基于SOPC的雷達多功能接口模塊的設計與實(shí)現

PLB總線(xiàn)接口主要完成視頻控制電路與系統PLB總線(xiàn)的符合IBM CoreConnect總線(xiàn)規范的無(wú)縫接口電路。VRAM切換控制電路完成系統對兩塊顯存讀／寫(xiě)控制的交替切換。PLB_EMC是Xilinx嵌入式開(kāi)發(fā)套件EDK自帶的PLB總線(xiàn)外部存儲器控制接口IP。VRAM_A和VRAM_B都是存儲視頻圖像數據的顯存，切換控制電路在任意時(shí)刻總是將1塊顯存掛接在PLB_EMC接口上，而從另一塊顯存讀出視頻圖像數據經(jīng)過(guò)調色板變換后輸出給D ／A產(chǎn)生要顯示的彩色圖像信號。修改顯示畫(huà)面時(shí)CPU通過(guò)PLB總線(xiàn)先對掛接在PLB_EMC接口上的VRAM_A進(jìn)行改寫(xiě)，同時(shí)用VRAM_B讀出的數據來(lái)完成顯示，然后通過(guò)設置控制寄存器切換到另一狀態(tài)，再用VRAM_A完成顯示，而對VRAM_B改寫(xiě)以使兩塊顯存數據保持相同，這樣系統讀／寫(xiě)顯存時(shí)就不會(huì )影響顯示了，同時(shí)VRAM切換控制電路可以設置為只對高8位、只對低8位和對16位這3種顯存存取方式，以此來(lái)實(shí)現顯存的快速存取和背景疊加顯示功能。
PAL視頻時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生顯示所需的時(shí)鐘、行場(chǎng)同步和消隱信號，提供給VRAM地址發(fā)生器子模塊，用于形成尋址外部顯存的地址。將FPGA內部的存儲器資源例化為一個(gè)128 K×4 b的ROM，然后將1幀時(shí)間長(cháng)度(40 ms)的信號設計成．coe格式文件作為ROM的初始化數據。
VRAM地址發(fā)生器就是根據PAL視頻時(shí)序發(fā)生器給出的行、場(chǎng)同步和消隱信號來(lái)產(chǎn)生讀顯存需要的地址，并與PAL制式信號時(shí)序同步。
彩色查找表的功能是將從顯存讀出的視頻圖像數據經(jīng)過(guò)查表處理后形成24位RGB彩色數字視頻提供給D／A變換輸出到顯示器顯示。查找表共512個(gè)單元，將其分為兩部分，0～255為第一個(gè)表，256～511為第二個(gè)表，顯存輸出的數字視頻要么通過(guò)第一個(gè)表，要么通過(guò)第二個(gè)表來(lái)轉換，不能同時(shí)，當數字視頻高8位為全0時(shí)，將使用低8位去索引第一張表，當高8位不為全0時(shí)，將使用高8位去索引第二張表，這樣系統可以由軟件來(lái)靈活地設置修改彩色查找表的內容從而實(shí)現多種分層和疊加的彩色顯示方式。

3 SoPC技術(shù)在設計中的應用
開(kāi)發(fā)采用Xilinx公司的EDK(嵌入式開(kāi)發(fā)套件)和ISE工具軟件。EDK工具包中集成了硬件平臺生成器(Platgen)、軟件平臺生成器(Libgen)、仿真模型生成器(Simgen)、軟件編譯器(Mb-gcc／ppc-gcc)和軟件調試工具(Mb-gdb／ppc-gdb)等，通過(guò)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境XPS，用戶(hù)可以調用上述所有工具，來(lái)完成嵌入式系統開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程。
可配置嵌入式系統的配置層面包括，處理器配置：如指令或數據緩沖配置，協(xié)處理器或硬件加速器；系統配置：如I／O外設選擇、定制、DMA選擇、存儲器外設選擇、定制等；用戶(hù)專(zhuān)用外設和電路：將專(zhuān)用電路設計成為用戶(hù)自定義的IP Core，然后在系統中添加調用來(lái)實(shí)現。用戶(hù)自定義的IP Core要求必須用HDL設計并滿(mǎn)足片內總線(xiàn)接口和EDK工程的規范，如有專(zhuān)門(mén)目錄結構和處理器外設定義文件(．MPD)、外設分析定義文件(．PAO)等。如果自定義的IP Core要具有軟件驅動(dòng)，那設計還要完全符合相應的總線(xiàn)底層驅動(dòng)接口規范?？傊畬oPC技術(shù)應用在接口模塊的設計中具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于接口模塊往往是實(shí)現專(zhuān)用功能的嵌入式計算機小系統，在芯片RAM資源可以滿(mǎn)足系統的設計要求的前提下，可以將系統存儲器都集成到FPGA內部，大大減小體積和功耗，減少芯片數量；硬件設計的更改可通過(guò)重新配置FPGA器件來(lái)實(shí)現，增加設計靈活性，降低設計風(fēng)險。

4 結語(yǔ)
由于FPGA內部集成的通信接口和IP Core的種類(lèi)的不斷豐富，使得在更多的應用領(lǐng)域使用SoPC技術(shù)進(jìn)行嵌入式系統設計已成為可能。該多功能接口模塊已成功地應用于實(shí)際產(chǎn)品中，取代了以往3個(gè)單獨的接口模塊，大大減小了體積，降低了功耗，在提高了性能的同時(shí)也提高了系統的可靠性，并為設計體積更小、性能更強的雷達接口模塊提供了發(fā)展方向。