基于PowerPC的片上可编程系统在信号分选与识别中的应用研究

随着芯片技术的迅猛发展,越来越多的技术被应用到数字处理领域。在硬件中也越来越多的使用了更为复杂的算法。传统上常用DSP(Digital Signal Processor)处理器来进行数字信号的处理。随着可编程器件的发展,微处理器的嵌入,如今现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)已可实现信号处理方面的海量数据运算,如大点数的FFT(Fast Fourier Transform)计算,且其体积,速度,灵活性等各方面性能都全面优于DSP。FPGA的这些特性正好满足了电子侦察设备小型化,轻型化,低功耗,高可靠性的发展要求,同时,近年来才发展起来的应用于FPGA上的片上可编程系统(SOPC, System on a Programmable Chip)作为一种特殊的嵌入式系统因其具有灵活的设计方式,开发周期短,软硬件在系统可编程,系统可裁减,可扩充,可升级等优点正逐步应用于通信、航天、医疗、工控等领域。 论文利用Xilinx公司内嵌PowerPC处理器硬核的FPGA、嵌入式开发工具包EDK(Embedded Development Kit)和FPGA开发工具ISE(Integrated Software Environment)成功完成具有雷达信号分选与识别主处理功能的SOPC系统设计。目前,此系统对单一载频信号、载频捷变信号、重频参差信号和重频抖动信号做了测试,并得到了良好结果。论文初步实现了单芯片系统的设计思想,将此成果推广应用,可以将多块PCB(Printed Circuit Board)板处理的问题集成到一块板子中解决,从而简化系统结构,使产品更加精巧灵便,同时节约了开发成本和开发时间,并为在单个芯片中实现信号预处理和主处理过程打下基础。 本文首先分析了信号的分选与识别算法,进而结合嵌入PowerPC的Virtex-Ⅱ Pro芯片系列,阐述了FPGA的组成原理,并简单介绍了相关的开发工具ISE和EDK的用法,最后详细叙述了具有信号分选与识别功能的SOPC系统设计过程,同时对相关模块的仿真测试也作了说明。