本文關鍵詞：多核處理器在機載雷達實時信號處理的工程應用

  更多相關文章： 高速串口 多核同步 多核任務分配 SPI引導 模式轉換

【摘要】：近年來,雷達技術主要向小型化、低功耗、多功能化和高精度化方向發(fā)展,因此對雷達信號處理系統(tǒng)的要求也逐步提高。傳統(tǒng)的單核數(shù)字信號處理芯片已不能滿足現(xiàn)代雷達的技術要求,特別是單脈沖體制雷達和合成孔徑體制雷達的技術要求。傳統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)設計一般不考慮系統(tǒng)的擴展性和通用性,通常只針對特定的算法實現(xiàn)或者用途進行。資源的分配、板間互聯(lián)方式都具有專一性,同時也有一定的局限性。因此,當處理結果要求、處理數(shù)據(jù)量和處理對象發(fā)生變化時,需要重新設計整個系統(tǒng)。本文所設計的系統(tǒng)在達到系統(tǒng)性能指標的基礎上,還兼顧了系統(tǒng)的可擴展性和通用性。信號處理板采用FPGA+多核DSP架構,使用高速串行接口進行處理器間的互聯(lián),通過標準總線接口與外界系統(tǒng)通信,從而實現(xiàn)雷達信號的實時處理。DSP在雷達信號處理領域中發(fā)揮著重要作用。陣列天線在雷達中的應用,要求信號處理系統(tǒng)必須具有更高的數(shù)據(jù)帶寬和更高的計算性能。提升單核處理器性能的主要方法有提高存儲性能、使用并行運行的指令、增加時鐘頻率,但這些方法也限制了單核處理器性能的提升。未來信號處理的主流將會是基于交換的網(wǎng)絡拓撲結構,AD公司推出的TS201是當前常用于雷達信號處理的DSP芯片,該芯片不具有Rapid IO、PCIe等高速接口,其性能已經(jīng)無法滿足高集成度、高帶寬和高計算的雷達實時信號處理平臺的發(fā)展需要。TI公司推出了多核DSP TMS320C6678,該芯片采用Key Stone架構,具有集成度高、功耗低、運算能力強等優(yōu)點,芯片內也集成了多種大帶寬的高速串行接口,因此能滿足現(xiàn)代雷達信號處理平臺發(fā)展的需要。隨著多核處理器的發(fā)展,新的挑戰(zhàn)也不斷出現(xiàn)。多核處理器性能的充分發(fā)揮,不僅依賴軟件架構的支持,還要靠硬件結構的改進。在多核處理器的應用開發(fā)中出現(xiàn)的新問題主要有:多核間的通信,任務負載均衡,存儲結構的設計。針對上述問題,本文主要做了以下五方面工作:第一,針對項目的實際需求,設計出了具有通用性和可拓展性的信號處理平臺,并給出了信號處理算法的具體實現(xiàn)流程。第二,研究了高速接口SRIO、PCIe的基本工作原理以及在系統(tǒng)上的具體實現(xiàn)方法。第三,詳細的介紹了TMS320C6678利用硬件信號量實現(xiàn)同步的方法、多核任務分配、以及cache性能優(yōu)化技術。第四,具體闡述了多核DSP芯片的引導加載方式,結合實際應用設計出了SPI引導方法。第五,綜合分析了系統(tǒng)對實現(xiàn)脈沖多普勒模式和合成孔徑成像模式切換的具體需求,全面的考慮了任務分配、多核同步、內存配置等方面因素,給出了具體的模式切換實現(xiàn)方案。綜上所述,本文內容具有一定的實際應用價值和研究意義。
【關鍵詞】：高速串口 多核同步 多核任務分配 SPI引導 模式轉換
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-18
• 1.1 研究的背景與意義16
• 1.2 國內外研究以及發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文主要內容及章節(jié)安排17-18
• 第二章 信號處理平臺總體設計18-22
• 2.1 系統(tǒng)需求分析18-20
• 2.2 信號處理算法設計20-21
• 2.3 本章總結21-22
• 第三章 高速接口實現(xiàn)22-38
• 3.1 高速接口PCIe22-29
• 3.1.1 PCIe總線介紹22-24
• 3.1.2 PCIe地址轉換機制24-27
• 3.1.3 PCIe互聯(lián)設計與實現(xiàn)27-29
• 3.2 高速串行接口SRIO29-36
• 3.2.1 SRIO總線介紹29-31
• 3.2.2 SRIO功能性操作31-34
• 3.2.3 SRIO互聯(lián)設計與實現(xiàn)34-36
• 3.3 本章總結36-38
• 第四章 多核同步與緩存管理研究38-52
• 4.1 硬件信號量38-41
• 4.1.1 硬件信號量介紹38-40
• 4.1.2 硬件信號量軟件設計方法40-41
• 4.2 多核任務分配41-45
• 4.3 高速緩存cache45-51
• 4.3.1 cache介紹46-49
• 4.3.2 cache的使用49-50
• 4.3.3 優(yōu)化cache性能的方法50-51
• 4.4 本章總結51-52
• 第五章 程序加載與模式切換實現(xiàn)52-64
• 5.1 程序加載實現(xiàn)52-55
• 5.1.1 Bootloader介紹52
• 5.1.2 SPI boot模式52-55
• 5.2 模式切換在硬件平臺上的具體實現(xiàn)55-62
• 5.3 本章總結62-64
• 第六章 總結與展望64-66
• 參考文獻66-68
• 致謝68-70
• 作者簡介70-71

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