DIO数据采集回放板使用手册

DIO数据采集回放板使用手册
1. 产品简介 (1)
1.1主要特点 (1)
1.2工作模式 (1)
1.3主要接口 (2)
1.4结构框图 (2)
1.5所需设备 (3)
1.5.1 硬件设备 (3)
1.5.2 软件设备 (5)
2. 工作过程 (5)
2.1射频板卡频点配置 (5)
2.1.1 射频板卡与PC机连接 (5)
2.1.2 频点配置程序编译 (7)
2.1.3 频点配置程序烧写 (15)
2.2DIO数据采集与回放 (20)
2.2.1 硬件设备连接 (21)
2.2.2 DIO数据采集回放板卡IP设置 (24)
2.2.3 DIO数据采集 (28)
2.2.4 DIO数据回放 (34)
图1-1DIO数据采集回放板卡主要接口 (2)
图1-2DIO数据采集回放板整体结构框图 (3)
图1-3DIO数据采集回放板卡 (4)
图1-4射频板卡 (4)
图2-1USB转串口线与射频板卡连接 (6)
图2-2射频板卡上连线示意图 (7)
图2-3K EIL UVISION3工作界面 (8)
图2-4打开频点配置程序所在磁盘 (9)
图2-5打开频点配置程序所在文件夹 (10)
图2-6打开CONFIG-GPS文件 (11)
图2-7打开GPS频点配置程序 (12)
图2-8GPS频点配置程序编译通过 (13)
图2-9编译前“CONFIG-GPS”文件下的所有文件 (14)
图2-10编译后“CONFIG-GPS”文件下的所有文件 (14)
图2-11 STC-ISP工作界面 (15)
图2-12打开程序文件所在磁盘 (16)
图2-13打开程序文件所在文件夹 (17)
图2-14打开GPS频点配置程序文件“CONFIG-GPS” (17)
图2-15打开“RFC ONFIG.HEX”文件 (18)
图2-16下载/编程 (19)
图2-17射频板卡上电 (20)
图2-18射频板卡与DIO板卡连接 (22)
图2-19连接PC机和DIO板卡串口 (22)
图2-20DIO板卡千兆以太网口与PC机连接 (23)
图2-21连接12V电源适配器 (24)
图2-22S ECURE CRT启动界面 (25)
图2-23DIO板卡上电后S ECURE CRT界面 (26)
图2-24DIO板卡IP设置 (27)
图2-25重启DIO板卡 (28)
图2-26S YSTEM T EST.EXE界面 (29)
图2-27输入DIO板卡的IP地址 (30)
图2-28PC机与DIO板卡网络连接正常 (31)
图2-29TCP DIO T OOL启动 (32)
图2-30通道设置 (32)
图2-31采集数据 (33)
图2-32TCP DIO T OOL启动 (35)
图2-33数据回放 (35)
DIO数据采集回放板使用手册1. 产品简介
DIO数据采集回放板卡具备多频点卫星中频信号的采集和回放功能。

在导航产品中的开发机调试过程中，数据采集回放的外围设备及数据链路并非只有一条，需要同一个硬件平台支持接收机板卡正常接收对天天线RF信号，支持高速数据采集卡的采集回放以及网口与PC机连接的数据采集回放，DIO数据采集回放板卡满足这一要求。

1.1 主要特点
1）通过PC端软件控制采集/回放的工作模式；
2）最多支持同时32bit宽的数据采集回放；
3）采集回放速率最高50Mbps;
4）数据I/O可处理1600Mbps带宽；
5）PC端软件可存储接收到的数据为二进制文件，也可选择读取本地二进制文件，通过网口回放给板卡。

1.2 工作模式
1）数据采集模式：数据源可以为实际对天信号，或者模拟器发生的RF数据，进入板卡A/D转换为每路4bit的数字信号，多路射频信号为同源时钟，最多32bit数据，通过FPGA 的AXI 总线写到Memory 中，软件控制读取Memory 中的数据并通过网口传输到PC 端存储成二进制文件；
2）数据回放模式：上位机控制软件读取PC 中的二进制文件，通过网口传输到板卡上的data buffer，通过AXI总线经由FPGA内部，最终发送到板卡上的数据pin 上，接收机通过连接自己和回放板的数据接口，接收回放数据。

1.3 主要接口
DIO数据采集回放板卡及板卡上的主要接口如图1-1所示。

图1- 1 DIO数据采集回放板卡主要接口
如图1-1，DIO数据采集回放板卡的主要接口有：RS232串口、USB RS232、USB Slave、千兆以太网口、电源开关、12V直流电源、外部扩展接口、V ARF、EVENT、PPS、配置芯片下载接口、HPS调试接口、FPGA调试接口、DIO数据I/O口。

其中千兆以太网口和电源开关之间的一个接口是百兆以太网口。

1.4 结构框图
DIO数据采集回放板卡整体结构框图如图1-2所示。

图1- 2 DIO数据采集回放板整体结构框图
1.5 所需设备
1.5.1 硬件设备
DIO数据采集回放板卡的使用需要DIO数据采集回放板卡和射频板卡，及设备之间连接需要的辅助设备包括：12V电源适配器、串口线、网线。

DIO数据采集回放板卡和射频板卡分别如图1-3和图1-4所示。

图1- 3 DIO数据采集回放板卡
图1- 4 射频板卡
1.5.2 软件设备
Keil uvision3，stc-isp-15xx-v6.79B、Cp2102驱动；SecureCRT、SystemTest.exe、TCP DIO Tool（集成在SystemTest.exe中）。

2. 工作过程
DIO数据采集回放板卡具备多频点卫星中频信号的采集和回放功能，即GPS L1、BD2 B1、GLONASS G1三个频点的卫星中频信号，DIO数据采集回放板卡均可对其进行采集和回放。

DIO数据采集回放板卡的工作过程分为两个主要步骤：第一、对射频板卡进行频点配置，确定需要采集和回放的卫星信号频点；第二、对确定频点的卫星信号进行采集和回放。

2.1 射频板卡频点配置
射频板卡频点配置需要的硬件设备是射频板卡，软件设备有Keil uvision3，stc-isp-15xx-v6.79B、Cp2102驱动。

射频板卡频点配置，首先需要连接射频板卡与PC机，然后通过软件将频点配置程序烧写到射频板卡。

该PC机上需已安装Keil uvision3、stc-isp及Cp2102驱动。

软件配置过程包括两个步骤：第一、由Keil uvision3软件对频点配置程序进行编译，第二、由stc-isp软件将编译后的频点配置程序烧写到射频板卡。

2.1.1 射频板卡与PC机连接
如图2-1所示，首先用USB转串口线将射频板与PC机连接。

USB转串口
线需要安装Cp2102驱动后方可使用。

图2- 1 USB转串口线与射频板卡连接
射频板卡端的红、橙、银三根线的连接如图2-2所示。

按红、橙、银三色的顺序分别插在第二、第三、第七根针上。

USB转串口线的USB端连接到PC机。

图2- 2 射频板卡上连线示意图
2.1.2 频点配置程序编译
下面详细介绍由Keil uvision3软件对频点配置程序进行编译的全过程。

第一步、打开PC机上已安装好的Keil uvision3，界面如图2-3所示。

图2- 3 Keil uvision3工作界面
第二步、选择Keil uvision3上面菜单中的“project”—>“open project”，选择频点配置程序所在磁盘（这里频点配置程序在“E盘”中，打开“E盘”）。

如图2-4所示。

图2- 4 打开频点配置程序所在磁盘
第三步、选择频点配置程序所在文件夹（这里频点配置程序在“2 Jane”文件夹中，打开该文件夹）。

如图2-5所示。

图2- 5 打开频点配置程序所在文件夹
如图2-5所示，频点配置程序的文件夹中包含有“config-BD2 B1”文件、“config-GLONASS G1”文件、“config-GPS”文件，分别是配置“BD2 B1”频点、“GLOANSS G1”频点和“GPS”频点的程序工程。

第四步、选择相应频点的配置程序工程。

例如：要对射频板卡配置“GPS”频点，则选择“config-GPS”文件。

如图2-6所示。

（下面的过程均以“GPS”频点配置为例进行说明。

）
图2- 6 打开config-GPS文件
如图2-6所示，“config-GPS”文件下的“RFConfig.Uv2”是“GPS”频点配置程序工程。

第五步、选择工程“RFConfig.Uv2”，即在Keil uvision3中打开了“GPS”频点配置程序。

如图2-7所示。

图2- 7 打开GPS频点配置程序
第六步、保存并编译GPS频点配置程序“RFConfig.Uv2”。

若编译通过，则Keil uvision3界面下方“Output Window”中会出现如图2-8所示的相应语句；若编译未通过，则“Output Window”中会出现相应的报错语句，提示程序中有错误，需要对其进行相应的修改。

图2- 8 GPS频点配置程序编译通过
至此、完成了频点配置程序的编译。

编译前“config-GPS”文件下的所有文件如图2-9所示。

编译成功后“config-GPS”文件下的所有文件如图2-10所示。

图2- 9 编译前“config-GPS”文件下的所有文件
图2- 10 编译后“config-GPS”文件下的所有文件
对比图2-9和图2-10可知，编译后“config-GPS”文件下比编译前多了“RFConfig.hex”文件，即编译后产生了“RFConfig.hex”文件。

下面进行频点配置程序烧写，即将“RFConfig.hex”烧写到射频板卡。

2.1.3 频点配置程序烧写
下面将详细介绍由stc-isp软件对射频板卡烧写频点配置程序的全过程。

第一步、打开stc-isp，界面如图2-11所示。

图2- 11 stc-isp工作界面
说明：其中左侧“起始地址”地址框右侧的“清楚EEPROM缓冲区”可选可不选，通常不选。

第二步、选择左侧区域内的“打开程序文件”，选择程序文件所在磁盘，如图2-12所示（这里程序文件在“E盘”中，打开“E盘”）。

图2- 12 打开程序文件所在磁盘
第三步、打开程序文件所在文件夹，如图2-13所示（这里程序文件在“2 Jane”文件夹中）。

图2- 13 打开程序文件所在文件夹
第四步、打开GPS频点配置的程序文件“config-GPS”，如图2-14所示。

图2- 14 打开GPS频点配置程序文件“config-GPS”
如图2-14所示，“config-GPS”程序文件下存在“RFConfig.hex”文件，即是要烧写的程序文件。

第五步、打开“RFConfig.hex”，stc-isp界面右侧出现该程序文件的具体内容，如图2-15所示。

图2- 15打开“RFConfig.hex”文件
第六步、点击stc-isp界面左侧区域下方的“下载/编程”，stc-isp界面右侧下方出现“正在检测目标单片机……”提示语句，如图2-16所示。

图2- 16 下载/编程
第七步、射频板卡上电即程序烧写。

stc-isp界面右侧下方出现“正在检测目标单片机……”提示语句后，对射频板卡上电（即用USB线将射频板卡与PC机连接），上电成功后，板卡上两个绿色指示灯亮，如图2-17所示。

若绿色指示灯未亮，则可能是USB线出现问题或射频板卡不能正常工作。

图2- 17 射频板卡上电
射频板卡上电成功后，stc-isp即开始烧写程序到射频板卡，若stc-isp界面右侧下方出现相应信息及“操作成功！”提示语句，则程序烧写成功；否则，程序烧写失败，可能是前面步骤中有失误或者射频板卡不能正常工作。

程序烧写成功后，即完成了射频板卡的频点配置。

对射频板卡断电，断开USB转串口线与射频板卡的连接。

接着可以进行下一步对GPS卫星中频信号的数据采集与回放。

2.2 DIO数据采集与回放
DIO数据采集与回放，需要的硬件设备是射频板卡和DIO数据采集回放板
卡，软件设备有SecureCRT、SystemTest.exe、TCP DIO Tool（集成在SystemTest.exe 中）。

DIO数据采集与回放的工作过程分为三大步：首先，对硬件设备按一定顺序进行连接；其次，启动SecureCRT软件对DIO数据采集回放板卡进行IP设置；最后，启动SystemTest.exe软件对卫星中频信号进行采集回放。

2.2.1 硬件设备连接
连接硬件设备前应准备好以下必须及辅助设备：
1）DIO数据采集回放板卡；
2）射频板卡；
3）12V电源适配器；
4）串口线、网线，USB线；
5）带有串口的台式机或笔记本电脑，并已安装SecureCRT和SystemTest.exe。

准备好以上设备后，请按照以下步骤进行连接。

第一步、将射频板卡对齐定位孔和插针，安装在DIO板卡上，如图2-18所示。

图2- 18 射频板卡与DIO板卡连接
第二步、连接PC机和DIO板卡的串口，如图2-19所示，串口线的另一端连接到PC机的串口。

图2- 19连接PC机和DIO板卡串口
第三步、通过网线连接DIO板卡的千兆以太网口到PC机端，并将天线连接到射频板卡的天线端口，将USB线连接到射频板卡的USB口（USB线的连接和频点配置程序过程中的连接方法相同，用于对射频板卡上电），如图2-20所示。

图2- 20 DIO板卡千兆以太网口与PC机连接
第四步、连接12V电源适配器到DIO板卡的12V直流电源接口，如图2-21所示。

图2- 21 连接12V电源适配器
至此，硬件设备的连接全部完成。

接下来对DIO数据采集回放板卡进行IP 设置。

2.2.2 DIO数据采集回放板卡IP设置
对DIO板卡进行IP设置，由SecureCRT软件完成。

第一步、打开PC机上已安装好的SecureCRT软件，如图2-22所示。

图2- 22 SecureCRT启动界面
如图2-22所示、有两个串口供选择，下面简单说明串口的选择方法：右键单击“计算机”—>选择“管理（G）”—>选择“设备管理器”—>选择“USERWHM-GI1FSPG”下“端口（COM和LPT）”，“端口（COM和LPT）”下的“通信端口”的端口即为该处应选择的串口号。

例如：该PC机上的“端口（COM和LPT）”下的“通信端口”显示为“通信端口（COM1）”，这里串口选择为“Serial-COM1”。

第二步、选择串口号后，将DIO板卡的电源开关置于打开状态，上电启动DIO板卡，串口打印启动消息，SecureCRT界面如图2-23所示。

启动消息的最后一行是“Hit any key to stop autoboot: 5”，即autoboot的倒计时设置是5秒，在这个倒计时完成之前按下回车键。

图2- 23 DIO板卡上电后SecureCRT界面
第三步、输入命令设置IP，如图2-24所示，在倒计时完成之前按下回车键后，下一行出现“SOCFPGA_CYCLONE5 #”，在其后输入IP设置命令：set ipaddr 192.168.0.46；按下回车键下一行出现“SOCFPGA_CYCLONE5 #”，在其后输入网关设置命令：set gatewayip 192.168.0.1；按下回车键下一行出现“SOCFPGA_CYCLONE5 #”，在其后输入保存命令：save，按下回车键，保存IP设置。

（说明：这里设置的DIO板卡网关必须与PC网关一致，设置的IP地址与PC的IP地址不冲突）
图2- 24DIO板卡IP设置
第四步、保存设置的IP后，输入重启命令：boot，重启DIO板卡，如图2-25所示。

图2- 25 重启DIO板卡
至此，完成了DIO板卡的IP设置，下面就可以启动SystemTest.exe，进行数据的采集与回放。

（说明：对于数据采集回放时使用的DIO板卡和PC相同时，只需在首次使用时进行一次IP设置，后期使用无需重复设置）
2.2.3 DIO数据采集
DIO数据采集与回放，由SystemTest.exe软件完成。

第一步、启动PC机上已安装好的SystemTest.exe软件，SystemTest.exe界面如图2-26所示。

图2- 26 SystemTest.exe界面
第二步、输入DIO板卡的IP地址，从菜单中选择“System->SystemConfig”，弹出如图2-27所示界面。

在“TCP/IP”栏输入前面设置的DIO板卡IP地址“192.168.0.46”，点击右侧“OK”确定。

图2- 27输入DIO板卡的IP地址
第三步、确定PC机与DIO板卡网络连接正常，从SystemTest软件菜单中选择“Tools->TCP DIO Tool”，若PC机与DIO板卡网络连接正常，SystemTest 消息打印窗显示“Connect to TCPIP server OK!”，如图2-28所示；若PC机与DIO板卡网络连接异常，SystemTest消息打印窗显示“Connect to TCPIP server failed!”。

图2- 28 PC机与DIO板卡网络连接正常
若PC机与DIO板卡网络连接正常，SystemTest消息打印窗显示“Connect to TCPIP server OK!”，则此时会正常启动TCP DIO Tool，（若PC机与DIO板卡网络连接异常，则无法启动TCP DIO Tool）弹出如图2-29所示窗口。

该窗口即是进行数据采集与回放的界面。

图2- 29 TCP DIO Tool启动
第四步、选择适用的通道场景，在TCP DIO Tool面板上进行通道设置，如图2-30所示。

图2- 30 通道设置
注：3比特数据采样选用0-6 7CHS，4字节数据（32比特）存放10个数据，数据摆放顺序如下：
I0: DATA[29: 27]
I1: DATA[26: 24]
I2: DATA[23: 21]
I3: DATA[20: 18]
I4: DATA[17: 15]
I5: DATA[14: 12]
I6: DATA[11: 9]
I7: DATA[8: 6]
I8: DATA[5: 3]
I9: DATA[2: 0]
第五步、开始采集数据，选择适用的通道场景后，点击TCP DIO Tool面板上的“Acquisition”，生成采集数据默认存储路径，DIO板卡将采集到的数据以二进制形式保存到指定位置，点击“Stop”即可停止采集。

如图2-31所示。

图2- 31 采集数据
说明：采集数据结果存放目录为PC机的自动化测试工具SystemTest.exe所在目录的logs文件夹下，数据文件为二进制文件，例如CH15_20150115091215.bin为2015年1月15日9时12分15秒开始采集的数据，第四步中数据DATA与采集数据的每32比特对应关系如下所示。

DATA[31]: 7
DATA[30]: 6
DATA[29]: 5
DATA[28]: 4
DATA[27]: 3
DATA[26]: 2
DATA[25]: 1
DATA[24]: 0
DATA[23]: 15
DATA[22]: 14
DATA[21]: 13
DATA[20]: 12
DATA[19]: 11
DATA[18]: 10
DATA[17]: 9
DATA[16]: 8
DATA[15]: 23
DATA[14]: 22
DATA[13]: 21
DATA[12]: 20
DATA[11]: 19
DATA[10]: 18
DATA[9]: 17
DATA[8]: 16
DATA[7]: 31
DATA[6]: 30
DATA[5]: 29
DATA[4]: 28
DATA[3]: 27
DATA[2]: 26
DATA[1]: 25
DATA[0]: 24
2.2.4 DIO数据回放
完成数据采集后，可对采集存储后的数据进行回放。

第一步、启动SystemTest软件，从菜单中选择Tools->TCP DIO Tool，PC机与DIO板卡网络连接正常，SystemTest消息打印窗显示“Connect to TCPIP server OK!”，同时正常启动TCP DIO Tool，如图2-32所示。

图2- 32 TCP DIO Tool启动
第二步、选择回放数据（数据必须与所设置的通道一致）DataFile路径，点击“Replay”进行数据回放。

如图2-33所示。

图2- 33 数据回放。