6ES7221-1BH22-0XA8详细使用

6ES7221-1BH22-0XA8详细使用1 引言

雷达回波模拟在雷达系统的设计、改进和定型中具有十分重要的意义。AD9856是美国ADI生产的正交数字上变频器，其内部集成了1个高速直接数字频率合成器（DDS）、1个12位高速、高性能数/模转换器、时钟倍频电路、数字滤波器及其他数字信号处理功能模块。它具有、低功耗、体积小、动态范围大等优点，可以处理来自DSP的成型后的基带抽样值序列，将其上变频变为中频，产生雷达回波的中频模拟信号。AD9856可以应用在通信和雷达等系统中。 

2 AD9856的工作原理 

2.1 AD9856的基本功能 

AD9856的基本特性和技术指标如下： 

●+3V单电源供电； 
●直流到80MHz的输出带宽； 
●在40MHz输出频率下具有大于52dB的SF-DR，在70MHz输出频率下，SFDR大于48dB，在70MHz输出频率下的窄带SFDR大于80dB； 
●有采样率可编程的内插滤波器； 
●有可编程的参考时钟倍频器； 

●有内置的Sinx/x补偿滤波器； 
●有双向控制总线接口； 
●支持突发和持续Tx二种模式； 
●单频模式可用于直接频率合成。 

2.2 AD9856的原理及各部分的功能 

（1）数据复合和串并转换 

AD9856的结构如图1所示。AD9856内部的数据格式是12bit的二进制补码。基带信号的I、Q2路数据是交替输入的，数据复合器需对输人数据进行识别，将其转换成I、Q2路并行数据流，送往下一级电路。 

（2）半带滤波器（HBF） 

半带滤波器（HBF）分为3级：HBFl、HBF2和HBF3。其中HBFI是47阶滤波器，HBF2是15阶滤波器，前2级HBF的联合内插损失仅为0.01dB，HBF3是可选11阶滤波器，它对信号的损耗为0.03dB。每级HBF可使数据的采样率提高1倍，为了使信号频带处于滤波器通带的平坦部分，需要提高HBF的截止频率，也就是说在数据输入AD9856之前要进行过采样。 

（3）级联积分梳状滤波器  

AD9856的CIC实际上是可编程的过采样滤波器，过采样率的范围是2≤R≤63。随着R的改变， CIC会引入不同的插入损耗。为了弥补这种损耗。用户可以设置CIC增益位，使得CIC的输出增大1倍。但在这种工作模式下，必须确保输出信号不会溢出。 

（4）正交调制 

AD9856的正交调制就是将基带信号的频谱移到所需要的载波频率上，即通常所说的上变频。正交调制所需要的余弦和正弦2路数字载波由1个高速直接数字信号合成器（DDS）产生，其频率可以通过设置相应的寄存器来控制。这2路数字载波分别与CIC输出的I、Q数据相乘，然后再进行相加或相减，即得到调制后的数字中频信号。CIC输出的I、Q数据的采样率与DDS数字载波的采样率是相同的，也就是AD9856的系统时钟采样率（SYSCLK）。所以，调制后的信号实际上是一组采样率为SYSCLK的数据流。 

（5）数/模转换 

调制后的数字信号要经过12位的DAC转换成模拟信号。DAC通过零阶保持实现数/模转换。由于存在零阶保持效应，所以其输出信号的频谱实际上是被SINC包络加权过的。因此需要在DAC加上1个反SINC型滤波器（ISF）对输人数据流进行处理，以校正SINC包络造成的失真。而数/模转换会在n＊SYSCLK±fCARRIER（n=1，2，3）处产生干扰信号，这些干扰信号可以通过1个外接RLC滤波器滤除。一般情况下，使用1个7阶椭圆低通滤波器即可。AD9856提供2路互补的2个电流输出，输出电流的满额值IOUT范围是5mA～20mA，可以通过其25引脚的DAC RSET，来设置。其关系为 RSET=39.936/IOUT 

（6）控制单元 

AD9856提供了1个灵活的同步串行通信接口，这个接口可以读写，AD9856的所有寄存器。控制单元根据各个寄存器的内容设置AD9856的工作模式。AD9856还提供了1个与AD8320（可编程电缆驱动放大器）串行通信的接口。控制单元可以通过这个串口直接设置AD8320的增益。 

（7）输入数据模式 

AD9856提供了二种输人数据的时序模式：突发模式和连续模式。在突发模式下．AD9856通过TxENABLE的上升沿来保持与输人数据的同步。突发模式支持全部3种字长（12bit、6bit和3bit）。对于连续模式，TxENABLE可以看成输入数据时钟。该信号除了用来同步外，还可以指示输入数据是I路还是Q路（1表示I路，O表示Q路）。连续模式只支持12bit字长。

图2和图3分别示出二种输入模式的时序关系，其中INTERNAL I和INTERNAL Q为数据分离所产生的并行I和Q数据流。 

3 在PD雷达回波模拟器中的应用 

3.1 硬件组成 

本系统由ADI的QDU AD9856、DGA AD8369、TSl01型DSP及Altera公司的EP1K30型FPGA组成，结构框图如图4所示。 

在图4中，TS101产生正交I和Q2路雷达回波数据，TSl0l通过外部总线将AD9856和AD8369的配置信息写入EP1K30。由于AD9856要求的配置信息是串行写入的，因此，需在EP1K30内将TS101送出的并行指令变为串行指令，并按照AD9856时序要求送入AD9856。将AD9856配置好后，TSl01以DMA方式将正交I和Q2路雷达回波数据通过数据总线送至AD9856，AD8369将AD9856产生的中频模拟信号放大后，送入下一级电路处理。 

3.2 AD9856串口操作 

同步串口包括CS、SYNC I/O、SCLK、SDIO和SDO 5条信号线。其中，CS为低有效串口使能信号；SYNC I/O为串口同步恢复信号，当串口失去同步后，可在SYNC I/O上加1个正脉冲使串口恢复初始状态；SCLK为串口的数据时钟信号；SDIO为双向数据线，当串口置于双线（SCLK和SDIO）方式时，SDIO为双向数据线。当置于3线（SCLK、SDIO和SDO）模式时．其输出功能由SDO替代。对串口的操作有严格的时序要求，1个串口通信周期为指令周期和数据读写周期。在初始状态，串口等候SCLK（上的8个上升沿指示的8bit指令，然后进行由指令设定的1-4个字节的数据读写，读串口由SCLK下降沿指示，而写串口由SCLK上升沿指示。完成后又等待下1个周期的到来。 

根据串口写时序要求设计控制电路，在FPGA中实现AD9856的串口操作，对AD8369的控制也在此电路中实现。控制电路的原理框图如图5所示。 

用FPGA将DSP输出的并行指令变换为串行，指令的转换时必须注意以下几点： 

（1）串口支持MSB在前和LSB在**种格式，通过寄存器O的*6位设置，并且对该位的设置是立即有效的。即如果当前操作对该位进行修改，则下1个字节的传输就会采用新的格式。 

（2）对多字节传输的通信周期，如果MSB在前，寄存器地址递减；如果LSB在前，寄存器地址递增。 

（3）外部控制器必须与AD9856同步，如果失去同步。可由SYNC I/O重新产生同步，不必对这个电路进行复位。 

通过AD9856的串口设置好工作参数后，TS101以DMA方式将正交的I和Q2路数据交替送入AD9856得到正交上变频后的模拟信号。 

1、前言

可编程序控制器自60年代柬问世以来的3O多年间，年销售额递增率保持在25％ 以上，并且朝着高功能、高速度、大容量、网络化方向发展，编程语言也越来越高级。为适应其发展，国际电工**IEC多次对可编程序控制器标准进行了修订。国际电工**IEC1131可缩程序控制器标准主要对可缩程序控制器的定义、词汇、PLC硬件结构组成、使用环境、电气要求、机械要求、制造公司必需供给的资料、测试及核查方法、编程语言、用户指南及信息通信等方面作了规定。而对可编程序控制器的电气图形符号没有作出规定。国际电工**IEC617《电气简图用图形符号》标准也没有对可编程序控制器的电气图形符号作出具体规定，我国相应国标GBiT4728《电气简图用图形符号》也没有提及。而可编程序控制器的应用系统越来越多 本文讨论如何应用现有国标绘制可编程序控制器的电气图纸

二、可编程序控制器控制系统电气图类型

可编程序控制器控制系统的电气图的类型主要包括概略图、顺序表图、时序图、程序图、电路图、接线图等。概略图表示系统、分系统、装置、部件、设备、软件中各项目之间的主要关系和连接的相对简单的简图。婀序表图表示系统各个单元工作次序或状态的图，各单元的工作或状态按一个方向排列，并在图上成直角绘出过程步骤或时间。顺序表圈在可编程序步进顺序控制中应用较为广泛，如各加工自动线。时序图是按比例绘出时间轴的顺序表图 程序囤是详细表示程序单元、模块及其互连关系的简图。电路图是表示系统、分系统 装置、部件、设备、软件等实际电路的简图，采用按功能排列的图形符号来表示各元件和连接关系。接线图为表示或列出一个装置或设备的连接关系的简图。

三，可编程序控制器控制系统常用电气图的绘制

1．程序圈绘制

根据国际电工**IEC1131可缩程序控制器标准规定：可编程序控制器的编程语言可采用文本式语言和图解式语言。文本式语言有指夸清单式、结构正文式、而图解式语言有梯形圄和流程图。对文本式编程语言，各个PLC生产厂家有具体规定 在此不必多说，但图解式语言．则有其自己的特点，在绘制时须引起注意。

（1）梯形图绘制

梯形图是可编程序控制器特有的一种缩程语言，它仍然延用继电器逻辑控制中的继电器符号，如常开接点、常圊接点、线圈等，排列方法也近似于继电器控制电路图 虽然不同的生产厂家，指令助记符不尽相同，但继电器的图形符号是相同的，如常开接点用符号 卜，常闭接点用符号｛ 线圈用符号—0一．可编程序控制器中的 继电器”是编程用的形象化术语，它用存储器内相应位的状态表示，并不是实际存在的电气元件．国标中不存在此类图形符号，如采用PRObbb98绘制梯形图，PRObbb元件库中也不存在此类符号．必须另外单独建库另外，对复杂的算术运算，计时计数．PID 调节器等功能．一般用方框图表示，注上不同符号，留有输人输出参数口。图1为一个含有计时计数等功能的三菱Fl系列梯形图。

采用PRObbb98绘制逻辑图，如果电路图元件库采用的是国标符号，则可直接调用库中的符号，如果与国标不符，则须根据国家标准另外建库。此外绘制逻辑图时，必须符台国家标准GB／T6988- 1997《电气技术用文件的编制》 图2为西门子s5系列PLC的逻辑图。

2．电路图绘制

可编程序控制器控制系统电路图通常包括输入输出部分及PLC本身。输︿部分通常指各类按钮或开关及被控对象上的各种开关信息，如限位开关、光电管信号。输出部分则是包括各种电磁阆线圈、接通电动机的各种接触器、信号指示灯等执行电器 对于上述电器元件，国家标准规定了它们的图形符号，绘铷电路时必须选用国标符号。而可编程序控铷器的图形符号国家标准没有规定。所以我们在绘铷电路图时须根据图形符号的设计规则设计可编程序控铷器的图形符号。电气图形符号的设计原则为：① 图形符号的内容为功能、特定的信息。② 图形符号的构形应简单、易理解、易复铷、易与含义相联系，便于记忆。③ 图形符号的含义应能通过前后内容正常识别，如果不能，应提供附加信息。@ 图形符号线宽与模数比为1：10，不同线宽时， 两种线宽比应为1：2。图线的端子应放在网络的罔点。⑤ 平行线较小间距至少应为较宽线宽的2倍。平行线间写文字，则线间距离至少应为2m。⑥ 文字说明：字体按国标B型直体。文字书写方向为水平和竖直方向书写。文字作为图形符号一部分时，则文字**放上边或中间。输入输出的文字放在输入输出的地位。文字与符号的距离不少于较粗线线宽的两倍 ⑦ 图形符号尺寸无特别要求。

根据上述设计规则及PLC的输︿输出端子分布情况，把PLC符号的外形设计成长方形，输入端子放在上部，输出端子放在下部，并在相应位置标上输︿输出端子的文字编号。考虑弼不同生产厂家PLC的输入输出编号不一样，所以上述设计符号不能作为PLC 的通用符号，不同生产厂家的PLC应根据上述原则独立设计图形符号，