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設(shè)計分享:建立在SmartModule上的雷達嵌人式計算機

發(fā)布時間:2014-10-10 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】現(xiàn)代雷達計算機要求具備功能強、體積小、易維護得特點,為適應(yīng)社會發(fā)展需要,本文中提出了一種采用SmartModule模塊、大規(guī)模FPGA和專用集成電路制作而成的雷達嵌入式計算機。這個系統(tǒng)具備系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡單、組成板卡少、數(shù)據(jù)交換率高、可靠性高、單板功能強、可擴展性強、成本低的特點。
 
傳統(tǒng)的艦載雷達計算機系統(tǒng)通常采用雙機(A,B)體制,A機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤、數(shù)據(jù)解算,是任務(wù)計算機。B機則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的顯示和操控、雷達綜合態(tài)勢、操作接口,是人機接口計算機。雙機通過共享存儲區(qū)交換數(shù)據(jù)。在這種系統(tǒng)中,雙機都采用軍用加固機,A機與雷達接口板、天線方位接口板等相連,而B機需要控制操作多種接口板卡,如顯示接口板、對外接口板、數(shù)據(jù)存儲板、網(wǎng)絡(luò)接口板等。同時系統(tǒng)中還存在各種用于控制雷達分機的小系統(tǒng),如伺服系統(tǒng);提供艦艇經(jīng)緯度信息的GPS系統(tǒng),這些小系統(tǒng)與B機之間通過串口進行通信??梢姡瑐鹘y(tǒng)計算機系統(tǒng)組成板卡多、各板卡功能單一、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、且數(shù)據(jù)交換效率低,在多批目標(biāo)的情況下,可能無法完成數(shù) 據(jù)交換與跟蹤結(jié)算。
 
計算機系統(tǒng)的組成與實現(xiàn)
 
新的計算機系統(tǒng)由2個單板計算機組成。任務(wù)計算機與人機接口計算機的硬件構(gòu)成完全相同,他們通過內(nèi)部不同的軟件來完成各自的功能。任務(wù)計算機主要通過FPGA雷達接口采集數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行目標(biāo)檢測錄取,跟蹤解算。由于采用了高速CPU與大規(guī)模FPGA,極大地提高了數(shù)據(jù)的處理能力與速度。人機接口計算機負(fù)責(zé)光柵顯示控制、雷達操控、數(shù)據(jù)存儲、同時完成各種對外接口的操作。任務(wù)計算機與人機接口計算機通過雙口RAM、網(wǎng)絡(luò)或高速總線進行數(shù)據(jù)交換。
如圖1所示,計算機板由SmartModule計算機模塊、顯示接口、對外接口、雷達操控、電子盤、網(wǎng)絡(luò)、雙口RAM、FPGA等部分構(gòu)成。很明顯,與老的系統(tǒng)相比,新系統(tǒng)的組成板卡大大減少,集成度增強,原來很多接口板的功能現(xiàn)在全部和并在一塊計算機板上,這樣提高了系統(tǒng)的可靠性與易維護性,由于采用了網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)對外通信效率大大提高。
 
設(shè)計分享:建立在SmartModule上的雷達嵌人式計算機 
 
基于SmartModule的計算機板的設(shè)計簡介
 
SmartModule雖然兼容PC/AT系統(tǒng),但其本身的功能還不完備,還需要進行相應(yīng)的擴充,才能滿足作為雷達計算機的嵌入式應(yīng)用。基于SmartModule的計算機板主要包含以下部分:SmartModuleP5PC-266模塊、雷達操控接口、顯示接口、電子盤、雙口RAM、對外接口、網(wǎng)絡(luò)接口、中斷擴展等。
 
下面簡要介紹其主要部分:
 
(1)電子盤 大容量的存儲空間是進行系統(tǒng)軟件安裝、程序調(diào)試、數(shù)據(jù)存儲所必需的,因此系統(tǒng)采用M-system公司的DOC2000系列電子盤進行擴展,存儲容量2M~1GB。DOC系列電子盤尺寸小、接口簡單、容量大,已成為嵌入式應(yīng)用的首選存儲類型。DOC2000外觀如圖2所示。
 
設(shè)計分享:建立在SmartModule上的雷達嵌人式計算機
圖2:DOC2000外觀圖
 
(2)對外接口 為了和其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊與操控,如GPS設(shè)備、導(dǎo)彈指揮儀、平臺羅徑、記程儀、觸摸屏、鼠標(biāo)等。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)沒有普遍應(yīng)用時,保留多個串、井口供用戶使用是必須的。因此系統(tǒng)采用TI公司的TLl6C554芯片在板上擴展了8個RS232/422串口。
(3)網(wǎng)絡(luò)接口 采用Intel公司的82559雙冗余的10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡是本系統(tǒng)的一個亮點。
(4)中斷擴展 由于SmartModule模塊本身具有16級中斷,而且他內(nèi)部又使用了其中的大部分中斷,對用戶而言,可用的中斷數(shù)目較少,因此要對中斷進行擴充。系統(tǒng)采用FPGA對中斷進行了擴展。
(5)FPGA 完成雷達接口、數(shù)據(jù)檢測錄取、譯碼、中斷擴展等功能。大規(guī)模的可編程邏輯器件的使用大大節(jié)省了空間,提高了效率。
 
SmartModule模塊簡介
 
SmartModule模塊是小型化單片PC系統(tǒng)單元,類似現(xiàn)今世界流行的單芯片系統(tǒng) SOC(SystemOnChip),與標(biāo)準(zhǔn)PC/AT兼容。他具有模塊化、系列化、結(jié)構(gòu)小巧、功能強大、易于后期加固、散熱處理等特點。
 
實際設(shè)計中采用SmartModuleP5PC-266模塊,外觀如圖3所示。
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具體技術(shù)指標(biāo)如下:
 
處理器:P5 266MHz;電源:5 V;Cache:256K;內(nèi)存:64M;兩個串口:COMl,COM2;一個并口:LPTl;一個軟驅(qū)接口;兩個EIDE接口;兩個USB接口;PS/2鼠標(biāo)接口;IrDA接口;看門狗功能;定時器功能;鍵盤控制器;顯示接口:69000具有2M顯存;聲卡;支持兩種總線;ISA和PCI;外形尺寸:85X66X14mm。

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