基于ZYNQ的便携式雷达测试设备研制

发布时间：2020-06-26 07:26

【摘要】：雷达设备作为武器系统中的核心部分,其性能直接决定了武器系统的打击精度和可靠程度,因此雷达技术的发展与进步对国防力量的增强具有十分重要的意义。从雷达设备的方案设计、产品研制,到最终的使用与维护的全生命周期过程中,并随着雷达设备的不断升级换代,雷达测试设备需要对其各项性能指标进行全方位的监督测试,并且朝着小型化、通用化、模块化的实时测试方向发展。本文首先分析了目前针对雷达测试设备的小型化和实时性需求,确定了基于ZYNQ的便携式雷达测试设备的总体方案。雷达测试设备的硬件由核心主控模块、串行通讯模块和功能接口模块的模块化构成,核心主控模块采用ZYNQ-7000系列芯片作为主控制器,在串行通讯模块实现了与雷达设备、惯导、GPS通讯的串行接口,功能接口模块则设计了SD卡接口、以太网口、USB接口、调试串口和HDMI接口等功能接口。软件设计中,固件逻辑主要在ZYNQ PL完成了串行通讯控制逻辑、PS-PL间通信逻辑和视频输出逻辑;嵌入式软件开发中,在ZYNQ PS移植运行嵌入式Linux系统并执行应用软件程序,能够脱离工控机实现独立测试工作。应用软件开发采用多线程技术和实时线程调度策略,保证了与雷达设备通讯处理的实时性,并深度优化Linux文件系统,提高了数据存储的实时效率。因此,整个雷达测试设备能够满足便携性、实时性、通用性与扩展性的要求。实验验证与现场联调结果表明,便携式雷达测试设备从硬件性能至系统功能均通过测试验证,能够达成与被测设备的实时通讯处理功能,实现以5ms/10ms通讯周期对数据的收发、解算、存储和状态参数显示;能够完成与被测设备的遥测通讯成像功能,实现以10ms为周期向被测设备发送定时脉冲并接收返回的遥测数据,达到遥测成像目的。雷达测试设备在测试过程中稳定可靠,可以完成对实际雷达设备的测试任务。
【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】：TN95
【图文】：

架构图,嵌入式,架构,测试系统

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1.2.4 基于 ZYNQ 的嵌入式系统架构从功能实现上，ZYNQ-7000 系列芯片可分为 Processing System（PS）部分和 Programmable Logic（PL）部分。PS 是基于 ARM 处理器的处理系统，除了处理单元所包含的定时器、中断控制器和 DMA 控制器以外，还包括了 DDR 存储器接口、MIO 接口以及与 PL 通信的高速 AXI 总线接口等；PL 则含有非常丰富的逻辑资源，如 BRAM、DSP 模块、PCIE 模块等。当 PS 运行嵌入式系统时，通过硬件语言编程，PL 可以实现功能的扩展，构建灵活可配置的 PS 外设。基于 ZYNQ 的嵌入式测试系统架构如图 1-1 所示[19]。AXI4 高速总线可以使 PS能够通过 AXI4 GP 接口控制 PL 端的 IP 核模块，PL 也能够通过 AXI HP 接口实现和 DDR 的直接数据传输，ZYNQ 内部的高速总线设计，大大简化了 PS 和PL 之间的互联设计[20]。

示意图,便携式雷达,硬件结构,测试设备

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文雷达测试设备的便携性、系统通用性以及硬件扩展备的硬件结构设计采用核心主控板+功能接口板+的方式，硬件结构示意图如图 2-2 所示。三层板卡，板卡间采用 FCI 连接器实现两两连接，进而实现自上的电源供电。通过板卡堆叠的方式来增加纵向高方向的大面积布局，从而实现小型化、灵活性高的采用 FCI 连接器的连接方式，当设计要求发生改进行更换升级就能满足相应的需求变动，使设备兼具了保证硬件结构的稳定可靠，需要安装螺栓以提升

【参考文献】