基于TMS320C6202的主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)信號(hào)處理系統(tǒng)的研制

來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用; 作者：楊文華 謝 民 賈金鎖
摘要：介紹了一種適用于主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)實(shí)時(shí)信號(hào)處理的多處理器并行處理系統(tǒng)。論述了實(shí)際系統(tǒng)中信號(hào)處理器的軟硬件結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)，針對(duì)主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)信息處理算法的特點(diǎn)和要求，充分利用了TMS320C6202芯片的軟硬件資源，如DMA、中斷、多通道串口、擴(kuò)展總線等。經(jīng)過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)表明，該處理機(jī)能朗好地完成主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)的處理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：DSP TMS320C6202 主被動(dòng) 雷達(dá) 信號(hào)處理
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益復(fù)雜化，單一制導(dǎo)方式已經(jīng)不能很好地滿足在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下具有良好的戰(zhàn)術(shù)性能的要求。單純采用主動(dòng)或單純采用被動(dòng)制導(dǎo)都存在一定的總是，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需求。主動(dòng)跟蹤適用范圍廣、信息量大，但一旦受到復(fù)雜電子系統(tǒng)的干擾，其工作性能將受到影響，甚至完全失去工作能力；而被動(dòng)制導(dǎo)的角通道精度較高，但缺乏距離分量。因此采用主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)可以彌補(bǔ)單一制導(dǎo)技術(shù)的缺陷，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)信息的綜合利用使整個(gè)系統(tǒng)在性能上取得互補(bǔ)，從而提高系統(tǒng)總的性能指標(biāo)。
在主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)中，背景復(fù)雜、目標(biāo)較我，為了有效地從復(fù)雜背景中檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)，必須采用羅復(fù)雜的算法；為了滿足復(fù)雜算法的實(shí)時(shí)性要求，需要選用一款高速的DSP芯片進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前TI公司的高速定點(diǎn)DSP芯片中，速度最快的是TMS320C64X系列，但TMS320C64X系列現(xiàn)在只有商業(yè)級(jí)芯片，不能滿足制導(dǎo)信號(hào)處理的環(huán)境，因此選用TMS320C6202，它最高能工作在250MHz的主頻下，峰值處理速度可以達(dá)到2000MIPS。

1 處理機(jī)功能及結(jié)構(gòu)
處理機(jī)功能如下：
根據(jù)上位機(jī)提供的目標(biāo)距離、角度預(yù)定信息，對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行搜索。
能從多目標(biāo)環(huán)境中分選識(shí)別多個(gè)目標(biāo)。
能對(duì)目標(biāo)的角度、距離進(jìn)行跟蹤并具有抗干擾功能。
處理機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
整個(gè)信號(hào)處理器由兩塊信號(hào)處理板和一塊電源板組成，分別完成主動(dòng)通道的信號(hào)處理及主被動(dòng)的數(shù)據(jù)融合、被動(dòng)通道的信號(hào)處理主整個(gè)系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生。兩塊信號(hào)處理板之間通過(guò)同步串口通訊。另外，主動(dòng)信號(hào)處理板產(chǎn)生的時(shí)鐘和定時(shí)信號(hào)通過(guò)軟線提供給被動(dòng)信號(hào)處理板。

2 系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)
2.1 信息處理系統(tǒng)原理框圖
信號(hào)處理機(jī)原理框圖如圖2所示。主要工作通道有兩個(gè)：主動(dòng)通道和被動(dòng)通道。主動(dòng)通道完成波門(mén)內(nèi)的目標(biāo)檢測(cè)，被動(dòng)通道則在全程上完成干擾檢測(cè)。然后對(duì)主、被動(dòng)通道檢測(cè)到的信息進(jìn)行融合，再對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。
2.2 信息處理系統(tǒng)硬件組成
2.2.1 主動(dòng)信號(hào)處理板
主動(dòng)信號(hào)處理板主要完成雷達(dá)回波信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)的搜索跟蹤、主被動(dòng)的數(shù)據(jù)融合以及各種定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生。主動(dòng)信號(hào)處理板的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
主動(dòng)信號(hào)處理板采用兩片TMS320C6202，在圖中標(biāo)準(zhǔn)為DSP0和DSP1。兩片DSP的周邊除了最小系統(tǒng)所必需的時(shí)鐘、復(fù)位電路、調(diào)試JTAG口外，還外掛了SBSRAM以提高系統(tǒng)的存儲(chǔ)容易，另外還有用來(lái)固化系統(tǒng)運(yùn)行程序的引導(dǎo)FLASH。DSP1主要完成數(shù)據(jù)要集預(yù)處理任務(wù)，所以它的擴(kuò)展總線上連接了六片同步FIFO，用來(lái)存儲(chǔ)A/D采樣后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)；DSP0則主要完成數(shù)據(jù)融合和控制的任務(wù)，故其EMIF總線上連接了低速A/D、低速D/A、異步串口，用來(lái)接收和輸出天線角度信息及控制信號(hào)。兩片DSP之間則通過(guò)64KB的高速雙口RAM和McBSP交換數(shù)據(jù)信息。雙口RAM的采用是考慮到它具有兩套數(shù)據(jù)和地址總線，非常適合作為系統(tǒng)之間的接口存儲(chǔ)器?？偟膩?lái)說(shuō)，這種設(shè)計(jì)可以減小單個(gè)DSP信號(hào)處理負(fù)擔(dān)，同時(shí)使得整個(gè)系統(tǒng)擁有一定的處理裕量。
TMS320C6202的EMIF總線上需要訪問(wèn)很多器件，其中一些器件的信號(hào)電平和TMS320C6202并不匹配，再加上不同速度器件的混合訪問(wèn)，所以在實(shí)際系統(tǒng)中需要考慮如何分配EMIF存儲(chǔ)空間以及加入適當(dāng)?shù)木彌_隔離的問(wèn)題。這里以DSP0的外部存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)圖4。
TMS320C6202整個(gè)EMIF外部空間最大容易為64MB，處理器內(nèi)部將它分成四個(gè)子空間，并對(duì)每個(gè)子空間提供獨(dú)立的選通信號(hào)，也就是圖4中標(biāo)注的CE0～CE3。
當(dāng)處理器設(shè)置為ROM引導(dǎo)時(shí)，上電后首先從CE1空間讀取64KB數(shù)據(jù)到地址0處，然后程序從地址0處開(kāi)始執(zhí)行，所以引導(dǎo)FLASH必須配置在CE1地址空間。EPM7128的選通信號(hào)則通過(guò)高位地址譯碼獲得。

對(duì)于CE2空間，通過(guò)EPLD地址譯驪將該空間進(jìn)一步細(xì)化，分配給三個(gè)低速器件。
這樣分配地址空間是基于如下一些考慮：
（1）由于TMS320C6202只能對(duì)每個(gè)地址空間統(tǒng)一地設(shè)置訪問(wèn)器件類型和訪問(wèn)時(shí)序，所以設(shè)計(jì)時(shí)盡可能將訪問(wèn)速度