一種基于FPGA／DSP的靈巧干擾平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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基于FPGA的控制軟件主要完成以下功能：
(1)程序加載
程序加載分為FPGA的程序加載和DSP的程序加載。FPGA的程序加載是指通過(guò)PCI總線來(lái)給FPGA加載程序。其加載路徑為：上位機(jī)→PCI總線 →FP-GA。DSP的程序加載是指通過(guò)HPI來(lái)給DSP加載信號(hào)處理程序。其加載路徑為：上位機(jī)→PCI總線→FP-GA→HPI口→DSP。
(2)ADC(DDC)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)
此過(guò)程是指FPGA把ADC(DDC)數(shù)據(jù)采集并保存在外部存儲(chǔ)器(SDRAM或SRAM)中以備FPGA和DSP處理的過(guò)程。其數(shù)據(jù)流路徑為：外部數(shù)據(jù)源→ADC→DDC(只進(jìn)行ADC時(shí)DDC省略)→FPGA→SDRAM或SRAM。
(3)數(shù)據(jù)的DMA操作
DMA用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)外部存儲(chǔ)器(SDRAM或SRAM)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能。DMA讀的數(shù)據(jù)流路徑是：外部存儲(chǔ)器→FPGA→DMA→上位機(jī)→二進(jìn)制文件。DMA發(fā)的數(shù)據(jù)流路徑是：上位機(jī)→DMA→FPGA→SDRAM。
(4)配置DDC和DUC
此過(guò)程是把DDC和DUC配置文件通過(guò)FPGA配置到AD6636和GC5016中。其配置路徑為：上位機(jī)→PCI總線→FPGA→DDC或DUC。
軟件設(shè)計(jì)采用Verilog硬件描述語(yǔ)言和模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191972.htm
圖4中，reg_proc模塊是軟件控制的核心部分。通過(guò)定義內(nèi)部寄存器接收上位機(jī)的控制字，給各模塊發(fā)出控制信息；pci_infe是FPGA與PCI 總線的接口模塊，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與上位機(jī)的信號(hào)交互；FPGA通過(guò)HPI口對(duì)DSP的程序加載，由hpi_infe模塊實(shí)現(xiàn)；adc_infe和dac infe實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的A／D輸入和D／A輸出功能；ddc_config和duc_config完成對(duì)DDC及DUC芯片的配置；ram_ctrl模塊實(shí)現(xiàn) FPGA對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)功能，包括SRAM和SDRAM的子模塊程序。此外，程序還設(shè)計(jì)了時(shí)鐘管理模塊clk_manage，用于產(chǎn)生全局時(shí)鐘及復(fù)位信號(hào)。
3 試驗(yàn)驗(yàn)證
為了驗(yàn)證平臺(tái)能否在程序控制下正確工作，本文編寫(xiě)了工作于DSP的8 192點(diǎn)FFT驗(yàn)證程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的FFT變換。
試驗(yàn)中設(shè)置DDC為70 MHz混頻，DUC 70 MHz中頻輸出，輸入信號(hào)為75 MHz正弦波。在FPGA／DSP程序加載和DDC／DUC配置完成后，首先進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)采集，把采集得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SRAM中，DSP與SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并在DSP中完成8 192點(diǎn)的FFT運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果保存于SDRAM中，經(jīng)DMA方式讀取到上位機(jī)硬盤(pán)形成二進(jìn)制文件。同時(shí)將混頻后的5 MHz單頻信號(hào)從SRAM讀出上變頻到70 MHz輸出。試驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。
由圖5可知，DMA輸出的FFT結(jié)果顯示處理的下變頻信號(hào)為5 MHz，等于預(yù)期值；圖6顯示5 MHz單頻信號(hào)經(jīng)上變頻后輸出為70 MHz中頻模擬信號(hào)。試驗(yàn)證明，平臺(tái)的軟硬件均能正確工作，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。
4 結(jié) 語(yǔ)
根據(jù)靈巧干擾平臺(tái)功能要求，設(shè)計(jì)了基于FPGA／DSP的硬件平臺(tái)，采用Verilog HDL及模塊化方法設(shè)計(jì)了硬件平臺(tái)的控制軟件。試驗(yàn)結(jié)果表明，靈巧干擾平臺(tái)構(gòu)成合理，硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)可靠，滿足了靈巧干擾平臺(tái)的功能要求，為靈巧干擾技術(shù)研究提供了硬件平臺(tái)支持，該平臺(tái)已成功應(yīng)用于工程項(xiàng)目。
評(píng)論