DSP+FPGA结构在雷达模拟系统中的应用

　　1 引言

　　随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，低速、低可靠性的单片机以及小规模的集成电路已经越来越不能满足需要，正逐渐被DSP与可编程逻辑器件(如FPGA、CPLD)所取代。一方面，数字信号处理技术逐渐地发展成为一门关键的技术学科，而DSP芯片由于集成度高、运算速度快、性能稳定等特点，极大地促进了数字信号处理技术，也使其在数字信号处理的应用领域得到了极大的拓展;另一方面，电子系统集成化程度的提高，不仅可使系统的体积变小、重量减轻、功耗降低，更重要的是可使系统的可靠性大大地提高，因此电子系统日趋数字化、复杂化和大规模集成化。而由于可编程逻辑器件(如FPGA、CPLD)是一种数字集成电路的半成品，在其芯片上按一定排列方式集成了大量的门和触发器等基本逻辑元件，利用某种开发工具对其进行加工，即按设计要求将这些片内的元件连接起来(此过程称为编程)，就能使其完成某个逻辑电路或系统的功能，成为一个可在实际电子系统中使用的专用集成电路，这样就使得集成电路的体积大大地缩小，电路的集成规模也大大地提高。因此，DSP与可编程逻辑器件已经越来越广泛地应用于当今各个领域中。

　　2 系统组成及芯片介绍

　　该雷达模拟系统对真实雷达的整个操作和探测实施过程进行了全仿真，能与雷达本机完全脱离，并能够对错误操作情况作出实时提示及对训练结果进行定量成绩评估。该系统主要由两个分系统构成，一个是在主控计算机上的软件模拟分系统;另一个是在主机柜方面的硬件模拟分系统，它包括了实现全仿真效果所需的全部硬件电路以及相应的软件控制程序。其中数字电路部分是以TI公司的TMS320C32式浮点DSP芯片为主控制芯片，与ALTERA公司的可编程逻辑阵列FLEX 10K系列器件组成核心控制系统，采用C语言作DSP的软件开发程序。DSP芯片完成数据的采集、处理以及通讯，FPGA中集成了实现雷达模拟系统功能的各种模块，而所需的输出波形由独立的模拟电路完成。

　　TMS320C32式浮点DSP芯片是一个性能价格比比较高的浮点处理器，为用户提供了丰富的硬件与软件资源。它的主要特点包括：哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令、快速的指令周期等，这些特点使其可以实现快速的DSP运算，并使大部分运算(如乘法)能在一个指令周期内完成。而且该DSP芯片是软件可编程器件，具有通用微处理器的方便灵活等特点。

　　FLEX 10K系列器件是嵌入式可编程逻辑器件，它基于可重复配置的CMOS SRAM工艺，为柔性逻辑元素阵列架构，使用通用的门海架构来实现一般性的逻辑功能，同时采用专用的硅片来实现规模较大的专用功能。和标准的门阵列比较，由于嵌入式功能在硅片上实现，因此所需的硅片面积更小，系统速度更高。FLEX 10K系列器件不仅能够提供高密度、高速度和系统集成功能，并且在单个器件内部包含多重32比特总线、6144比特的RAM空间，还支持串行与并行两种配置方式以及JTAG模式的在线仿真，这些特点使得FLEX 10K系列器件成为目前应用最为广泛的可编程逻辑器件之一。