数据交换结构信号处理平台的设计与实现

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雷达信号处理技术的不断提高,对数字信号处理速度和数字信号传输速率都提出了更高的要求,传统数据总线技术、单核处理器以及单板处理平台已经远远不能满足数字信号处理要求。本文在面向应用的基础上,设计了一款新型雷达信号处理平台,平台基于数据流驱动方式,采用VPX总线技术、多核DSP,并使用不同功能的多板协同操作。本文分如下四个部分阐述了该新型雷达信号处理平台的设计:第一部分研究了系统总线的选择,通过与传统CPCI等总线的对比,选择并使用了VPX系统总线,分析了VITA规定的Open VPX结构的槽位标准、背板标准和板卡标准,并基于Open VPX标准进行扩展,使其更匹配当前的本信号处理平台。这一部分还简要介绍了该新型雷达信号处理平台上使用到的板卡。第二部分研究了VPX数据平台上使用的总线协议,通过与多种传统并行总线的对比,选择并使用Rapid IO做为系统中数据平台的总线协议。这一部分详细介绍了Rapid IO总线协议的分层体系、包结构和传输方式,详细讲解了Rapid IO模块在FPGA和DSP上的建立和配置方式。选择IDT公司的TSI578为信号处理板上的Rapid IO交换芯片,最后介绍了Rapid IO交换芯片的选择、配置方法,以及芯片上路由表的建立方法。第三部分研究了VPX控制平台上使用的总线协议,选择并使用PCIe做为系统中控制平台的总线协议,用来实现主板与板卡的控制信号传输。这一部分介绍了PCIe总线协议的分层体系以及PCIe在FPGA和DSP上的建立和配置方式。通过对多款交换芯片的对比,选择PLX公司的PEX8648做为信号处理板上的PCIe交换芯片,最后介绍了PCIe交换芯片的选择,以及利用主板的环境配置交换芯片的方法。第四部分研究了采用数据流控制这个系统平台的方法,在该雷达信号处理平台上,不使用传统的单端信号实现板间同步,而使用数据流的方式,也就是将所有的信息都嵌入数据帧的帧头协议内,通过解析帧头得到该数据的配置信息和同步信号。这一部分还介绍了该新型雷达信号处理平台整体的数据处理流程,以及在缺少任意一块板卡时的数据处理流程。
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