一种基于vxworks技术的通用信号处理平台设计

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1、一种基于VxWorks技术的通用信号处理平台设计

2、第1内容加载中...在声纳、雷达、图像和语音等领域经常需要对海量数据进行并行、实时处理，除了信号的内容、形式和处理算法等有所不同外，通常可采用相同的硬件平台进行处理。而目前国内在声纳、雷达和图像等领域一般都各自独立进行信号处理平台的开发，这种状况不仅导致资源浪费严重，而且产品的设计周期也大大延长。本文研究的通用信号处理平台就是鉴于声纳、雷达和图像等领域信号处理的共性，设计基于ＤＳＰ阵列技术、ＶｘＷｏｒｋｓ嵌入式技术、ＴＣＰ／ＩＰ网络传输技术等先进技术的应用级系统开

3、发平台。系统采用模块化设计，易于扩展和移植。通过不同的信号处理算法，可对海量数据进行实时并行多任务处理。　１系统整体方案研究表明，无论是对声纳信号的处理(如波束形成、谱估计等)，还是对雷达信号的处理(如自适应滤波、数据融合等)，基本都要求对所接收的多通道数据通过总线传输进行实时多任务处理。因此设计通用信号处理平台需要考虑三方面问题：数据并行实时处理、实时多任务处理和数据传输总线选择。实现数据实时并行处理的关键在于信号处理器的选择[１]。选用信号处理器必须兼顾数据处理的复杂性和实时性要求。ＤＳＰ微处理器能够实时高效

4、地完成声纳信号或雷达信号处理中的波束形成、数字滤波、线普增强、数值内插等多种复杂的数值运算，而且它体积小、应用灵活、匹配器件丰富。因此本文选用ＤＳＰ芯片作为通用信号处理平台的数据处理中心。实时多任务处理一般采用嵌入式实时操作系统。选用ＶｘＷｏｒｋｓ是由于它具有下述显著优点：提供对多种处理器的广泛支持，具有完善的开发环境；具有开放的软件接口；具有优异的实时性能和全面可靠的网络功能；具有良好的可剪裁性，适用于各种嵌入式环境的开发。在进行总线选择时，考虑到ＶＭＥ总线具有高可靠性、高数据传输率和很强的容错能力等特点，自从

5、ＶＭＥ总线标准公布以来，已得到广泛应用，表现出了极强的生命力。因此在通用信号处理平台中选用了ＶＭＥ总线进行数据传输。在考虑了通用信号处理平台设计中的三项要求后，可得到如图１所示的总体方案框图。其中多通道前置处理机用于对来自信息接收端(如水听器阵、天线阵等)的信号进行前置低噪放大、滤波、ＡＧＣ放大和Ａ／Ｄ变换等前置处理，最后转换成可由ＤＳＰ处理的数字信号；显控分系统是依照不同的应用目的而设计的专用模块，它可用来显示幅度谱、频谱、线谱、目标轨迹、姿态和图像等多种信息。多通道前置处理机模块和显控分系统模块都是定制模块，

6、需要按照不同的应用目的进行单独设计，这里不作具体讨论。ＤＳＰ阵列机是本文重点研究的通用信号处理平台。该阵列机基于ＶＭＥ总线，内嵌ＶｘＷｏｒｋｓ操作系统，依据不同的算法对所接收的数据进行并行、多任务实时处理。２通用信号处理平台设计图１中ＤＳＰ阵列机由多块基于ＶＭＥ总线的ＤＳＰ并行信号处理板构成，处理板的数目可依照信号通道数目增减。由此可见，ＤＳＰ并行信号处理板的设计是ＤＳＰ阵列机设计的基础，亦即通用信号处理平台设计的基础。500)this.style.ouseg(this)">本文设计的通用信号处理板将ＡＤ公司高性

7、能的浮点数字信号处理器ＡＤＳＰ２１１６０与标准ＶＭＥ总线相结合，具有强大的信号处理能力和丰富的扩展能力。板内采用分布式存储模式，以增强型超立方体拓扑结构的ＬＩＮＫ口互连。这种结构使每个信号处理器都有专用的存储空间，可以使每个信号处理器充分利用自身局部总线的带宽，而ＬＩＮＫ口可保证处理器间灵活、高速的通讯和连接；每个信号处理器分别通过前面板和背板提供ＬＩＮＫ接口，以实现板间的高速连接并构成新的超立方体结构；信号处理板上安装有ＦＰＤＰ子板，与多通道前置处理机中的数据采集模块构成标准高速连接，同时也可与市场上的信号处理

8、板兼容。通用信号处理板的结构框图如图２所示。500)this.style.ouseg(this)">为了完成海量数据的并行处理，在图２所示的通用信号处理板中采用了两组共８片ＳＨＡＲＣ(ＳｕｐｅｒＨａｒｖａｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＣｏｍｐｕｔｅｒ)级ＤＳＰ处理器，每个处理器配有专用ＳＲＡＭ。之所以采用ＳＨＡＲＣ级处理器是由于其具有独特的内核设计、超级哈佛体系结构、内部集成大容量双端口ＲＡＭ以及便捷的Ｉ／Ｏ通讯功能。这些特点使其在运算密集、数据吞吐量大的高端信号处理领域得到了广泛应用。系统中８片ＤＳＰ分为两组，组１

9、由ＤＳＰ０、ＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３构成，组２由ＤＳＰ４、ＤＳＰ５、ＤＳＰ６、ＤＳＰ７组成。只有ＤＳＰ０可以通过局部总线接口与ＶＭＥ总线相连。它作为总线至板内的唯一通路，配备有大容量ＤＲＡＭ。ＤＳＰ４作为第二组的主节点，也配有大容量ＤＲＡＭ。２．１数据传输方式ＳＨＡＲＣ级ＤＳＰ处理器具有多种数据通信接口，如ＬＩＮＫ口、串口以及ＪＴＡＧ口等，设计时可依照信息传输目的灵活