多核处理器在机载雷达实时信号处理的工程应用

发布时间：2017-08-10 16:14

  本文关键词：多核处理器在机载雷达实时信号处理的工程应用

  更多相关文章： 高速串口 多核同步 多核任务分配 SPI引导 模式转换

【摘要】：近年来,雷达技术主要向小型化、低功耗、多功能化和高精度化方向发展,因此对雷达信号处理系统的要求也逐步提高。传统的单核数字信号处理芯片已不能满足现代雷达的技术要求,特别是单脉冲体制雷达和合成孔径体制雷达的技术要求。传统的信号处理系统设计一般不考虑系统的扩展性和通用性,通常只针对特定的算法实现或者用途进行。资源的分配、板间互联方式都具有专一性,同时也有一定的局限性。因此,当处理结果要求、处理数据量和处理对象发生变化时,需要重新设计整个系统。本文所设计的系统在达到系统性能指标的基础上,还兼顾了系统的可扩展性和通用性。信号处理板采用FPGA+多核DSP架构,使用高速串行接口进行处理器间的互联,通过标准总线接口与外界系统通信,从而实现雷达信号的实时处理。DSP在雷达信号处理领域中发挥着重要作用。阵列天线在雷达中的应用,要求信号处理系统必须具有更高的数据带宽和更高的计算性能。提升单核处理器性能的主要方法有提高存储性能、使用并行运行的指令、增加时钟频率,但这些方法也限制了单核处理器性能的提升。未来信号处理的主流将会是基于交换的网络拓扑结构,AD公司推出的TS201是当前常用于雷达信号处理的DSP芯片,该芯片不具有Rapid IO、PCIe等高速接口,其性能已经无法满足高集成度、高带宽和高计算的雷达实时信号处理平台的发展需要。TI公司推出了多核DSP TMS320C6678,该芯片采用Key Stone架构,具有集成度高、功耗低、运算能力强等优点,芯片内也集成了多种大带宽的高速串行接口,因此能满足现代雷达信号处理平台发展的需要。随着多核处理器的发展,新的挑战也不断出现。多核处理器性能的充分发挥,不仅依赖软件架构的支持,还要靠硬件结构的改进。在多核处理器的应用开发中出现的新问题主要有:多核间的通信,任务负载均衡,存储结构的设计。针对上述问题,本文主要做了以下五方面工作:第一,针对项目的实际需求,设计出了具有通用性和可拓展性的信号处理平台,并给出了信号处理算法的具体实现流程。第二,研究了高速接口SRIO、PCIe的基本工作原理以及在系统上的具体实现方法。第三,详细的介绍了TMS320C6678利用硬件信号量实现同步的方法、多核任务分配、以及cache性能优化技术。第四,具体阐述了多核DSP芯片的引导加载方式,结合实际应用设计出了SPI引导方法。第五,综合分析了系统对实现脉冲多普勒模式和合成孔径成像模式切换的具体需求,全面的考虑了任务分配、多核同步、内存配置等方面因素,给出了具体的模式切换实现方案。综上所述,本文内容具有一定的实际应用价值和研究意义。
【关键词】：高速串口 多核同步 多核任务分配 SPI引导 模式转换
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-18
• 1.1 研究的背景与意义16
• 1.2 国内外研究以及发展现状16-17
• 1.3 本文主要内容及章节安排17-18
• 第二章 信号处理平台总体设计18-22
• 2.1 系统需求分析18-20
• 2.2 信号处理算法设计20-21
• 2.3 本章总结21-22
• 第三章 高速接口实现22-38
• 3.1 高速接口PCIe22-29
• 3.1.1 PCIe总线介绍22-24
• 3.1.2 PCIe地址转换机制24-27
• 3.1.3 PCIe互联设计与实现27-29
• 3.2 高速串行接口SRIO29-36
• 3.2.1 SRIO总线介绍29-31
• 3.2.2 SRIO功能性操作31-34
• 3.2.3 SRIO互联设计与实现34-36
• 3.3 本章总结36-38
• 第四章 多核同步与缓存管理研究38-52
• 4.1 硬件信号量38-41
• 4.1.1 硬件信号量介绍38-40
• 4.1.2 硬件信号量软件设计方法40-41
• 4.2 多核任务分配41-45
• 4.3 高速缓存cache45-51
• 4.3.1 cache介绍46-49
• 4.3.2 cache的使用49-50
• 4.3.3 优化cache性能的方法50-51
• 4.4 本章总结51-52
• 第五章 程序加载与模式切换实现52-64
• 5.1 程序加载实现52-55
• 5.1.1 Bootloader介绍52
• 5.1.2 SPI boot模式52-55
• 5.2 模式切换在硬件平台上的具体实现55-62
• 5.3 本章总结62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-70
• 作者简介70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张洋;;虞志益:引领多核处理器创新之路[J];中国发明与专利;2013年01期

2 羽路;;多核处理器悄然崛起[J];集成电路应用;2005年05期

3 ;多核处理器强调多任务并行处理[J];每周电脑报;2006年35期

4 冯磊;;多核处理器的数量裸奔[J];信息系统工程;2006年11期

5 张浩;兰峰;;多核处理器基本原理及其在汽车领域中应用的展望[J];汽车科技;2007年03期

6 何军;王飙;;多核处理器的结构设计研究[J];计算机工程;2007年16期

7 肖红;;基于多核处理器系统开发中的几个问题[J];广东广播电视大学学报;2007年04期

8 张健浪;;三大于二,多核CPU之田忌赛马[J];新电脑;2008年06期

9 都思丹;;前言:嵌入式多核处理器系统及视频信号处理技术研究进展[J];南京大学学报(自然科学版);2009年01期

10 黄国睿;张平;魏广博;;多核处理器的关键技术及其发展趋势[J];计算机工程与设计;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 郭建军;戴葵;王志英;;一种多核处理器存储层次性能评估模型[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年

2 彭林;张小强;刘德峰;谢伦国;田祖伟;;一种挖掘多核处理器存储级并行的算法[A];第15届全国信息存储技术学术会议论文集[C];2008年

3 刘杰;马彦;叶维;高剑刚;;多核处理器存储体系分析[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集（A辑）[C];2011年

4 潘送军;胡瑜;李晓维;;多核处理器瞬态故障敏感性分析[A];第五届中国测试学术会议论文集[C];2008年

5 万志涛;章恒;张若渊;;基于多核处理器的深度包检测的实现和性能评估[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集（上册）[C];2009年

6 方娟;张红波;;多核处理器预取策略的研究[A];2010年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集[C];2010年

7 何军;王飙;;通用多核处理器发展现状和趋势研究[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集（A辑）[C];2011年

8 桂亚东;;高效能计算机技术展望[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

9 万志涛;;基于多核处理器的面向时延敏感服务的云基础架构[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（上册）[C];2011年

10 陈远知;;多核处理器的里程碑——TILE64[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 曹继军 颜维琦;我国多核处理器研究实现新突破[N];光明日报;2012年

2 庆广;多核处理器助力无线多媒体业务拓展[N];中国电子报;2009年

3 北京大学计算语言所副所长 詹卫东;多核服务器：计算优势更上层楼[N];计算机世界;2005年

4 北京大学计算语言所副所长 詹卫东;双/多核服务器 计算优势更上层楼[N];网络世界;2005年

5 江南计算技术研究所 何正未;软件滞后制约多核应用[N];计算机世界;2006年

6 李梅　编译;多核处理器新年井喷[N];计算机世界;2007年

7 英特尔产品与平台市场部门数字家庭市场经理 庄淳杰;多核将大行其道[N];计算机世界;2007年

8 本报记者 陈斌;多核处理器的未来路径[N];计算机世界;2008年

9 王悦承;Oracle改变多核定价模式[N];中国计算机报;2006年

10 ;多核：技术无悬念应用待拓展[N];计算机世界;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 柴松;片上多核处理器的调度算法研究[D];电子科技大学;2014年

2 付桂涛;面向多核处理器的令牌一致性协议优化技术研究[D];国防科学技术大学;2014年

3 易娟;面向多核处理器系统的可靠性与能耗优化调度研究[D];重庆大学;2016年

4 王淼;面向多核处理器的并行编译及优化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

5 魏海涛;面向多核处理器的数据流程序编译关键技术研究[D];华中科技大学;2010年

6 吕海;多核处理器芯片计算平台中并行程序性能优化的研究[D];北京工业大学;2012年

7 李建华;片上多核处理器缓存子系统优化的研究[D];中国科学技术大学;2013年

8 杜建军;共享高速缓存多核处理器的关键技术研究[D];重庆大学;2011年

9 陈锐忠;非对称多核处理器的若干调度问题研究[D];华南理工大学;2013年

10 邓林;单芯片多核处理器存储优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 秦培斌;基于多核路由器的加密卡驱动系统设计与实现[D];西南交通大学;2015年

2 张请;多核处理器关键技术研究[D];复旦大学;2014年

3 邓嘉;基于多核处理器平台上BFD协议的设计与实现[D];武汉邮电科学研究院;2016年

4 李雁冰;面向异构多核处理器并行化编译中的数据优化[D];解放军信息工程大学;2014年

5 安芮;多核处理器温度均衡策略研究[D];安徽大学;2016年

6 王尹;基于可重构多核处理器的视频解码加速方法研究[D];北京交通大学;2016年

7 蔡人和;基于ARM Cortex-A9 MPCore嵌入式多核操作系统内核研究与实现[D];电子科技大学;2016年

8 方狄;基于Tilera多核处理器的HEVC多层次并行解码方法的研究与实现[D];南京邮电大学;2016年

9 许璐璐;支持对称多核处理器的嵌入式实时操作系统研究与实现[D];中国航天科技集团公司第一研究院;2016年

10 张朝;基于异构多核处理器的准直图像嵌入式处理平台研究[D];中国工程物理研究院;2016年

，

本文编号：651653