[实用新型]基于USB的雷达主控PC机与接收机间的通信装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种雷达主控PC机与接收机间的通信装置，尤其涉及一种基于USB的雷达主控PC机与接收机间的通信装置。

背景技术

1、武汉大学电波传播实验室研制的高频表面波雷达是探测海洋表面风、浪、流场和低速移动目标等海洋环境要素的先进雷达系统。该系统采用了线性调频脉冲压缩及软件无线电技术，且该接收机采用多通道接收技术及阵列信号处理技术，从而获得丰富的海洋信息。

该雷达系统接收机的工作过程是：进入每一接收通道的回波信号经过滤波、混频后送入14位模数转换器(ADC)中进行带通采样。采样得到的数字信号送入数字信号处理器(DSP)或现场可编程逻辑器件(FPGA)进行处理，如数字正交混频、滤波、数据率抽取，快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)等。处理后的信号要求传输到PC机，以进行进一步的信号处理和结果表征。

在实际应用的高频雷达系统中，在一个工作周期内，接收机输出的数据序列包括12288个点，每个点为16位数据，因此输出总数据量为12288*16bit＝196608bit＝192kbit。一个工作周期内可用于接收机与PC机数据传输的时间最长为0.016s。由此可以计算出需要达到的最低数据传输速度是：

              192kb/0.016s＝12000kb/s≈11.7Mb/s

因此，为了保证将接收机输出的数据准确、及时地传送给PC机，必须选择一种数据传输速率远大于11.7Mb/s的通信方法，并且，此通信方法必须具有高可靠性。

2、当前流行的外围设备与PC机的接口一般有如下几种：

(1)RS232串行接口

RS232串行接口是PC机的常用接口。它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去的。其最高数据传输速率不超过115Kbps，传输的距离不超过15米，且PC机上的串口数目也很有限，限制了外围设备的扩展。

(2)并行接口

目前，PC机中的并行接口主要作为打印机端口。并行端口是在多根数据线上以字节为单位传输信息的，这样数据传送速度大大提高，且并行传送的信息不要求固定的格式。但是并行信号存在串扰问题，在高速通信下尤为严重。

(3)ISA总线接口

ISA总线是工业标准结构总线，又称为AT总线，它的数据宽度16位，工作频率8MHz，数据传输率6MB/s。随着计算机技术的发展，ISA总线已经逐渐被淘汰，目前市场上大多数PC机主板已经没有ISA插槽。

(4)PCI总线接口

PCI总线是Intel公司推出的外围设备互连总线。PCI总线具有严格的规范，保证了它具有良好的兼容性，符合PCI规范的扩展卡可插入任何PCI系统可靠地工作。PCI独立于CPU，时钟频率33MHz，数据传输率高达132～264MBps，能使设备做到“即插即用”(Plug and Play)。但是，采用PCI扩展卡要经常打开机箱操作，很不方便，且主机上PCI插槽有限，再加上信号直接进入计算机，各种现场信号对计算机的安全造成很大的威胁，同时，计算机内部的强电磁干扰对信号也会造成很大影响。

(5)USB接口

USB全称是“通用串行总线”，是一种新兴的计算机外围串行通信接口标准。近几年，支持USB的PC机和外围设备越来越多。它具有如下特点：

①支持热插拔。USB可以自动检测到设备的连接，软件可以自动完成配置，不需要用户干涉。

②方便扩展。可以通过USB集线器增加端口给外围设备连接。

③USB2.0协议支持1.5Mb/s、12Mb/s和480Mb/s三种速率，适用于低速、中速和高速设备。

④USB设备不涉及IRQ冲突等问题，它单独使用自己的保留中断，不会与其它设备争用PC机有限的资源。

⑤外围设备可以通过USB连接电缆加电，电缆提供5V的直流电压。

⑥包括错误检测机制，用以保证数据传输的可靠性。

⑦支持块传输(Bulk Transfer)、中断传输(Interrupt Transfer)、同步传输(Isochronous Transfer)和控制传输(Control Transfer)四种传输方式。

⑧成本低。

从以上的描述中可以看出，USB可以满足高频雷达数据传输的速度和可靠性要求，适宜作为雷达接收机和主控PC机之间的通信总线。

发明内容