CN102866386A

CN102866386A - 一种集工作和测试仿真于一体的波控架构及波控方法

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Publication number: CN102866386A
Application number: CN2012102937772A
Authority: CN
Inventors: 李阅; 刘成芳
Original assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: CN102866386B

Abstract

本发明公开了一种集工作和测试仿真于一体的波控架构及波控方法，该架构主要包括CAN总线接口模块、FPGA模块、DSP模块。CAN总线接口模块包括第一CAN总线接口单元和第二CAN总线接口单元；FPGA模块主要包括指令解析单元、送数单元、阵面监测单元和第一仿真调试单元；DSP模块主要包括预处理单元、第二仿真调试单元和计算单元；存储模块主要包括静态存储单元和动态存储单元。整个波控系统以DSP模块和FPGA模块为主处理器件，系统通过JTAG接口与系统调试平台连接，通过第一仿真调试单元和第二实现了整个系统的在线调试。本发明解决了调试过程中波控软件需要再运行仿真测试程序来支持的问题，提高了工作效率。

Description

一种集工作和测试仿真于一体的波控架构及波控方法

技术领域

本发明涉及雷达的波控设计领域，具体涉及一种集工作和测试仿真于一体的波控架构及波控方法。

背景技术

随着雷达规模的不断增加，波控系统的复杂度也越来越大，在研发过程中遇到的特殊情况也越来越多。传统的波控系统在系统发生故障时，需要运行仿真调试程序来查找故障，系统的可测试性和维护性都不高；而且分别运行FPGA模块的仿真调试程序和DSP模块的的仿真调试程序需要进行两次计算验证，增加了系统的验证时间，降低了工作的效率。而采用集测试仿真于一体的波控架构，可以很好的解决上述的问题。

发明内容

本发明所要解决的一个问题是提出一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，该构架解决了调试过程中波控软件需要再运行仿真测试程序来支持的问题，提高了工作效率；并且通过内部的仿真测试程序，增加了系统的可维护性，可广泛应用于各类型号产品的波束控制系统中。

本发明所要解决的另一个问题是提出一种集工作和测试仿真于一体的波控方法，该方法解决了调试过程中波控软件需要再运行仿真测试程序来支持的问题，提高了工作效率；并且通过内部的仿真测试程序，增加了系统的可维护性，可广泛应用于各类型号产品的波束控制系统中。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，包括一CAN总线接口模块、一FPGA模块和一DSP模块。CAN总线接口模块采用CAN总线广播方式连接的互联方式，收发指令和数据，CAN总线接口模块又包括：第一CAN总线接口单元，同时接收中心计算机的波控指令或在线调试设备的天线调试指令并向指令解析单元转发；第二CAN总线接口单元，收发天线系统阵面监测数据以及波控系统自检数据。FPGA模块与CAN总线接口模块和DSP模块相连，FPGA模块又包括：指令解析单元，对主控计算机的各种指令码进行解析，根据波控机的工作状态组织报文，并写入第一CAN总线接口单元的发送缓冲队列；送数单元，接收来自DSP模块计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地送往激励控制模块；阵面监测单元，通过第一CAN总线接口单元接收来自阵面监测网路CAN的激励控制模块的故障检测数据帧，实现对阵面各移相器单元的工作状态进行监测，并将监测结果送给中心计算机；第一仿真调试单元，可根据调试指令中的参数，模拟产生启动信号、发射选通信号、接收选通信号及其它系统信号,并人工可定制选通信号的占空比。DSP模块与FPGA模块相连，DSP模块又包括：预处理单元，根据指令解析单元解析的数据格式分别送给第二仿真调试单元或者计算单元；第二仿真调试单元，可根据通过调试指令中的参数，对全阵配相数据或者单个单元的配相数据进行定制，也可调用实际的计算模块，对给定的方位、仰角、频率及其它参数计算初相和实际配相值，并由送数单元送阵面各个单元；计算单元，以高速DSP模块为核心器件，集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿。

依照本发明较佳实施例所述的一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，所述波控架构还包括一存储模块。

依照本发明较佳实施例所述的一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，所述存储模块主要包括静态存储单元和动态存储单元，存放波控码计算过程中所需的程序、动态数据、静态数据以及生成的波控码。

本发明另提出一种集工作和测试仿真于一体的波控方法，包括：中心计算机或在线调试设备通过系统控制网络CAN向波控机传递波控指令；第一CAN总线接口单元将接收到的波控指令送给指令解析单元，指令解析单元对主控计算机的各种指令码进行解析，送给第一仿真调试单元和DSP模块的预处理单元；第一仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元；DSP模块的预处理单元根据解析的数据格式分别送给第二仿真调试单元或者计算单元；第二仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元；计算单元集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿，然后送给送数单元；送数单元接收来自FPGA模块或DSP模块计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地通过配相网络送往天线系统。

依照本发明较佳实施例所述的一种集工作和测试仿真于一体的波控方法，所述DSP模块的仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，读取调试波控码参数，计算当前单元补偿相位地址偏移，同时对当前频率所对应的相位进行补偿，并配送相应地址。拼接所有阵面移相器对应的波控码，并存储相应的波控码，发送至送数单元。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

整个波控系统以DSP模块和FPGA模块为主处理器件，系统通过JTAG接口与系统调试平台连接，通过FPGA模块和DSP模块都有各自的仿真调试单元，可以独立的根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，实现了整个系统的在线调试，当波控系统遇到故障时，不需要单独再运行外部的仿真调试程序，只要调用FPGA模块和DSP模块的仿真调试单元就可以查找到故障源，提高了系统的可测试性和维护性；调用内部仿真调试单元是通过在线调试设备发送天线调试指令，第一CAN总线接口单元将天线调试指令转发给指令解析单元，根据经解析的调试状态指令，第一仿真调试单元和第二仿真调试单元模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要。这样就只需一次计算验证，减少了系统的验证时间，提高了工作的效率。

附图说明

图1是本发明具体实施例集工作和测试仿真于一体的波控架构示意图；

图2是本发明具体实施例CAN接口单元框图；

图3是本发明具体实施例指令解析单元框图；

图4是本发明具体实施例计算单元框图；

图5是本发明具体实施例仿真调试单元工作流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步的详细描述。

实施例

一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，该架构包括CAN总线接口模块1、FPGA模块2、DSP模块3，CAN总线接口模块包括第一CAN总线接口单元11和包括第二CAN总线接口单元12；FPGA模块2主要包括指令解析单元21、送数单元22、阵面监测单元23和第一仿真调试单元24；DSP模块3主要包括预处理单元31、第二仿真调试单元32和计算单元33；存储模块4主要包括动态存储单元41和静态存储单元42。

仿真调试单元分两部分，分别位于FPGA模块2和DSP模块3中，都可以接收调试指令并协同工作。在FPGA模块2中的部分为第一仿真调试单元24，可根据调试指令中的参数，模拟产生启动信号（ST）、发射选通信号（TRP）和接收选通信号（TRP1）等系统信号,并人工可定制选通信号的占空比；在DSP模块3中的部分为第二仿真调试单元32，可根据通过调试指令中的参数，对全阵配相数据或者单个单元的配相数据进行定制，也可调用实际的计算模块，对给定的方位、仰角、频率等参数计算初相和实际配相值，并由送数单元送阵面各个单元。

CAN总线接口模块1共分两个单元，第一CAN总线接口单元11采用CAN总线广播方式连接的互联方式，同时接收中心计算机的波控指令或在线调试设备的天线调试指令并向指令解析单元转发；第二CAN总线接口单元12采用CAN总线广播方式连接的互联方式收发天线系统阵面监测数据以及波控系统自检数据。

指令解析单元21对主控计算机的各种指令码进行解析，根据波控机的工作状态组织报文，并写入第一CAN总线接口单元11的发送缓冲队列。

送数单元22接收来自DSP模块3计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地送往激励控制模块。

阵面监测单元23通过第一CAN总线接口单元11接收来自阵面监测网路CAN的激励控制模块的故障检测数据帧，实现对阵面各移相器单元的工作状态进行监测，并将监测结果送给中心计算机。

计算单元33以高速DSP模块3为核心器件，集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿。

波控系统通过动态存储单元41和静态存储单元42来存放波控码计算过程中所需的程序、动态数据、静态数据以及生成的波控码。动态存储单元41和静态存储单元42的容量取决于天线系统的工作频点数、阵面规模，系统工作状态以及波控码的补偿形式。

附图1为波控系统示意图。集工作和测试仿真于一体的波控架构主要处理中心计算机或在线调试设备的波控指令和天线系统阵面监测数据以及波控系统自检数据。

处理中心计算机或在线调试设备的波控指令的工作原理是：

S1，中心计算机或在线调试设备通过系统控制网络CAN向波控机传递波控指令。

S2，第一CAN总线接口单元11将接收到的波控指令送给指令解析单元21，指令解析单元21对主控计算机的各种指令码进行解析，送给第一仿真调试单元24和DSP模块3的预处理单元。

S3，第一仿真调试单元24可根据通过指令解析单元21所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元22。

S4，DSP模块3的预处理单元31根据解析的数据格式分别送给第二仿真调试单元32或者计算单元33。

S5，第二仿真调试单元32可根据通过指令解析单元21所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元22。

S6，计算单元33以高速DSP模块3为核心器件，集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿，然后送给送数单元22。

S7，送数单元22接收来自FPGA模块2或DSP模块3计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地通过配相网络送往天线系统。天线系统包括主天线、辅助天线和馈源。

处理天线系统阵面监测数据以及波控系统自检数据的工作原理是：阵面监测单元23将通过第二CAN总线接口单元12接收来自阵面监测网路CAN的激励控制模块的故障检测数据帧，并将阵面监测数据送给指令解析单元21；数据解析后变为波控指令并通过第一CAN总线接口单元11送给中心计算机，实现了对阵面各移相器单元的工作状态进行监测。

附图2为波控架构中CAN接口单元框图。CAN接口单元分为CAN收发/隔离模块、CAN控制器和接口配置和处理单元。CAN收发/隔离模块接收CAN+和CAN-数据流，形成CAN_R数据发送给CAN控制器，在CAN控制器中形成SPI数据发送给接口配置和处理单元。接口配置和处理单元将返回SPI数据给CAN控制器，在CAN控制器中形成CAN_T数据发送给CAN收发/隔离模块。

附图3为波控架构中指令解析单元框图。指令解析单元分为指令解析模块和数据帧拼组模块，其中指令解析模块接收FIFO（先进先出的数据缓存器）中75bit的数据并对其进行解析，将解析出来的各种指令码形成阵面监测指令、仿真调试指令、调度数据，其中调度数据与DSP模块接口拼接形成64bit数据总线，此外，指令解析模块解析出来的另一部分指令码与阵面监测单元中的阵面监测数据一同加载到数据帧拼组模块中，通过FIFO发送75bit的数据流。

附图4为波控架构中计算单元框图。计算单元包括SRAM模块、DSP（Ts201S）模块和FLASH模块。SRAM模块和DSP（Ts201S）模块与数据总线进行64bit数据交换，与地址总线进行32bit数据交换；FLASH模块与数据总线进行8bit数据交换，与地址总线进行16bit数据交换。DSP（Ts201S）模块在接收\DMAPx和\IROx数据的同时，还输出FLAGx数据。

附图5为波控架构中仿真调试单元工作流程框图。DSP模块的仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，读取调试波控码参数，计算当前单元补偿相位地址偏移，同时对当前频率所对应的相位进行补偿，并配送相应地址。拼接所有阵面移相器对应的波控码，并存储相应的波控码，发送至送数单元。

应当理解的是这里所描述的方法和系统可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理机或者它们的组合实现。尤其是，至少本发明的一部分包括程序指令的应用程序优选实现。这些程序指令被确实地包括在一个或者多个程序存储设备（包括但不限于硬盘，磁性软盘，RAM， ROM，CD，ROM等）里，并且可由任何包括适当结构的设备或者机器，例如一种具有处理器、内存和输入/输出接口的通用数字计算机执行。还应当理解由于附图中描述的一些系统的组成部件和处理步骤优选地以软件实现，所以，系统模块（或者方法步骤的逻辑流程）之间的连接可能不同，这取决于本发明的编程方式。根据这里给出的指导，相关领域的普通技术人员将能够设计出本发明的这些以及类似的实施方式。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种集工作和测试仿真于一体的波控架构，其特征在于，包括：

一CAN总线接口模块，采用CAN总线广播方式连接的互联方式，其又包括：

一第一CAN总线接口单元，同时接收中心计算机的波控指令或在线调试设备的天线调试指令并向指令解析单元转发；

一第二CAN总线接口单元，收发天线系统阵面监测数据以及波控系统自检数据；

一FPGA模块，与CAN总线接口模块和DSP模块分别相连，其又包括：

一指令解析单元，对主控计算机的各种指令码进行解析，根据波控机的工作状态组织报文，并写入第一CAN总线接口单元的发送缓冲队列；

一送数单元，接收来自DSP模块计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地送往激励控制模块；

一阵面监测单元，通过第一CAN总线接口单元接收来自阵面监测网路CAN的激励控制模块的故障检测数据帧，实现对阵面各移相器单元的工作状态进行监测，并将监测结果送给中心计算机；

一第一仿真调试单元，可根据调试指令中的参数，模拟产生包括启动信号、发射选通信号、接收选通信号在内的系统信号,并人工可定制选通信号的占空比；

一DSP模块，与FPGA模块相连，其又包括：

一预处理单元，根据指令解析单元解析的数据格式分别送给第二仿真调试单元或者计算单元；

一第二仿真调试单元，可根据通过调试指令中的参数，对全阵配相数据或者单个单元的配相数据进行定制，也可调用实际的计算模块，对给定的方位、仰角、频率在内的参数计算初相和实际配相值，并由送数单元送阵面各个单元；

一计算单元，以高速DSP模块为核心器件，集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿。

2.如权利要求1所述的集工作和测试仿真于一体的波控架构，其特征在于，还包括一存储模块。

3.如权利要求2所述的集工作和测试仿真于一体的波控架构，其特征在于，存储模块主要包括静态存储单元和动态存储单元，存放波控码计算过程中所需的程序、动态数据、静态数据以及生成的波控码。

4.一种集工作和测试仿真于一体的波控方法，其特征在于，包括：

中心计算机或在线调试设备通过系统控制网络CAN向波控机传递波控指令；

第一CAN总线接口单元将接收到的波控指令给指令解析单元，指令解析单元对主控计算机的各种指令码进行解析，送给第一仿真调试单元和DSP模块的预处理单元；

第一仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元；

DSP模块的预处理单元根据解析的数据格式分别送给第二仿真调试单元或者计算单元；

第二仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，模拟产生对应的可控的系统时序信号，以供天线调试需要，并送给送数单元；

计算单元集中计算所有阵面移相器对应的波控码，同时对计算所得的初始相位进行补偿，然后送给送数单元；

送数单元接收来自FPGA模块或DSP模块计算完成的最终配相波控码，按列将所有波控码进行分发，通过差分驱动转换成差分信号后并行地通过配相网络送往天线系统。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：DSP模块的仿真调试单元可根据通过指令解析单元所给出的调试状态指令，读取调试波控码参数，计算当前单元补偿相位地址偏移，同时对当前频率所对应的相位进行补偿，并配送相应地址。

6.拼接所有阵面移相器对应的波控码，并存储相应的波控码，发送至送数单元。