基于C6678并行多处理器系统信号处理及通信控制软件设计

发布时间：2020-05-09 16:48

【摘要】：雷达技术已经应用到很多领域,针对这些不同领域的需求,不同体制的雷达技术也不断出现。雷达系统是一个复杂的信号处理系统,它所涉及的算法复杂,且需要很高的实时性,同时需要处理大量的数据。传统的信号处理系统往往是基于单芯片或者单块信号处理板,已经无法满足现在各种复杂的应用环境。同时雷达系统是一个复杂度很高的系统,同时在不同的应用背景下往往会重新设计开发新的雷达系统。针对这一问题,设计出通用信号处理平台,其采用的通信结构是规范的,能够做到在一个特殊的处理器板上设计的软件适用于更多的电路板更多的处理器中。论文首先介绍了典型的雷达系统,对雷达系统有一个整体的认识。并对所涉及到的信号处理方法进行研究,如AD采样、数字下变频等。随后以线性调频信号为例,对数字阵列雷达信号处理基本理论方法进行研究,结合项目特点,掌握各个部分的理论知识和常用的实现方法并用Matlab进行仿真实现,便于后面在C6678平台上编程实现。之后研究了C6678的硬件架构,对该系统软件开发涉及到的硬件资源及通信接口进行研究,如多核导航器、网络协处理器、共享存储器等,利用开发板及其提供的例程对涉及到的硬件资源进行研究,熟悉所涉及到的硬件资源的特点以及开发方式等。为后续更深入的研究开发做好准备。其次设计了基于SYS/BIOS的信号处理软件。SYS/BIOS作为实时操作系统内核。本课题开发的应用程序是基于该实时操作系统开发的。最顶层是多任务多核应用程序,在本课题中是信号处理和网络通信两大任务,分别分配到八个内核当中,其中0核负责网络通信,1-7核负责数据处理。中间层是SYS/BIOS实时操作系统,以及用来网络应用程序开发的NDK组件和用来实现核间通信的IPC组件。最底层是硬件层,这里包含了工程当中会用到的多核导航器、网络协处理器、共享存储器等硬件资源。NDK可以看做是SYS/BIOS操作系统的一个组件,其提供了完整的TCP/IP协议栈功能。运行在0核的程序便是基于NDK开发的网络应用程序,用来与信号处理板实现通信功能。此外还设计出了高效的并行算法,在1-7核中并行实现对雷达回波数据的处理任务。多核DSP具有多核并行的高效计算性能,在具体实现时需要对算法的并行性进行分析,充分考虑算法和硬件平台的特点,设计出良好的并行拓扑结构,平衡各处理器的负载,从而发挥出多核处理器的性能。在具体实现时应按照分割、通信、组合、映射四个步骤进行分析规划。C6678的存储器结构复杂需要合理规划数据的存放位置,提升内核访问效率。数据的存放位置需要根据数据的大小及访问频率并结合处理器的存储结构进行规划。最后基于MFC开发了相应的雷达调试软件,通过以太网实现了对信号处理板的通信与控制。利用该调试软件,对开发的信号处理程序进行调试,同时对信号处理的运行时间进行统计分析。本文主要研究以TMS320C6678处理器为核心构成的信号处理硬件平台的通信、控制及基本信号处理。设计灵活、高效的通信控制软件,以便于将来实际工程系统应用。
【图文】：

目标的速度信息。根据前面的参数设置，对雷达回波数据进行了仿真处理。图2-10 是原始的雷达回波数据，，用前面的方法对回波数据进行处理。其距离维和速度维处理结果如图 2-11 和 2-12 所示。图 2-13 是处理后的 RD 谱。图 2-10 脉压输入信号 图 2-11 距离维剖面图图 2-12 速度维剖面图 图 2-13 处理后的三维图200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-5-4-3-2-1012345时域采样点度幅0 20 40 60 80 100 120 140 160 180-80-70-60-50-40-30-20-100距离/km压输出脉/dB0 10 20 30 40 50 6000.10.20.30.40.50.60.70.80.91多普勒/KHz度幅/一化归

TMS320C6678功能框图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.51

【参考文献】

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本文编号：2656439