基于高速DSP的雷达数据处理通用平台设计

摘要

在现代雷达系统中，雷达信息处理包括雷达信号处理和雷达数据处理。雷达数据处理是雷达信号处理的后处理过程，可以提供每个感兴趣目标的位置、速度、机动情况和属性识别。多功能通用雷达数据处理系统是利用同一个硬件平台来进行包括目标跟踪、目标识别、数据融合、雷达成像等多种雷达数据的高速处理。 本论文针对上述问题，以TMS320C6727 DSP为核心，研制出一个可以有效实现此功能的通用平台，对其中的数据交换，数据控制等硬件设计方面，以及如何保证高速频率下的信号完整性与信号兼容性问题作了创新性和探索性的研究。本文的主要工作如下： 1．针对雷达数据处理的特点，对TI公司的高端浮点DSP TMS320C6727的性能与内部结构进行了研究，证明其能很好的满足本次设计中雷达数据处理能力的要求，并详细介绍了本次设计需要用到的DSP功能与接口。 2．根据课题的需要，设计出各个硬件组件的接口、原理图，并针对此系统设计的难点：数据交换方式与数据共享方式进行了大量研究，设计出一个具有高效数据共享能力与高效数据交换能力的雷达数据处理系统，并运用现代电路理论证明此系统读写时序与控制时序的可操作性。 3．本文针对现代高速PCB设计中所面临的挑战，运用现代高速PCB设计技术结合硬件仿真技术对此系统关键网络的拓扑结构进行硬件仿真，针对其存在的信号完整性和电磁兼容性问题，提出了具体的解决方法。经过修改后的电路仿真证明其能够满足信号完整性和电磁兼容性的要求，大大的优化了此次的硬件平台的稳定性与准确性。 4．对硬件进行调试，在此硬件系统上进行系统的软件开发，包括CPLD的逻辑控制，DSP的BootLoad程序等，并在运行多目标跟踪的交互式多模IMM滤波算法时有很好的效果。 综上所述，本文在融合了现代DSP技术与高速PCB的设计技术的条件下，研发出一个具有很高性能的多功能通用雷达数据处理平台，在实际工程中得到了良好的应用，在现代军事的高融合性，高实时性的发展要求的情况下，此次研究具有很大的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2 DSP的发展及应用状况简介

1.3本论文做的主要工作

第二章TMS320C6727 DSP介绍

2.1 TMS320C6727简介

2.2 TMS320C6727的体系结构

2.3 CPU结构概述

2.4片内存储器结构

2.5高性能的Crossbar Switch

2.6外部存储器接口(EMIF)

2.7 32bit EMIF的主要特点

2.8 EMIF的时钟控制

2.9 EMIF的访问资源

2.10 EMIF地址线扩展

2.11TMS320C6727的UHPI接口

2.12 UHPI的工作模式

2.13数据移动加速器(dMAX)

第三章系统硬件设计与实现

3.1硬件设计概述

3.2异步器件FLASH的接口设计

3.2.1异步接口概述

3.2.2异步接口工作模式的选择

3.2.3 DSP与Flash的接口设计

3.2.4对FLASH的操作与参数设置

3.3同步器件SDRAM接口设计与实现

3.3.1同步接口概述

3.3.2对SDRAM的操作与参数设置

3.4 DSP与QuadPortRAM之间的通信

3.4.1 IDT70V5388 1Mb 64k x 18概述

3.4.2 QuadPortRAM的中断通讯功能

3.4.3 QuadPortRAM地址记数器的控制

3.4.4 QuadPortRAM数据宽度与深度扩展方法

3.4.5 QuadPortRAM通讯方式介绍

3.5 TMS320C6727与上位机间的通讯

3.6 DSP或dMAX与主机之间的中断操作

3.6.1 DSP对主机的中断操作

3.6.2主机对DSP或dMAX的中断操作

3. 7系统电源与时钟管理

3.7.1电源转换电路设计

3.7.2电源监控电路和复位电路的设计

3.8时钟选择与设计(可编程时钟芯片)

3.8.1时钟电源设计

3.8.2系统时钟控制设计

3.9其他设计

3.9.1 JTAG接口设计

3.9.2外部通用中断信号的产生

3.9.3硬件设计中需要注意的事项

第四章高速PCB中信号完整性与电磁兼容仿真分析

4.1高速电路的定义与高速信号的确定

4.2高速数字信号完整性设计与分析

4.2.1高速PCB端接技术

4.2.2减小反射的设计方法

4.3串扰噪声的模型以及计算

4.3.1减小串扰的设计方法

4.4电磁兼容性(EMC)及其设计方法

4.4.1电磁兼容性(EMC)

4.4.2抑制电磁干扰的高速PCB设计原则

4.4.3信号完整性和电磁兼容性的联系

4.5高速数字电路的仿真分析方法

4.6本次设计中关键网络的仿真分析及解决方法

4.6.1设计中的关键网络仿真

第五章系统硬件调试与软件设计实现

5.1 CCS简介

5.2 TMS320C6727的自动引导方式与实现

5.2.1引导模式(boot mode)

5.2.2 AIS数据格式

5.3系统硬件调试

5.3.1硬件静态测试

5.3.2上电测试

5.3.3 PC与DSP之间的JTAG接口通讯测试

5.3.4 DSP对SDRAM的读写程序调试

5.3.5 DSP对FLASH的读写程序调试

5.4交互式多模IMM滤波算法

5.4.1交互作用多模型(IMM)算法原理

第六章结束语

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果