一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器技术方案

本实用新型专利技术涉及电子通信领域，具体涉及一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器，包括A/D采集，恒温晶体振荡器；包括依次连接的USB3.0通讯接口、FPGA模块，与所述FPGA模块连接的SPI总线、I/O控制线，与所述SPI总线连接的本振DDS与发射通道DDS、频率调节器，以及与所述I/O控制线连接的开关阵列；所述FPGA模块连接所述A/D采集；所述频率调节器连接所述恒温晶体振荡器；所述USB3.0通讯接口连接所述上位机。该控制器用于电离层探测系统其数据传输速率快，实时性好，传输稳定，指令与回波数据传输互不干涉，支持热插拔即插即用。

An ionospheric sounding system controller based on USB3.0

The utility model relates to the field of electronic communication, and particularly relates to a detection system based on USB3.0 controller of the ionosphere, including A/D acquisition, constant temperature crystal oscillator; includes USB3.0 communication interface, FPGA connection module, SPI bus, I/O control line is connected with the FPGA module, the DDS oscillator is connected to the SPI bus and the transmitting channel DDS, frequency regulator, and the I/O control switch array line connection; the FPGA module is connected with the A/D collection; the frequency regulator is connected with the constant temperature crystal oscillator; the USB3.0 communication interface is connected to the host computer. The controller is used in the ionosphere detection system, which has fast data transmission, good real-time, stable transmission, mutual noninterference between instruction and echo data transmission, and supports hot plug and play.

【技术实现步骤摘要】
一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器
本技术属于电子通信
，尤其涉及一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器。
技术介绍
在电离层探测系统中，收发及数据控制器的设计性能至关重要，其通信速度，数据传输的稳定性，相应时间决定了探测系统的实时性。目前，有多种使用于高速数据传输系统的通信，例如eSATA接口、PCI接口，网线接口等。但eSATA总线的线缆长度仅为2米，无法满足探测系统的需求；PCI接口则需嵌入控制计算机主板插槽，操作维护不易；而一般计算机网线接口仅有一个，即一台计算机只能控制一台探测仪，当多台设备同时工作时增加了硬件成本与数据整理代价。USB总线使用简单，即插即用，且对于计算机而言接口较多，系统扩展方便。USB3.0总线在保留USB上述特点的同时数据传输速率极快，对于电离层探测系统来说极为适用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于电离层探测系统的数据传输速率快，实时性好，传输稳定，指令与回波数据传输互不干涉，支持热插拔即插即用的电离层探测系统控制器。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器，包括A/D采集，恒温晶体振荡器；包括依次连接的USB3.0通讯接口、FPGA模块，与所述FPGA模块连接的SPI总线、I/O控制线，与所述SPI总线连接的本振DDS与发射通道DDS、频率调节器，以及与所述I/O控制线连接的开关阵列；所述FPGA模块连接所述A/D采集；所述频率调节器连接所述恒温晶体振荡器；所述USB3.0通讯接口连接所述上位机。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述USB3.0通讯接口总线控制器选用Cypress公司FX3系列的CYUSB3014，所述CYUSB3014包括USB收发器接口引擎，与所述USB收发器接口引擎分别连接的ARM926EJ-S微处理器，FIFO缓存池I。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述FPGA模块包括相互连接的数字控制信号模块和控制转换模块，以及相互连接的FIFO缓存池II和读写控制模块；所述A/D采集连接所述FIFO缓存池II。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述ARM926EJ-S微处理器与所述控制转换模块通过UART连接；所述FIFO缓存池I与所述读写控制模块通过32位数据总线连接。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述频率调节器包括GPS模块、时钟计数器、时钟驱动器、DAC电压控制器，所述GPS模块连接时钟计数器，所述时钟计数器依次连接FPGA模块、DAC电压控制器、恒温晶体振荡器和时钟驱动器，所述时钟驱动器连接所述时钟计数器。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述开关阵列包括收发控制开关、本振控制开关、地波压制开关以及多路模拟开关，与所述收发控制开关连接的功率放大器，与所述多路模拟开关连接的亚倍频滤波器组。在上述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器中，所述地波压制开关采用两级开关串联的方式。本技术的有益效果是：(1)设备简单易用，数据通信接口支持热插拔。(2)数据传输速率块，系统实时性好。(3)数据传输稳定，指令与回波数据传输互不干涉。附图说明图1是本技术一个实施例控制器结构示意图；图2是本技术一个实施例CYUSB3014内部数据链路示意图；图3是本技术一个实施例CYUSB3014的DMA通道结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式进行详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本实施例采用如下技术方案：一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器，包括A/D采集，恒温晶体振荡器；包括依次连接的USB3.0通讯接口、FPGA模块，与所述FPGA模块连接的SPI总线、I/O控制线，与所述SPI总线连接的本振DDS与发射通道DDS、频率调节器，以及与所述I/O控制线连接的开关阵列；所述FPGA模块连接所述A/D采集；所述频率调节器连接所述恒温晶体振荡器；所述USB3.0通讯接口连接所述上位机。进一步，所述USB3.0通讯接口总线控制器选用Cypress公司FX3系列的CYUSB3014，所述CYUSB3014包括USB收发器接口引擎，与所述USB收发器接口引擎分别连接的ARM926EJ-S微处理器，FIFO缓存池I。进一步，所述FPGA模块包括相互连接的数字控制信号模块和控制转换模块，以及相互连接的FIFO缓存池II和读写控制模块；所述A/D采集连接所述FIFO缓存池II。进一步，所述ARM926EJ-S微处理器与所述控制转换模块通过UART连接；所述FIFO缓存池I与所述读写控制模块通过32位数据总线连接。进一步，所述频率调节器包括GPS模块、时钟计数器、时钟驱动器、DAC电压控制器，所述GPS模块连接时钟计数器，所述时钟计数器依次连接FPGA模块、DAC电压控制器、恒温晶体振荡器和时钟驱动器，所述时钟驱动器连接所述时钟计数器。进一步，所述开关阵列包括收发控制开关、本振控制开关、地波压制开关以及多路模拟开关，与所述收发控制开关连接的功率放大器，与所述多路模拟开关连接的亚倍频滤波器组。更进一步，所述地波压制开关采用两级开关串联的方式。具体实施时，如图1所示，本实施例所述的电离层探测系统控制器包含FPGA模块、USB3.0通讯接口、SPI总线控制下的本振与发射通道DDS、SPI总线控制下的频率调节器、I/O控制线控制下的开关阵列等，USB3.0总线控制器选用Cypress公司FX3系列的CYUSB3014。FPGA模块包括数字控制信号模块、控制转换模块、FIFO缓存池II、读写控制模块。USB3.0通讯接口设计基于CYUSB3014总线控制器，包括其收发器接口及引擎配置，FIFO缓存池I参数配置。上位机所下达的指令经USB3.0总线送达CYUSB3014的总线控制器，然后通过内部的ARM926EJ-S微处理器的UART串口发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器，包括A/D采集，恒温晶体振荡器，上位机；其特征在于，包括依次连接的USB3.0通讯接口、FPGA模块，与所述FPGA模块连接的SPI总线、I/O控制线，与所述SPI总线连接的本振DDS与发射通道DDS、频率调节器，以及与所述I/O控制线连接的开关阵列；所述FPGA模块连接所述A/D采集；所述频率调节器连接所述恒温晶体振荡器；所述USB3.0通讯接口连接所述上位机。

【技术特征摘要】
1.一种基于USB3.0的电离层探测系统控制器，包括A/D采集，恒温晶体振荡器，上位机；其特征在于，包括依次连接的USB3.0通讯接口、FPGA模块，与所述FPGA模块连接的SPI总线、I/O控制线，与所述SPI总线连接的本振DDS与发射通道DDS、频率调节器，以及与所述I/O控制线连接的开关阵列；所述FPGA模块连接所述A/D采集；所述频率调节器连接所述恒温晶体振荡器；所述USB3.0通讯接口连接所述上位机。2.如权利要求1所述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器，其特征在于，所述USB3.0通讯接口总线控制器选用Cypress公司FX3系列的CYUSB3014，所述CYUSB3014包括USB收发器接口引擎，与所述USB收发器接口引擎分别连接的ARM926EJ-S微处理器，FIFO缓存池I。3.如权利要求2所述的基于USB3.0的电离层探测系统控制器，其特征在于，所述FPGA模块包括相互连接的数字控制信号模块和控制转换模块，以及相互连接的FIFO缓存池II和读写控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桐辛，杨国斌，邹龙浩，黄维，许晨，潘凌云，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42