基于G4平臺的嵌入式VxWorks系統在雷達信號處理中的應用

在一個(gè)CP I周期內，第一個(gè)陰影部分表示當前節點(diǎn)前42個(gè)主觸發(fā)周期內A /D采樣完成后由FIFO的DMA傳數到節點(diǎn)內存的時(shí)間，第二個(gè)陰影部分是后42個(gè)主觸發(fā)周期內A /D采樣完成后由FIFO的DMA傳數到節點(diǎn)內存的時(shí)間，但是由于采用DMA傳輸方式，不會(huì )占用CPU處理時(shí)間(除了中斷來(lái)時(shí)很短暫地打斷CPU的處理) ，相鄰節點(diǎn)的數據傳輸率比相對節點(diǎn)的傳輸率高。

任務(wù)劃分

劃分任務(wù)的原則是能夠在每個(gè)CPI周期內實(shí)時(shí)的接收雷達終端控制命令，并能接收經(jīng)過(guò)A /D采樣的正交I、Q兩路回波信號，最后及時(shí)地把處理完成后的目標信息數據傳給雷達終端。節點(diǎn)1負責接收本節點(diǎn)的A /D采樣數據和進(jìn)行數字信號處理，并把處理后的目標信息數據和節點(diǎn)2、3和4傳來(lái)的目標信息數據傳到VME空間，通知雷達終端及時(shí)取走數據。因此在節點(diǎn)1 上劃分為6個(gè)任務(wù):從節點(diǎn)4接收A /D采樣數據任務(wù)，優(yōu)先級最高； 接收節點(diǎn)2、3和4的目標數據并能及時(shí)送給雷達終端的任務(wù)優(yōu)先級較高， 3個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級相同；系統開(kāi)機和模式轉換時(shí)查詢(xún)命令任務(wù)的優(yōu)先級次高，能及時(shí)響應命令并能送給節點(diǎn)4，重新對ICS - 554進(jìn)行新的工作模式的配置；信號處理任務(wù)的優(yōu)先級最低，它能保證本節點(diǎn)數字信號處理完成的同時(shí)，不會(huì )影響其它任務(wù)的數據傳輸。

節點(diǎn)4主要完成管理ICS - 554 A /D數據采集和查詢(xún)模式碼。數據采集任務(wù)配置ICS - 554 AD傳送采集后的數據到本節點(diǎn)和其它節點(diǎn)，并通知它們開(kāi)始處理數據，該任務(wù)的優(yōu)先級最高；模式切換任務(wù)在模式切換時(shí)，接收節點(diǎn)1發(fā)來(lái)的控制命令并根據模式碼對A /D進(jìn)行編程控制，該任務(wù)的優(yōu)先級次高；信號處理任務(wù)保證節點(diǎn)4在接收到新的一幀數據來(lái)之前必須完成前一幀數據處理，每個(gè)CPI周期內，A /D每采集44個(gè)主觸發(fā)周期的數據后，產(chǎn)生的中斷要打斷信號處理任務(wù)2次，造成該任務(wù)切換頻繁，信號處理時(shí)間拉長(cháng)，因此編寫(xiě)算法程序時(shí)一定要考慮節約處理時(shí)間，最后向節點(diǎn)1發(fā)中斷請求，通過(guò)DMA方式把目標數據傳給節點(diǎn)1，再傳給雷達終端，該任務(wù)的優(yōu)先級最低。

節點(diǎn)2和 3接收A /D 數據采集任務(wù)的優(yōu)先級最高，并在此任務(wù)中查詢(xún)模式碼。信號處理任務(wù)的優(yōu)先級最低，處理完成后的目標數據通過(guò)DMA方式傳到節點(diǎn)1，再傳給雷達終端。該雷達信號處理涉及多種工作模式，這里只介紹了一種簡(jiǎn)單工作模式任務(wù)劃分，其它模式的任務(wù)劃分不在此贅述。

開(kāi)發(fā)中應注意的主要問(wèn)題

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于采用了RMP庫，它與ICS -554的驅動(dòng)程序沖突，導致ICS - 554不能正常工作，并且RMP庫的通用性強，占用的系統資源多，實(shí)時(shí)性也相對較差。在實(shí)際應用中作者根據具體開(kāi)發(fā)的需要充分利用G4節點(diǎn)間中斷握手和共享內存的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了適合自己的節點(diǎn)間通信庫，提高了資源的利用率并降低了通信時(shí)間，提高了數字信號處理實(shí)時(shí)處理能力。

數字信號處理庫最好選用IXLibs- AV，該庫和VSIPL庫都針對MPC7410的AltiVec技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化編寫(xiě)的。IXL ibs- AV 庫函數涉及矢量運算更底層些，處理速度比VSIPL 更快，但對程序員的要求較高； VSIPL 庫通用性較高，對程序要求低，但是處理速度較慢，并且在運行過(guò)程中， VSIPL 庫有時(shí)會(huì )把G4板上引導FALSH中的引導程序沖掉，導致G4板不能啟動(dòng)。

節點(diǎn)間的通信盡量采用“寫(xiě)”方式，寫(xiě)數速度比讀數速度快；并且往相鄰節點(diǎn)寫(xiě)數速度比相對節點(diǎn)寫(xiě)數快， ICS - 554的DMA引擎從F IFO傳輸數據到本節點(diǎn)速度最快；節點(diǎn)間通信時(shí)避免總線(xiàn)沖突。

G4板上各個(gè)節點(diǎn)的處理程序最好是獨立、不相同的，不但占有的系統資源少而且處理速度快； 4個(gè)節點(diǎn)處理程序既可以從節點(diǎn)1上的User Flash中引導，也可以從各自的User Flash中引導。G4板元器件密度大，發(fā)熱量大， G4板的散熱處理是平臺穩定、可靠工作的前提條件。

結束語(yǔ)

通過(guò)G4硬件平臺和搶占式多任務(wù)VxWorks實(shí)時(shí)操作系統的結合使用，成功地實(shí)現了某雷達系統的實(shí)時(shí)數字信號處理，這種解決方案也可在聲納、通信等要求極高的數字信號處理領(lǐng)域中推廣使用。