專利名稱：基于dsp的激光脈沖編碼控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器脈沖編碼電控領(lǐng)域，涉及一種基于DSP的激光脈沖編碼控制
O
背景技術(shù)：
隨著光電對(duì)抗裝備的不斷發(fā)展，逐步建立較為完善的光電對(duì)抗裝備內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn) 系統(tǒng)成為我軍光電對(duì)抗試驗(yàn)靶場(chǎng)的迫切需求。激光信號(hào)模擬器是內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的重要 組成部分，主要完成激光偵察告警試驗(yàn)及激光欺騙干擾試驗(yàn)所需要的激光信號(hào)。激光信號(hào) 模擬器主要包括激光器、激光編碼控制器、激光脈沖能量和發(fā)散角控制裝置等。激光脈沖編碼控制器為激光偵察告警試驗(yàn)及激光欺騙干擾試驗(yàn)提供所需要的重 頻激光信號(hào)。在激光告警試驗(yàn)中用于激光目標(biāo)指示器，為防止敵方激光信號(hào)的干擾而采取 的一種抗干擾措施。激光脈沖編碼控制器模擬激光目標(biāo)指示器的編碼方式控制激光器發(fā)射 激光，檢測(cè)被試激光告警裝備對(duì)編碼檢測(cè)識(shí)別能力；在激光角度欺騙實(shí)驗(yàn)中，激光角度欺騙 干擾檢測(cè)出敵方發(fā)射激光照射信號(hào)的重頻，并且復(fù)制出同樣重頻的激光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)激光角 度欺騙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠產(chǎn)生精確編碼、變間隔編碼和變脈沖編 碼的脈沖信號(hào)，從而對(duì)激光器輸出的激光進(jìn)行調(diào)制，使仿真試驗(yàn)系統(tǒng)能夠完成激光偵察告 警試驗(yàn)及激光欺騙干擾試驗(yàn)的基于DSP的激光脈沖編碼控制器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基于DSP的激光脈沖編碼控制器包括模擬控制 計(jì)算機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部的CPU定時(shí)器0產(chǎn)生中斷；在中斷中，模擬 控制計(jì)算機(jī)通過(guò)串行接口與數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行通訊，將編碼類型信息傳輸給數(shù)字信號(hào)處 理器，數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)編碼類型信息判別是精確編碼、變間隔編碼還是變脈沖編碼；若 為精確編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)將固定的周期值加載到數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部CPU定時(shí)器0 的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按固定的周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的IO 口輸出 精確編碼的脈沖信號(hào)；若為變間隔編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)將設(shè)定的多個(gè)變間隔小周期值 循環(huán)加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按各變間隔小周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò) 數(shù)字信號(hào)處理器的IO 口輸出變間隔的脈沖信號(hào)；CPU定時(shí)器0每產(chǎn)生一次中斷，變間隔計(jì) 數(shù)器加1 ；當(dāng)變間隔計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于變間隔小周期數(shù)時(shí)，變間隔計(jì)數(shù)器清零重新開(kāi)始 計(jì)數(shù)，循環(huán)輸出以各間隔周期值之和為大周期、以各變間隔周期值為小周期的變間隔編碼 的脈沖信號(hào)；若為變脈沖編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)將固定的周期值加載到CPU定時(shí)器0的周 期寄存器，并將掩碼信息傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器，利用掩碼信息控制精確編碼的脈沖信號(hào) 使數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)通用IO 口輸出變脈沖編碼的脈沖信號(hào)。本發(fā)明利用數(shù)字信號(hào)處理器的CPU定時(shí)器0功能，根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)模擬控制計(jì) 算機(jī)將固定的周期值、變間隔周期值加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，使CPU定時(shí)器0按周期寄存器里的周期值產(chǎn)生中斷，能夠使數(shù)字信號(hào)處理器在中斷中通過(guò)通用IO發(fā)出精確 編碼的脈沖信號(hào)或變間隔編碼的脈沖信號(hào)。另外，通過(guò)模擬控制計(jì)算機(jī)將掩碼信號(hào)傳輸給 數(shù)字信號(hào)處理器，同時(shí)將固定的周期值加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，能夠使數(shù)字信號(hào) 處理器輸出變脈沖編碼的脈沖信號(hào)。利用本發(fā)明產(chǎn)生的脈沖信號(hào)對(duì)激光器輸出的激光進(jìn)行 調(diào)制，產(chǎn)生激光偵察告警試驗(yàn)及激光欺騙干擾試驗(yàn)所需要的重頻激光信號(hào)，滿足了仿真系 統(tǒng)的實(shí)際需要。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是還包括或門、第一與門、D觸發(fā)器和第二與門；仿真 試驗(yàn)系統(tǒng)的同步脈沖信號(hào)傳輸?shù)交蜷T的一個(gè)輸入端；或門的輸出和模擬控制計(jì)算機(jī)的工作 狀態(tài)信號(hào)輸出分別連接到第一與門的兩個(gè)輸入端，同時(shí)模擬控制計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)信號(hào)輸 出連接到D觸發(fā)器的CLRN端；第一與門的輸出連接到D觸發(fā)器的D端；D觸發(fā)器的Q端同 時(shí)連接到或門的另一個(gè)輸入端和第二與門的一個(gè)輸入端，數(shù)字信號(hào)處理器的脈沖信號(hào)輸出 連接到第二與門的另一個(gè)輸入端。本發(fā)明利用或門，第一與門及D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)與數(shù)字信號(hào)處理器輸出 的高精度同步，同時(shí)采用第二與門進(jìn)行輸出邏輯控制，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要輸出符合 要求的脈沖信號(hào)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的基于DSP的激光脈沖編碼控制器的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為精確編碼的脈沖信號(hào)仿真圖。圖3為變間隔編碼的脈沖信號(hào)仿真圖。圖^、4b、k為變脈沖編碼的脈沖信號(hào)仿真圖。圖5為數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部程序流程圖。圖6為可編程邏輯陣列內(nèi)部電路圖。圖7為可編程邏輯陣列輸入信號(hào)及輸出信號(hào)仿真圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的基于DSP的激光脈沖編碼控制器包括模擬控制計(jì)算機(jī)1，數(shù) 字信號(hào)處理器2 ；數(shù)字信號(hào)處理器2內(nèi)部的CPU定時(shí)器0產(chǎn)生中斷；在中斷中，模擬控制計(jì) 算機(jī)1通過(guò)串行接口與數(shù)字信號(hào)處理器2進(jìn)行通訊，將編碼類型信息傳輸給數(shù)字信號(hào)處理
2 ο當(dāng)編碼類型為I時(shí)，模擬控制計(jì)算機(jī)1將固定的周期值T加載到CPU定時(shí)器0的 周期寄存器，CPU定時(shí)器0按固定的周期值T產(chǎn)生中斷，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器2的IO 口輸 出精確編碼的脈沖信號(hào)(如圖2所示)。如圖3所示，當(dāng)編碼類型為II時(shí)，模擬控制計(jì)算機(jī)1將設(shè)定的變間隔小周期值1\、 T2> Τ3、Τ4、…、T13、T14, T15循環(huán)加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按各變間 隔小周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò)IO 口輸出脈沖；CPU定時(shí)器0每按一個(gè)變間隔小周期值產(chǎn)生一 次中斷，變間隔計(jì)數(shù)器加1，直至變間隔計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于變間隔周期數(shù)，計(jì)數(shù)器清零，完 成一個(gè)大周期變間隔編碼的脈沖信號(hào)的輸出。
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變間隔周期數(shù)可以取3 15，但不限于該取值范圍，可以根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的需 要任意設(shè)定。當(dāng)編碼類型為III時(shí)，模擬控制計(jì)算機(jī)1將固定的周期值T加載到CPU定時(shí)器0 的周期寄存器，并將掩碼信息傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器2，利用掩碼信息控制精確編碼的脈沖 信號(hào)，使數(shù)字信號(hào)處理器2通過(guò)通用IO 口輸出變脈沖編碼的脈沖信號(hào)。例如，若掩碼信息 為8位的二進(jìn)制數(shù)10111101，則數(shù)字信號(hào)處理器在第二個(gè)周期和第七個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有脈沖信 號(hào)輸出(如圖如所示)；若掩碼信息為8位的二進(jìn)制數(shù)為11001011，則數(shù)字信號(hào)處理器在 第三個(gè)周期、第五個(gè)周期和第六個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有脈沖信號(hào)輸出(如圖4b所示)；若掩碼信息 為8位的二進(jìn)制數(shù)為11111010，則數(shù)字信號(hào)處理器在第一個(gè)周期和第三個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有脈沖 信號(hào)輸出(如圖4c所示)。數(shù)字信號(hào)處理器2采用型號(hào)為TMS320F2812的芯片，該芯片內(nèi)部包含32位CPU定 時(shí)器0。數(shù)字信號(hào)處理器2外接30M的晶振，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器2內(nèi)部的PLL鎖相環(huán)倍頻 后CPU系統(tǒng)工作頻率為150M。激光器脈沖發(fā)射頻率要求在IHz 20Hz之間隨機(jī)變化，精 度為0. 1 μ s。所以，32位CPU定時(shí)器的計(jì)數(shù)器和150M的CPU工作頻率能夠保證激光脈沖 0. 1μ s的精度。本發(fā)明數(shù)字信號(hào)處理器2優(yōu)選型號(hào)為TMS320F2812的芯片，但不限于該型號(hào)，凡是 內(nèi)部包含32位CPU定時(shí)器的數(shù)字信號(hào)處理器都能夠滿足本發(fā)明0. 1 μ s的高精度要求。數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部軟件流程如圖5所示，包括下述步驟初始化；CPU定時(shí)器0中斷；根據(jù)編碼類型信息判別是精確編碼、變間隔編碼還是變脈沖編碼；若為精確編碼，則將固定的周期值T加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí) 器0按固定的周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò)IO 口輸出精確編碼的脈沖信號(hào)；若為變間隔編碼，則將 設(shè)定的變間隔小周期值T1加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按變間隔小周 期值T1產(chǎn)生中斷，輸出脈沖，變間隔計(jì)數(shù)器加1，然后再將設(shè)定的變間隔小周期值T2加載到 CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按變間隔小周期值T2產(chǎn)生中斷，輸出脈沖，變間 隔計(jì)數(shù)器再加1 ；依此類推，循環(huán)將變間隔小周期值T3 Tx加載到CPU定時(shí)器0的周期寄 存器，CPU定時(shí)器0依次按變間隔小周期值T3 Tx產(chǎn)生中斷，輸出脈沖，直至變間隔計(jì)數(shù)器 的計(jì)數(shù)值大于變間隔周期數(shù)15)，計(jì)數(shù)器清零重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，循環(huán)輸出以各間隔 周期值之和為大周期、以各變間隔周期值為小周期的脈沖信號(hào)；若為變脈沖編碼，則將固定 的周期值T加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，并利用掩碼信息控制精確編碼的脈沖信號(hào)， 通過(guò)通用IO 口輸出變脈沖編碼的脈沖信號(hào)。如圖6所示，為了使輸出的脈沖信號(hào)與仿真試驗(yàn)系統(tǒng)同步，本發(fā)明利用可編程邏 輯陣列3 (CPLD)實(shí)現(xiàn)同步控制和輸出邏輯控制功能；所述可編程邏輯陣列3內(nèi)部包括或門 31、第一與門32、D觸發(fā)器33和第二與門34 ；仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的IHz同步脈沖信號(hào)傳輸?shù)交?門31的一個(gè)輸入端；或門31的輸出連接到第一與門32的其中一個(gè)輸入端，模擬控制計(jì)算 機(jī)1的工作信號(hào)work輸出同時(shí)連接到第一與門32的另一個(gè)輸入端和D觸發(fā)器33的CLRN 端(清零端)；第一與門32的輸出連接到D觸發(fā)器33的D端；D觸發(fā)器的Q端同時(shí)連接到 或門的另一個(gè)輸入端和第二與門34的一個(gè)輸入端，數(shù)字信號(hào)處理器2的脈沖信號(hào)pulSe_
5out輸出連接到第二與門34的另一個(gè)輸入端。如圖7所示，當(dāng)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的IHz同步脈沖信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)，或門輸出高電平 信號(hào)；此時(shí)若模擬控制計(jì)算機(jī)輸出的工作狀態(tài)信號(hào)work為高電平，則第一與門輸出高電平 信號(hào)，觸發(fā)D觸發(fā)器，D觸發(fā)器Q端輸出高電平，由此實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理器輸出的脈沖信 號(hào)與仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的同步；此時(shí)數(shù)字信號(hào)處理器輸出的脈沖信號(hào)pulSe_0Ut通過(guò)第二與門 傳輸給激光器。激光器根據(jù)實(shí)際需要輸出精確編碼的激光脈沖、變間隔編碼的激光脈沖或 變脈沖編碼的激光脈沖。當(dāng)工作狀態(tài)信號(hào)work為低電平時(shí)，D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Q端輸出為0， 第二與門輸出的低電平信號(hào)控制激光器關(guān)閉。本發(fā)明根據(jù)激光脈沖精度0. 1 μ s和脈沖信號(hào)與系統(tǒng)同步精度0. 1 μ s的設(shè)計(jì)要 求，利用了數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812的32位CPU定時(shí)器0功能。數(shù)字信號(hào)處理器外 接30M晶振，經(jīng)PLL鎖相環(huán)倍頻后CPU系統(tǒng)工作頻率為150M。激光器脈沖發(fā)射頻率要求在 IHz 20Hz之間隨機(jī)變化。所以，32位CPU定時(shí)器的計(jì)數(shù)器和150M的CPU工作頻率能夠 保證激光脈沖0. 1 μ s的精度。本發(fā)明利用數(shù)字信號(hào)處理器生成精確編碼、變間隔編碼及變脈沖編碼的脈沖信 號(hào)，對(duì)激光器的輸出的激光脈沖進(jìn)行調(diào)制；同時(shí)利用高速可編程邏輯陣列(CPLD)實(shí)現(xiàn)了脈 沖信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)的同步控制和輸出邏輯控制，傳輸延時(shí)只有7ns。
權(quán)利要求
1.一種基于DSP的激光脈沖編碼控制器，其特征在于包括模擬控制計(jì)算機(jī)(1)，數(shù)字信 號(hào)處理器O)；所述數(shù)字信號(hào)處理器( 內(nèi)部的CPU定時(shí)器0產(chǎn)生中斷；在中斷中，模擬控制 計(jì)算機(jī)(1)通過(guò)串行接口與數(shù)字信號(hào)處理器( 進(jìn)行通訊，將編碼類型信息傳輸給數(shù)字信 號(hào)處理器O)，數(shù)字信號(hào)處理器( 根據(jù)編碼類型信息判別是精確編碼、變間隔編碼還是變 脈沖編碼；若為精確編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)(1)將固定的周期值加載到數(shù)字信號(hào)處理器 (2)內(nèi)部CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按固定的周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò)數(shù)字信 號(hào)處理器O)的IO 口輸出精確編碼的脈沖信號(hào)；若為變間隔編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)(1) 將設(shè)定的多個(gè)變間隔小周期值循環(huán)加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，CPU定時(shí)器0按各變 間隔小周期值產(chǎn)生中斷，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器O)的IO 口輸出變間隔的脈沖信號(hào)；CPU定 時(shí)器0每產(chǎn)生一次中斷，變間隔計(jì)數(shù)器加1 ；當(dāng)變間隔計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于變間隔小周期數(shù) 時(shí)，變間隔計(jì)數(shù)器清零重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，循環(huán)輸出以各間隔周期值之和為大周期、以各變間隔 周期值為小周期的變間隔編碼的脈沖信號(hào)；若為變脈沖編碼，則模擬控制計(jì)算機(jī)(1)將固 定的周期值加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，并將掩碼信息傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器(2)， 利用掩碼信息控制精確編碼的脈沖信號(hào)使數(shù)字信號(hào)處理器0通過(guò)通用IO 口輸出變脈沖編 碼的脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的激光脈沖編碼控制器，其特征在于還包括或門 (31)、第一與門(32)、D觸發(fā)器(33)和第二與門(34)；仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的同步脈沖信號(hào)傳輸 到或門(31)的一個(gè)輸入端；或門(31)的輸出和模擬控制計(jì)算機(jī)(1)的工作狀態(tài)信號(hào)輸出 分別連接到第一與門(3 的兩個(gè)輸入端，同時(shí)模擬控制計(jì)算機(jī)(1)的工作狀態(tài)信號(hào)輸出連 接到D觸發(fā)器(33)的CLRN端；第一與門(32)的輸出連接到D觸發(fā)器(33)的D端；D觸發(fā) 器(33)的Q端同時(shí)連接到或門(31)的另一個(gè)輸入端和第二與門(34)的一個(gè)輸入端，數(shù)字 信號(hào)處理器O)的脈沖信號(hào)輸出連接到第二與門(34)的另一個(gè)輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于DSP的激光脈沖編碼控制器，該控制器通過(guò)模擬控制計(jì)算機(jī)將固定的周期值、變間隔周期值加載到數(shù)字信號(hào)處理器的CPU定時(shí)器0的周期寄存器，使CPU定時(shí)器0按周期寄存器里的周期值產(chǎn)生中斷，在中斷中數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出精確編碼的脈沖信號(hào)或變間隔編碼的脈沖信號(hào)；通過(guò)模擬控制計(jì)算機(jī)將掩碼信號(hào)傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器，同時(shí)將固定的周期值加載到CPU定時(shí)器0的周期寄存器，使數(shù)字信號(hào)處理器輸出變脈沖編碼的脈沖信號(hào)。本發(fā)明能夠產(chǎn)生精確編碼、變間隔編碼或變脈沖編碼的脈沖信號(hào)，利用這些脈沖信號(hào)對(duì)激光器輸出的激光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生激光偵察告警試驗(yàn)及激光欺騙干擾試驗(yàn)所需要的重頻激光信號(hào)，滿足了仿真系統(tǒng)的實(shí)際需要。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102063070SQ201010541208
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者劉廷霞, 李博, 王偉國(guó), 陳長(zhǎng)青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所