论文部分内容阅读
随着当今电子信息时代嵌入式应用技术的不断发展,基于传统单片机实现的嵌入式系统面对很多复杂问题的解决方案上已经逐渐显得效率低下,成本过高。可编程片上系统SOPC(System On Programmable Chip)作为一种高效、灵活的嵌入式系统设计解决方案自此应运而生。本论文的课题内容来源于国家部委项目“某专用数字信号处理关键IP核的设计与实现”。脉冲多普勒雷达信号处理器作为雷达系统的核心部分,具备处理过程复杂,结构可复用,参数可配置等多个特征,因而使得对于雷达信号处理器的IP核功能仿真和整体样机实现工作难以开展。介于SOPC嵌入式系统的设计方案多变,功能强大并且设计周期成本合理的特点,本次课题配合软硬件系统设计方法学,以Xilinx公司的Zynq系列开发板为基础,提出了基于SOPC嵌入式设计方法的雷达信号处理样机的整体实现方案并且对于该样机系统的软件模块进行设计实现,使得雷达信号处理器设计功能得到全面直观的实现和仿真,也为后续的设计改良奠定基础。本文首先阐述嵌入式设计技术的发展现状以及多普勒雷达的发展和工作原理,着重论述SOPC设计技术的研究意义和发展趋势。其次,本文对于多普勒雷达信号处理器的工作流程进行分析,并对于Zynq系列开发板的体系架构进行深入的研究。然后,配合软硬件协同设计方法学,本文提出基于Zynq的雷达信号处理样机整体实现方案并对系统的软件模块设计框架进行论述,系统的软件模块有效实现通过软件高效地完成对于雷达信号处理系统硬件部分的工作控制和参数配置。整个模块分为信号收发控制和信号处理控制两大部分。信号收发控制部分基于Zynq系列开发板和AD9361射频板搭建出的嵌入式软件无线电平台设计了驱动和应用,实现了通过软件控制雷达信号收发的功能。信号处理部分针对信号处理的工作流程,并结合Zynq系列开发板体系结构的优点进行设计,有效实现对于系统硬件层信号处理部分的工作控制和参数配置。最后对于样机系统的软件模块进行了设计实现工作,主要包括系统驱动层,系统层,应用层三个层次的设计,驱动层设计包括主要包括信号收发模块以及信号处理模块的DMA数据传输控制驱动,信号处理部分参数配置驱动以及信号收发模块的SPI控制驱动的设计实现;系统层包括基于Zynq平台嵌入式Linux系统的建立以及位于Zynq上QT运行环境的构建;应用层基于系统的设计需求采用模块化设计方法实现,包括数据传输控制模块,参数配置模块,数据处理模块以及用户交互模块四个模块的设计实现。