基于SmartModule的雷达嵌人式计算机设计

2006-08-02 15:48:32来源: 现代电子技术

 1 引言

  在传统的舰载雷达计算机系统中,一般采用双机(A,B机)体制:A机负责数据的采集、跟踪、解算,称为任务计算机;B机负责雷达综合态势与相关数据的显示与操控,同时完成对各种接口的操作,称为人机接口计算机。A,B机之间通过共享存储区交换数据。在这种系统中,双机都采用军用加固机,A机与雷达接口板、天线方位接口板等相连,而B机需要控制操作多种接口板卡,如显示接口板、对外接口板、数据存储板、网络接口板等。同时系统中还存在各种用于控制雷达分机的小系统,如伺服系统;提供舰艇经纬度信息的GPS系统,这些小系统与B机之间通过串口进行通信。可见,传统计算机系统组成板卡多、各板卡功能单一、系统组成结构复杂、可靠性差、且数据交换效率低,在多批目标的情况下,可能无法完成数 据交换与跟踪结算。

  为了适应现代雷达要求计算机系统具备的体积小、功能强、易于维护的特点,本文中,采用了SmartModule模块、大规模FPGA和专用集成电路对传统的雷达计算机系统进行了大胆改进。新的系统具有组成板卡少、单板功能强、系统组成结构简单、可靠性高、数据交换效率高、可扩展性强、成本低的特点。

2 计算机系统的组成与实现

  新的计算机系统由2个单板计算机组成。任务计算机与人机接口计算机的硬件构成完全相同,他们通过内部不同的软件来完成各自的功能。任务计算机主要通过FPGA雷达接口采集数据,并对数据进行目标检测录取,跟踪解算。由于采用了高速CPU与大规模FPGA,极大地提高了数据的处理能力与速度。人机接口计算机负责光显示控制、雷达操控、数据存储、同时完成各种对外接口的操作。任务计算机与人机接口计算机通过双口RAM、网络或高速总线进行数据交换。

  如图1所示,计算机板由SmartModule计算机模块、显示接口、对外接口、雷达操控、电子盘、网络、双口RAM、FPGA等部分构成。很明显,与老的系统相比,新系统的组成板卡大大减少,集成度增强,原来很多接口板的功能现在全部和并在一块计算机板上,这样提高了系统的可靠性与易维护性,由于采用了网络,系统对外通信效率大大提高。



2.1SmartModule模块简介

  SmartModule模块是瑞士数字逻辑(Digital-Logic)公司的小型化单片PC系统单元,类似现今世界流行的单芯片系统SOC(SystemOnChip),与标准PC/AT兼容。他具有模块化、系列化、结构小巧、功能强大、易于后期加固、散热处理等特点。

  实际设计中采用SmartModuleP5PC-266模块,构成框图如图2所示,外观如图3所示。具体技术指标如下:

  处理器:P5 266MHz;电源:5 V;Cache:256K;内存:64M;两个串口:COMl,COM2;一个并口:LPTl;一个软驱接口;两个EIDE接口;两个USB接口;PS/2鼠标接口;IrDA接口;看门狗功能;定时器功能;键盘控制器;显示接口:69000具有2M显存;声卡;支持两种总线;ISA和PCI;外形尺寸:85X66X14mm。

2.2 基于SmartModule的计算机板的设计简介

  SmartModule虽然兼容PC/AT系统,但其本身的功能还不完备,还需要进行相应的扩充,才能满足作为雷达计算机的嵌入式应用。基于SmartModule的计算机板主要包含以下部分:

  SmartModuleP5PC-266模块、雷达操控接口、显示接口、电子盘、双口RAM、对外接口、网络接口、中断扩展等。下面简要介绍其主要部分:

(1)电子盘 大容量的存储空间是进行系统软件安装、程序调试、数据存储所必需的,因此系统采用M-system公司的DOC2000系列电子盘进行扩展,存储容量2M~1GB。DOC系列电子盘尺寸小、接口简单、容量大,已成为嵌入式应用的首选存储类型。DOC2000外观如图4所示。



(2)对外接口 为了和其他设备进行数据通讯与操控,如GPS设备、导弹指挥仪、平台罗径、记程仪、触摸屏、鼠标等。在当前网络没有普遍应用时,保留多个串、井口供用户使用是必须的。因此系统采用TI公司的TLl6C554芯片在板上扩展了8个RS232/422串口。

(3)网络接口 采用Intel公司的82559双冗余的10/100M自适应网卡是本系统的一个亮点。

(4)中断扩展 由于SmartModule模块本身具有16级中断,而且他内部又使用了其中的大部分中断,对用户而言,可用的中断数目较少,因此要对中断进行扩充。系统采用FPGA对中断进行了扩展。

(5)FPGA 完成雷达接口、数据检测录取、译码、中断扩展等功能。大规模的可编程逻辑器件的使用大大节省了空间,提高了效率。

3 结 语

  本文通过对SmartModule的简要介绍,结合工作中的实际情况,简单说明了其在嵌入式雷达计算机系统中的设计应用。新的系统具有组成板卡少、单板功能强、系统组成结构简单、可靠性高、数据交换效率高、可扩展性强的特点。已经在某小型化雷达中得到实践的验证,是雷达计算机系统的一次有益的尝试。

关键字:接口  板卡  雷达  模块

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/rfandwireless/200608/5280.html
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