多核处理器在机载雷达实时信号处理的工程应用

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1、万方数据Engineeringapplicationofmulti-coreprocessorsinreal-timesignalprocessingofairborneradarAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSignalandInformationProcessingByWangShuaiSupervisor:LiMingProfessorDecember20

2、15万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权

3、的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要近年来，雷达技术主要向小型化、低功耗、多功能化和高精度化方向发展，因此对雷达信号处

4、理系统的要求也逐步提高。传统的单核数字信号处理芯片已不能满足现代雷达的技术要求，特别是单脉冲体制雷达和合成孔径体制雷达的技术要求。传统的信号处理系统设计一般不考虑系统的扩展性和通用性，通常只针对特定的算法实现或者用途进行。资源的分配、板间互联方式都具有专一性，同时也有一定的局限性。因此，当处理结果要求、处理数据量和处理对象发生变化时，需要重新设计整个系统。本文所设计的系统在达到系统性能指标的基础上，还兼顾了系统的可扩展性和通用性。信号处理板采用FPGA+多核DSP架构，使用高速串行接口进行处理器间的互联，通过标准总

5、线接口与外界系统通信，从而实现雷达信号的实时处理。DSP在雷达信号处理领域中发挥着重要作用。阵列天线在雷达中的应用，要求信号处理系统必须具有更高的数据带宽和更高的计算性能。提升单核处理器性能的主要方法有提高存储性能、使用并行运行的指令、增加时钟频率，但这些方法也限制了单核处理器性能的提升。未来信号处理的主流将会是基于交换的网络拓扑结构，AD公司推出的TS201是当前常用于雷达信号处理的DSP芯片，该芯片不具有RapidIO、PCIe等高速接口，其性能已经无法满足高集成度、高带宽和高计算的雷达实时信号处理平台的发展需

6、要。TI公司推出了多核DSP–TMS320C6678,该芯片采用KeyStone架构，具有集成度高、功耗低、运算能力强等优点，芯片内也集成了多种大带宽的高速串行接口，因此能满足现代雷达信号处理平台发展的需要。随着多核处理器的发展，新的挑战也不断出现。多核处理器性能的充分发挥，不仅依赖软件架构的支持，还要靠硬件结构的改进。在多核处理器的应用开发中出现的新问题主要有：多核间的通信，任务负载均衡，存储结构的设计。针对上述问题，本文主要做了以下五方面工作：第一，针对项目的实际需求，设计出了具有通用性和可拓展性的信号处理平台

7、，并给出了信号处理算法的具体实现流程。第二，研究了高速接口SRIO、PCIe的基本工作原理以及在系统上的具体实现方法。第三，详细的介绍了TMS320C6678利用硬件信号量实现同步的方法、多核任务分配、以及cache性能优化技术。第四，具体阐述了多核DSP芯片的引导加载方式，结合实际应用设计出了SPI引导方法。第五，综合分析了系统对实现脉冲多普勒模式和合成孔径成像模式切换的具体需求，全面的考虑了任务分配、多核同步、内存配置等方面因素，给出了具体的模式切换实现方案。综上所述，本文内容具有一定的实际应用价值和研究意义。

8、I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文关键词：高速串口，多核同步，多核任务分配，SPI引导，模式转换II万方数据ABSTRACTABSTRACTInrecentyears,thedevelopmentoftheradartechnologytendstominiaturization,lowpowerconsumption,multifunctionandh