положением строба осуществляется от МП с помощью МЕР типа К589ИР12 и преобразователя "Код-время" (ШШ). Ввод выборочных значений сигнала U ' i i ) осуществляется через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в режиме прямого доступа в память (ЩП). Импульоный сигнал с выхода стробирующе­ го устройства поступает на АЦЦ и устанавливает триггер Т3 в

единичное состояние (сигнал ’’Запрос захвате"). По сигналу "Конец АЩГ происходит запись преобразованного цифрового кода сигнала

U (ti) в ОЗУ в ячейку, задаваемую адресным счетчиком. Алгоритмы соответствующих процедур амплитудной обработки

сигналов имеются в [ 6 ] , там же приведены фрагменты программ на Ассемблере для МП типа К580.

3 .2 .4 . Микропроцессорный электронный осциллограф { 3 ] . Как известно, введение микропроцессорной системы в структу­

ру осциллографа существенно улучшило технические характеристики этого измерительного прибора, расширило его функциональные воз­ можности, упростило оксплуатацию. Тек, управление осциллографом стало программным, созданы возможности полной автоматизации его работы. Кроме того, существенно упростились измерительные про­ цедуры, снизилась трудоемкость измерений, пошейлась точность, расширен перечень измеряемых параметров сигналов (частота пери-