SOPC在干擾系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　受分布式干擾系統(tǒng)體積和電源能量的限制，其網(wǎng)絡(luò)通信必須采用猝發(fā)通信的方式，這就對(duì)嵌入式網(wǎng)關(guān)微處理器的處理能力提出了更高的要求。MicroBlaze微處理器的總線是其優(yōu)于其他同類CPU的重要部分，每種總線都有鮮明的特點(diǎn)和明確的外設(shè)。只有合理使用不同的總線來訪問不同的外設(shè)，且正確地協(xié)調(diào)這些總線的工作，才能最大限度地發(fā)揮MicroBlaze的優(yōu)勢(shì)。因此，SoPC的片上總線設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

　　在本文設(shè)計(jì)的分布式干擾系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)中，SysACE CF卡、中斷控制INTC、GPIO和串口UART與MieroBlaze處理器之間只進(jìn)行參數(shù)傳遞，對(duì)速度要求不高，因此使用PLB總線與MieroBlaze處理器和多端口內(nèi)存控制器（Multi Port Memory Controller，MPMC）相連；MPMC與Mic-roBlaze處理器之間使用XCL相連。自定義IP核FFT輸出信號(hào)的頻譜數(shù)據(jù)，對(duì)傳輸速度要求很高，因此使用FSL總線與MicroBlaze內(nèi)部通用寄存器直接相連。DDC輸出信號(hào)的時(shí)域數(shù)據(jù)，對(duì)傳輸速度要求最高；為滿足傳輸速度要求，本文參照以太網(wǎng)控制器Soft TEMAC開發(fā)了XPS_LL_Exam-ple IP核，通過該IP核的LocalLink接口將信號(hào)的時(shí)域數(shù)據(jù)傳輸?shù)組PMC中進(jìn)行處理。分布式干擾系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)片上總線設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　2.3 SOPC的實(shí)現(xiàn)

　　本文設(shè)計(jì)的SoPC是利用Xilinx公司的嵌入式開發(fā)套件（Embedded Development Kit，EDK）實(shí)現(xiàn)的。EDK集成了硬件平臺(tái)產(chǎn)生器、軟件平臺(tái)產(chǎn)生器、仿真模型生成器、軟件編譯器和軟件調(diào)試等工具。用戶使用EDK可以對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行任意的添加和裁減，同時(shí)可以方便地添加自定義的IP核，極大地方便了開發(fā)過程，提高設(shè)計(jì)效率。本文利用EDK實(shí)現(xiàn)圖2所示的各功能部件IP核的添加，并實(shí)現(xiàn)了IP核的地址分配和總線架構(gòu)、外設(shè)接口的連接。

　　3 分布式干擾系統(tǒng)中嵌入式網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)

　　分布式干擾系統(tǒng)中嵌入式網(wǎng)關(guān)的軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。EDK集成了軟件平臺(tái)產(chǎn)生器、軟件編譯器和軟件調(diào)試等工具，因此，軟件設(shè)計(jì)也在EDK進(jìn)行。

　　3.1 嵌入式操作系統(tǒng)的選用

　　嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式軟件技術(shù)的核心，介于嵌入式系統(tǒng)硬件和應(yīng)用程序之間，負(fù)責(zé)調(diào)度并管理應(yīng)用程序，完成對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件的控制和操作。嵌入式操作系統(tǒng)的選用主要考慮實(shí)時(shí)、高可靠、低功耗、可抑制性和兼容性、軟件開發(fā)難易等因素。本文主要是對(duì)分布式干擾系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，因此選擇較為簡單的Xilkernel操作系統(tǒng)。

　　Xilkernel是Xilinx公司提供的用于EDK系統(tǒng)的小型、模塊化的嵌入式操作系統(tǒng)。Xilkernel的內(nèi)核完整，且占用CPU資源較少，運(yùn)行速度快，是中小型設(shè)計(jì)的理想操作系統(tǒng)。Xilkernel本身不帶有文件處理系統(tǒng)和TCP／IP協(xié)議棧，但與LwIP庫和Treck協(xié)議棧具有良好的接口，加上文件系統(tǒng)支持庫LibXil MFS，可形成較為復(fù)雜的嵌入式操作系統(tǒng)。

　　首先，在EDK的軟件平臺(tái)設(shè)置中選擇Xilkernel，并選擇相應(yīng)的文件系統(tǒng)和TCP／IP協(xié)議棧，本文選擇xilfatfs文件系統(tǒng)和lwip130協(xié)議棧。然后在操作系統(tǒng)和庫函數(shù)界面對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行配置，主要進(jìn)行輸入／輸出、線程和計(jì)時(shí)器的設(shè)置。最后執(zhí)行產(chǎn)生庫函數(shù)和BSPs文件，即可生成與嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)相匹配的嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境。

　　 3.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)

　　分布式干擾系統(tǒng)中嵌入式網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)為偵察信號(hào)時(shí)域和頻域數(shù)據(jù)，直接影響著網(wǎng)絡(luò)通信的效率，因此，本文只對(duì)偵察信號(hào)時(shí)域和頻域數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行檢測(cè)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序采用順序執(zhí)行的結(jié)構(gòu)方式。為了能夠響應(yīng)外圍設(shè)備的中斷請(qǐng)求，在程序中為多個(gè)外圍設(shè)備提供了相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的流程圖如圖3所示。