基于G4平臺的嵌入式VxWorks系統(tǒng)在雷達信號處理中的應(yīng)用

在一個CP I周期內(nèi)，第一個陰影部分表示當(dāng)前節(jié)點前42個主觸發(fā)周期內(nèi)A /D采樣完成后由FIFO的DMA傳數(shù)到節(jié)點內(nèi)存的時間，第二個陰影部分是后42個主觸發(fā)周期內(nèi)A /D采樣完成后由FIFO的DMA傳數(shù)到節(jié)點內(nèi)存的時間，但是由于采用DMA傳輸方式，不會占用CPU處理時間(除了中斷來時很短暫地打斷CPU的處理) ，相鄰節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸率比相對節(jié)點的傳輸率高。

任務(wù)劃分

劃分任務(wù)的原則是能夠在每個CPI周期內(nèi)實時的接收雷達終端控制命令，并能接收經(jīng)過A /D采樣的正交I、Q兩路回波信號，最后及時地把處理完成后的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)傳給雷達終端。節(jié)點1負(fù)責(zé)接收本節(jié)點的A /D采樣數(shù)據(jù)和進行數(shù)字信號處理，并把處理后的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)和節(jié)點2、3和4傳來的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)傳到VME空間，通知雷達終端及時取走數(shù)據(jù)。因此在節(jié)點1 上劃分為6個任務(wù):從節(jié)點4接收A /D采樣數(shù)據(jù)任務(wù)，優(yōu)先級最高； 接收節(jié)點2、3和4的目標(biāo)數(shù)據(jù)并能及時送給雷達終端的任務(wù)優(yōu)先級較高， 3個任務(wù)的優(yōu)先級相同；系統(tǒng)開機和模式轉(zhuǎn)換時查詢命令任務(wù)的優(yōu)先級次高，能及時響應(yīng)命令并能送給節(jié)點4，重新對ICS - 554進行新的工作模式的配置；信號處理任務(wù)的優(yōu)先級最低，它能保證本節(jié)點數(shù)字信號處理完成的同時，不會影響其它任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。

節(jié)點4主要完成管理ICS - 554 A /D數(shù)據(jù)采集和查詢模式碼。數(shù)據(jù)采集任務(wù)配置ICS - 554 AD傳送采集后的數(shù)據(jù)到本節(jié)點和其它節(jié)點，并通知它們開始處理數(shù)據(jù)，該任務(wù)的優(yōu)先級最高；模式切換任務(wù)在模式切換時，接收節(jié)點1發(fā)來的控制命令并根據(jù)模式碼對A /D進行編程控制，該任務(wù)的優(yōu)先級次高；信號處理任務(wù)保證節(jié)點4在接收到新的一幀數(shù)據(jù)來之前必須完成前一幀數(shù)據(jù)處理，每個CPI周期內(nèi)，A /D每采集44個主觸發(fā)周期的數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生的中斷要打斷信號處理任務(wù)2次，造成該任務(wù)切換頻繁，信號處理時間拉長，因此編寫算法程序時一定要考慮節(jié)約處理時間，最后向節(jié)點1發(fā)中斷請求，通過DMA方式把目標(biāo)數(shù)據(jù)傳給節(jié)點1，再傳給雷達終端，該任務(wù)的優(yōu)先級最低。

節(jié)點2和 3接收A /D 數(shù)據(jù)采集任務(wù)的優(yōu)先級最高，并在此任務(wù)中查詢模式碼。信號處理任務(wù)的優(yōu)先級最低，處理完成后的目標(biāo)數(shù)據(jù)通過DMA方式傳到節(jié)點1，再傳給雷達終端。該雷達信號處理涉及多種工作模式，這里只介紹了一種簡單工作模式任務(wù)劃分，其它模式的任務(wù)劃分不在此贅述。

開發(fā)中應(yīng)注意的主要問題

在開發(fā)過程中，由于采用了RMP庫，它與ICS -554的驅(qū)動程序沖突，導(dǎo)致ICS - 554不能正常工作，并且RMP庫的通用性強，占用的系統(tǒng)資源多，實時性也相對較差。在實際應(yīng)用中作者根據(jù)具體開發(fā)的需要充分利用G4節(jié)點間中斷握手和共享內(nèi)存的特點，開發(fā)了適合自己的節(jié)點間通信庫，提高了資源的利用率并降低了通信時間，提高了數(shù)字信號處理實時處理能力。

數(shù)字信號處理庫最好選用IXLibs- AV，該庫和VSIPL庫都針對MPC7410的AltiVec技術(shù)進行優(yōu)化編寫的。IXL ibs- AV 庫函數(shù)涉及矢量運算更底層些，處理速度比VSIPL 更快，但對程序員的要求較高； VSIPL 庫通用性較高，對程序要求低，但是處理速度較慢，并且在運行過程中， VSIPL 庫有時會把G4板上引導(dǎo)FALSH中的引導(dǎo)程序沖掉，導(dǎo)致G4板不能啟動。

節(jié)點間的通信盡量采用“寫”方式，寫數(shù)速度比讀數(shù)速度快；并且往相鄰節(jié)點寫數(shù)速度比相對節(jié)點寫數(shù)快， ICS - 554的DMA引擎從F IFO傳輸數(shù)據(jù)到本節(jié)點速度最快；節(jié)點間通信時避免總線沖突。

G4板上各個節(jié)點的處理程序最好是獨立、不相同的，不但占有的系統(tǒng)資源少而且處理速度快； 4個節(jié)點處理程序既可以從節(jié)點1上的User Flash中引導(dǎo)，也可以從各自的User Flash中引導(dǎo)。G4板元器件密度大，發(fā)熱量大， G4板的散熱處理是平臺穩(wěn)定、可靠工作的前提條件。

結(jié)束語

通過G4硬件平臺和搶占式多任務(wù)VxWorks實時操作系統(tǒng)的結(jié)合使用，成功地實現(xiàn)了某雷達系統(tǒng)的實時數(shù)字信號處理，這種解決方案也可在聲納、通信等要求極高的數(shù)字信號處理領(lǐng)域中推廣使用。