本文關(guān)鍵詞：基于AP-SOC的掌上實(shí)時(shí)頻譜分析儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 實(shí)時(shí)頻譜分析 AP-SOC 軟硬件協(xié)同處理

【摘要】：頻譜分析儀器是對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析的重要工具,它在電子與通信產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中起著非常重要的作用。為了滿足迅速突發(fā)性干擾信號(hào)測(cè)試、跳頻系統(tǒng)測(cè)試、捷變頻雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)試、電子對(duì)抗系統(tǒng)測(cè)試等應(yīng)用需求,對(duì)能夠滿足瞬態(tài)信號(hào)測(cè)試需求的實(shí)時(shí)頻譜分析儀的研究變得越來(lái)越重要。以實(shí)時(shí)頻譜分析處理為代表的數(shù)據(jù)處理需求對(duì)硬件平臺(tái)的性能提出了較高的要求,它要求平臺(tái)兼具較高的數(shù)據(jù)處理速度和靈活性。本文針對(duì)實(shí)時(shí)頻譜分析儀在基帶數(shù)據(jù)處理上對(duì)高速度和高靈活性方面的需求,研究了采用AP-SOC進(jìn)行軟硬件協(xié)同處理的方案。將DSP中串行運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行粗粒度分解,然后將各部分運(yùn)算任務(wù)映射成PL內(nèi)部的硬件IP核,并將各個(gè)硬件IP核封裝成可供軟件層調(diào)用的加速庫(kù),利用片內(nèi)雙核處理器控制數(shù)據(jù)流在各個(gè)硬件IP核上的流水線處理。利用硬件處理耗時(shí)的數(shù)學(xué)運(yùn)算,利用軟件處理復(fù)雜的決策和控制,從而既簡(jiǎn)化了硬件邏輯設(shè)計(jì)又提高了數(shù)據(jù)處理速度,使整個(gè)處理兼具數(shù)據(jù)處理的高速性和靈活性。本文的基帶處理速度可以滿足50MHZ的實(shí)時(shí)分析帶寬要求。為了實(shí)現(xiàn)上述方案,本文主要對(duì)以下幾個(gè)部分進(jìn)行了研究:(1)、對(duì)頻譜分析運(yùn)算過(guò)程中各個(gè)運(yùn)算部分的時(shí)間消耗量進(jìn)行了測(cè)量和分析,設(shè)計(jì)了將頻譜分析運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行粗粒度分解,然后將各個(gè)運(yùn)算任務(wù)定制成硬件IP核,并將各個(gè)硬件IP核的調(diào)用進(jìn)行軟件層的封裝,將硬件的處理過(guò)程軟件化的方案。(2)、針對(duì)各個(gè)硬件IP核的獨(dú)立特性,設(shè)計(jì)了通過(guò)軟件控制數(shù)據(jù)在各個(gè)硬件IP核之間進(jìn)行粗粒度流水線處理的方案。(3)、在AP-SOC平臺(tái)上面,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)硬件IP核的邏輯設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、API軟件庫(kù)封裝和數(shù)據(jù)粗粒度流水線處理的軟件設(shè)計(jì)。(4)、實(shí)現(xiàn)了AP-SOC和AD9361之間的各個(gè)接口驅(qū)動(dòng),通過(guò)軟件控制驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的連續(xù)采集,然后利用上述頻譜分析運(yùn)算方案進(jìn)行了信號(hào)實(shí)時(shí)處理。本文將設(shè)計(jì)的運(yùn)算方法進(jìn)行了軟件層和硬件層的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),評(píng)估了運(yùn)算過(guò)程中影響處理速度的各個(gè)因素,并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了測(cè)試和分析,驗(yàn)證了方案的可行性。完成了平臺(tái)底層硬件的接口配置和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā),打通了完整的數(shù)據(jù)通路,最終在硬件平臺(tái)上面進(jìn)行了運(yùn)算方案的整機(jī)測(cè)試,達(dá)到了預(yù)期的分析帶寬。
【關(guān)鍵詞】：實(shí)時(shí)頻譜分析 AP-SOC 軟硬件協(xié)同處理
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM935.21
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)12-15
• 1.2.1 便攜式頻譜儀發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 AP-SOC發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 掌上實(shí)時(shí)頻譜分析儀系統(tǒng)方案18-26
• 2.1 頻譜分析儀的原理和分類(lèi)18-22
• 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)22-25
• 2.2.1 掌上實(shí)時(shí)頻譜分析儀射頻方案22-23
• 2.2.2 掌上實(shí)時(shí)頻譜分析儀基帶處理方案23-24
• 2.2.3 掌上實(shí)時(shí)頻譜分析儀總體方案24-25
• 2.3 主要指標(biāo)25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于AP-SOC的頻譜分析運(yùn)算方案設(shè)計(jì)26-37
• 3.1 頻譜分析運(yùn)算方案研究26-28
• 3.2 AP-SOC片內(nèi)交互機(jī)制28-32
• 3.3 硬件IP核定制及其軟件庫(kù)封裝設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 頻譜分析運(yùn)算的軟硬件協(xié)同處理方案設(shè)計(jì)33-36
• 3.4.1 頻譜分析運(yùn)算任務(wù)的粗粒度分解及硬件加速設(shè)計(jì)33-35
• 3.4.2 硬件IP核的軟件庫(kù)封裝設(shè)計(jì)35
• 3.4.3 數(shù)據(jù)在各IP核間的流水線處理設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 信號(hào)處理硬件IP核的設(shè)計(jì)及其軟件庫(kù)封裝37-48
• 4.1 信號(hào)處理硬件IP核的設(shè)計(jì)37-43
• 4.1.1 加窗實(shí)現(xiàn)37-39
• 4.1.2 FFT實(shí)現(xiàn)39-41
• 4.1.3 取模實(shí)現(xiàn)41-43
• 4.2 信號(hào)處理硬件IP核linux驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)43-45
• 4.3 軟件庫(kù)API封裝45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-61
• 5.1 軟件整體架構(gòu)48-49
• 5.2 接口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-55
• 5.3 基帶數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-58
• 5.4 數(shù)據(jù)的流水線處理軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第六章 平臺(tái)測(cè)試和分析61-76
• 6.1 硬件平臺(tái)的搭建61-62
• 6.2 嵌入式linux系統(tǒng)搭建62-65
• 6.3 數(shù)據(jù)處理速率測(cè)試和分析65-70
• 6.3.1 PL到PS應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸性能測(cè)試和分析66-68
• 6.3.2 各個(gè)硬件IP核數(shù)據(jù)處理性能測(cè)試和分析68-69
• 6.3.3 各級(jí)流水線處理效果測(cè)試和分析69-70
• 6.4 頻譜分析測(cè)試70-75
• 6.4.1 測(cè)試方案70-72
• 6.4.2 頻率范圍測(cè)試72-74
• 6.4.3 頻譜分析帶寬測(cè)試74-75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 工作總結(jié)76
• 7.2 工作展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81

【相似文獻(xiàn)】

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