用于多處理器軟件無線電的CORBA

目前軟件無線電(SDR)的發(fā)展趨勢(shì)是體積日益變小，性能則越來越高，這意味著無線設(shè)計(jì)師必須謹(jǐn)慎地選擇硬件和軟件的部件技術(shù)。所有的設(shè)計(jì)師都需要了解的一項(xiàng)技術(shù)就是公用對(duì)象請(qǐng)求代理架構(gòu)(CORBA)技術(shù)。

對(duì)于基于軟件通信架構(gòu)(SCA)的SDR來說，CORBA是必需的中間件層。商用的CORBA對(duì)象請(qǐng)求代理(ORB)是具有高性能，footprint(空間)小的軟件產(chǎn)品，能夠提供單處理器或多處理器SDR系統(tǒng)中的通信架構(gòu)。它們能夠?qū)崿F(xiàn)通用處理器(GPP)，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中的處理資源的智能分配和最佳分配。在多處理器系統(tǒng)中理解CORBA的作用將會(huì)節(jié)省工程資源，加快上市時(shí)間，提高SDR的性能并減小體積，增強(qiáng)便攜性能。

CORBA ORB和SCA

一個(gè)CORBA ORB是一個(gè)軟件產(chǎn)品，例如來自目標(biāo)接口的ORBexpress RT，能夠使設(shè)計(jì)師簡(jiǎn)化分布式軟件的研發(fā)，構(gòu)建可升級(jí)的、高效的和健壯的應(yīng)用，并縮短總的研發(fā)時(shí)間。一個(gè)典型的SCA SDR構(gòu)建在一個(gè)ORB的分布式通信業(yè)務(wù)和一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之上。SCA所提供的多功能要求有一個(gè)復(fù)雜的軟件平臺(tái)，該平臺(tái)占據(jù)大量的無線計(jì)算資源，并給體積、重量和功率(SWAP)提出了約束條件。這就是對(duì)于小型的SDR設(shè)計(jì)來說，為什么小的footprint和低功率ORB非常重要的一個(gè)原因：即減小了系統(tǒng)的SWAP。

目前SDR的發(fā)展趨勢(shì)是趨向更加小型化。有許多方法來減小SCA實(shí)現(xiàn)的尺寸并改進(jìn)其性能，從而能夠在更小的低功率手持設(shè)備中實(shí)現(xiàn)SDR。有兩種正在進(jìn)行的方法就是“SCA-Lite”和用FPGA實(shí)現(xiàn)的CORBA ORB。

SCA Lite

符合SCA的架構(gòu)能夠提供幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：包括軟件復(fù)用，能降低生產(chǎn)成本的公共硬件和軟件平臺(tái)，以及現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)性能。同時(shí)，一些用戶和開發(fā)商更加關(guān)注符合SCA架構(gòu)的尺寸、成本和功率。對(duì)SDR感興趣的一些公司對(duì)目前的SCA不滿足其計(jì)劃采用SDR的超小型產(chǎn)品的需求表示關(guān)注。與SDR論壇(/upload_files/57/HLRiyD070829112948460.jpg" width=454 />

圖1：FPGA上的CORBA方案架構(gòu)。

多處理器平臺(tái)

像SDR這類的信號(hào)處理系統(tǒng)通常包括多種類型的處理器，例如DSP，GPP和FPGA。這些功能各異的處理器必須相互協(xié)作，從而帶來了許多挑戰(zhàn)。最顯著的是，各種硬件架構(gòu)、操作系統(tǒng)和工具語言之間的通信將帶來大量的工程問題，這些問題中充滿了一些影響性能、安全和數(shù)據(jù)完整性的微妙行為。

不過，利用GPP、DSP和FPGA上的CORBA，能夠?yàn)樯鲜鏊腥N類型的處理器提供COTS解決方案和公用的通信架構(gòu)。與目前用來連接FPGA和GPP以及DSP的定制GPP到FPGA的橋接方案相比，該架構(gòu)提供了如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1. 促進(jìn)了目標(biāo)移動(dòng)性和位置透明性；

2. 通過限制系統(tǒng)的尺寸、重量和功率改善吞吐量；

3. 允許設(shè)計(jì)師采用高性能的COTS方案，而無需大量投資于定制硬件和軟件的定制方案，見圖2。

圖2：新一代的全CORBA并符合SCA無線電的架構(gòu)。

CORBA在多處理器系統(tǒng)中的作用

CORBA ORB提供了位置透明性和處理移動(dòng)性這兩個(gè)功能，促進(jìn)了SDR的靈活性。位置透明性方便了處理器技術(shù)中的功能或邏輯塊的搬移。這就使得在同一處理器與在遠(yuǎn)程處理器中調(diào)用對(duì)象相比沒有什么差別。工程師可以重新分配邏輯，而無需重新從頭設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從而大大節(jié)省了時(shí)間，導(dǎo)致了更快的上市時(shí)間，以及騰出時(shí)間實(shí)現(xiàn)不同的版本來使產(chǎn)品具備更好的適應(yīng)性。處理移動(dòng)性平衡了位置透明性，使得設(shè)計(jì)師可以容易地將邏輯轉(zhuǎn)移到另一個(gè)處理器中。

這就意味著，設(shè)計(jì)師一開始可以在他們的工作站上構(gòu)建SDR，然后很容易地將部件一塊塊轉(zhuǎn)移到GPP、DSP和FPGA上，來優(yōu)化系統(tǒng)總性能。

恰當(dāng)?shù)睦樱篖yrtech、Xilinx和TI的小型SCA研發(fā)平臺(tái)

去年，Lyrtech、Xilinx和TI發(fā)布了一個(gè)小型規(guī)格(SFF)的SCA研發(fā)平臺(tái)，解決了軍用、公共安全和商用市場(chǎng)上非常輕便的SDR的需求。該SFF SCA研發(fā)平臺(tái)只具有CORBA ORB的功能，支持GPP、DSP和FPGA。

ORBexpress FPGA完全是為FPGA而構(gòu)建的，并全面支持Xilinx Virtex-4和Virtex-5系列的產(chǎn)品架構(gòu)的部分重新配置。ORBexpress RT，作為目前世界上ORB最快和最小的標(biāo)桿，實(shí)際上在每個(gè)主要的SDR項(xiàng)目中都有采用。它支持1200多個(gè)不同的二進(jìn)制平臺(tái)，包括了每個(gè)主要的RTOS和處理器系列。ORBexpress DSP的footprint和速度被優(yōu)化得最適合于DSP。ORBexpress DSP和ORBexpress RT一并支持TI的達(dá)芬奇SoC，該SoC構(gòu)成了Lyrtech的硬件架構(gòu)。該達(dá)芬奇芯片由TI 64x+DSP核和一個(gè)單獨(dú)的物理處理器中的ARM GPP構(gòu)成。

ORBexpress系列使得ARM、DSP和FPGA處理資源被視為同等處理的流線型研發(fā)，從而導(dǎo)致了快速的上市時(shí)間。該SFF SCA研發(fā)平臺(tái)是業(yè)界第一個(gè)支持FPGA上的CORBA的開發(fā)平臺(tái)，提供的性能比運(yùn)行在GPP上的軟件增強(qiáng)了高達(dá)100倍。

本文小結(jié)：

隨著SCA的成熟和無線電構(gòu)建者在開發(fā)和配置基于SCA無線電方面經(jīng)驗(yàn)的獲取，設(shè)計(jì)師日益依賴COTS方案。設(shè)計(jì)師已經(jīng)正在使用由Lyrtech、Spectrum Signal和ISR Technologies等公司提供的綜合性COTS開發(fā)平臺(tái)(硬件，操作系統(tǒng)，對(duì)象請(qǐng)求代理，SCA內(nèi)核框架和SDR開發(fā)工具集)。這些綜合平臺(tái)使得研究人員和開發(fā)者能夠即時(shí)構(gòu)建波形，并大量減少了時(shí)間，還降低了開發(fā)一個(gè)SDR的風(fēng)險(xiǎn)。目標(biāo)對(duì)象接口系統(tǒng)-提供業(yè)界領(lǐng)先的小footprint、高性能的CORBA ORB-實(shí)現(xiàn)了TI和Xilinx的合作，優(yōu)化了DSP和FPGA上的ORBexpress。目標(biāo)對(duì)象接口還在SCA內(nèi)核框架方面整合了核框架提供商，如Communications Research Centre(CRC)和Harris公司，從而實(shí)現(xiàn)了超小的SCA。此外，目標(biāo)對(duì)象接口還正在繼續(xù)與SDR工具提供商(如Zeligsoft和CRC公司)合作，以便開發(fā)出能夠加速SDR上市時(shí)間的綜合開發(fā)工具。

注釋：什么是CORBA？

CORBA是一個(gè)開放的、由對(duì)象管理小組(OMG)聯(lián)盟制訂的供應(yīng)商中立的標(biāo)準(zhǔn)。CORBA使稱為對(duì)象的程序塊能夠與網(wǎng)絡(luò)上的其他程序相互通信-而不管這些程序用的是什么編程語言，在什么操作系統(tǒng)上運(yùn)行，以及它們?cè)谙到y(tǒng)中的具體位置。

CORBA經(jīng)常被描述成一個(gè)“軟件總線”，因?yàn)樗且粋€(gè)基于軟件的通信接口，通過該接口來定位和訪問目標(biāo)對(duì)象。