FPGA的實時PCM遙測數據傳輸系統設計

(91404部隊，秦皇島 066001)

引 言

在無人機遙測系統中，機載脈沖編碼調制(Pulse Code Modulation，PCM)數據是飛行參數傳輸的重要載體。為保證無人機飛行過程的可靠性和實時性，在航空遙測系統中通常需要進行多臺計算機組網接收遙測基帶數據，并完成PCM數據在遙測通道和以太網之間的轉換等任務。傳統的PCM遙測數據傳輸模塊通常采用工控機或加固計算機方案，受設備體積、重量的限制，不適合無人機等小型航空器的使用。為此，本文設計了基于嵌入式系統的遙測數據傳輸模塊，采用FPGA和ARM架構完成PCM數據收發、解調和控制邏輯功能，實現了遙測PCM關鍵飛行參數的實時監控。

1 總體設計和工作流程

系統主要實現外部遙測PCM數據收發、FPGA與ARM接口數據的快速交互，以及ARM控制以太網芯片完成網絡數據收發功能。系統總體設計框圖如圖1所示，主要由三部分組成：信號預處理模塊、FPGA組幀處理模塊和ARM顯示處理模塊。其中，前端預處理模塊主要將外部送來的PCM碼流數據轉換成對應通道RS422串行接口電平信號，以便匹配FPGA電路的采集和處理。FPGA組幀處理模塊完成對RS422串行遙測數據的解幀和組幀功能，最終以并行交互的方式將PCM 數據提交至ARM顯示處理模塊。ARM顯示處理模塊主要用于存儲協議格式和配置參數，篩選、過濾和處理PCM數據，并將需要實時監測的數據顯示在液晶屏上。

圖1 系統設計框圖

在設備工作之前，需要對PCM遙測數據所需的配置參數和協議格式進行裝訂。上位計算機通過以太網將參數依次發送給ARM顯示處理模塊和FPGA組幀處理模塊，二者分別將需要的參數存儲至本地內部的RAM緩存?！?br>