設計分享:建立在SmartModule上的雷達嵌人式計算機
發布時間:2014-10-10 責任編輯:echolady
【導讀】現代雷達計算機要求具備功能強、體積小、易維護得特點,為適應社會發展需要,本文中提出了一種采用SmartModule模塊、大規模FPGA和專用集成電路製作而成的雷達嵌入式計算機。這個係統具備係統組成結構簡單、組成板卡少、數據交換率高、可靠性高、單板功能強、可擴展性強、成本低的特點。
傳統的艦載雷達計算機係統通常采用雙機(A,B)體製,A機負責數據采集、數據跟蹤、數據解算,是任務計算機。B機則負責數據的顯示和操控、雷達綜合態勢、操作接口,是人機接口計算機。雙機通過共享存儲區交換數據。在這種係統中,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機需要控製操作多種接口板卡,如顯示接口板、對外接口板、數據存儲板、網絡接口板等。同時係統中還存在各種用於控製雷達分機的小係統,如伺服係統;提供艦艇經緯度信息的GPS係統,這些小係統與B機之間通過串口進行通信。可見,傳統計算機係統組成板卡多、各板卡功能單一、係統組成結構複雜、可靠性差、且數據交換效率低,在多批目標的情況下,可能無法完成數 據交換與跟蹤結算。
計算機係統的組成與實現
新的計算機係統由2個ge單dan板ban計ji算suan機ji組zu成cheng。任ren務wu計ji算suan機ji與yu人ren機ji接jie口kou計ji算suan機ji的de硬ying件jian構gou成cheng完wan全quan相xiang同tong,他ta們men通tong過guo內nei部bu不bu同tong的de軟ruan件jian來lai完wan成cheng各ge自zi的de功gong能neng。任ren務wu計ji算suan機ji主zhu要yao通tong過guoFPGA雷達接口采集數據,並對數據進行目標檢測錄取,跟蹤解算。由於采用了高速CPU與大規模FPGA,極大地提高了數據的處理能力與速度。人機接口計算機負責光柵顯示控製、雷達操控、數據存儲、同時完成各種對外接口的操作。任務計算機與人機接口計算機通過雙口RAM、網絡或高速總線進行數據交換。
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、網絡、雙口RAM、FPGAdengbufengoucheng。henmingxian,yulaodexitongxiangbi,xinxitongdezuchengbankadadajianshao,jichengduzengqiang,yuanlaihenduojiekoubandegongnengxianzaiquanbuhebingzaiyikuaijisuanjibanshang,zheyangtigaolexitongdekekaoxingyuyiweihuxing,youyucaiyonglewangluo,xitongduiwaitongxinxiaolvdadatigao。
基於SmartModule的計算機板的設計簡介
SmartModule雖然兼容PC/AT係統,但其本身的功能還不完備,還需要進行相應的擴充,才能滿足作為雷達計算機的嵌入式應用。基於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、網絡接口、中斷擴展等。
下麵簡要介紹其主要部分:
(1)電子盤 大容量的存儲空間是進行係統軟件安裝、程序調試、數據存儲所必需的,因此係統采用M-system公司的DOC2000係列電子盤進行擴展,存儲容量2M~1GB。DOC係列電子盤尺寸小、接口簡單、容量大,已成為嵌入式應用的首選存儲類型。DOC2000外觀如圖2所示。

圖2:DOC2000外觀圖
(2)對外接口 為了和其他設備進行數據通訊與操控,如GPS設備、導彈指揮儀、平台羅徑、記程儀、觸摸屏、鼠標等。在當前網絡沒有普遍應用時,保留多個串、井口供用戶使用是必須的。因此係統采用TI公司的TLl6C554芯片在板上擴展了8個RS232/422串口。
(3)網絡接口 采用Intel公司的82559雙冗餘的10/100M自適應網卡是本係統的一個亮點。
(4)中斷擴展 由於SmartModule模塊本身具有16級中斷,而且他內部又使用了其中的大部分中斷,對用戶而言,可用的中斷數目較少,因此要對中斷進行擴充。係統采用FPGA對中斷進行了擴展。
(5)FPGA 完成雷達接口、數據檢測錄取、譯碼、中斷擴展等功能。大規模的可編程邏輯器件的使用大大節省了空間,提高了效率。
SmartModule模塊簡介
SmartModule模塊是小型化單片PC係統單元,類似現今世界流行的單芯片係統 SOC(SystemOnChip),與標準PC/AT兼容。他具有模塊化、係列化、結構小巧、功能強大、易於後期加固、散熱處理等特點。
實際設計中采用SmartModuleP5PC-266模塊,外觀如圖3所示。

具體技術指標如下:
處理器:P5 266MHz;電源:5 V;Cache:256K;內存:64M;兩個串口:COMl,COM2;一個並口:LPTl;一個軟驅接口;兩個EIDE接口;兩個USB接口;PS/2鼠標接口;IrDA接口;看門狗功能;定時器功能;鍵盤控製器;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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