CN105183502B - 一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，雷达阵面数字单元包括通信口、FPGA、非易失性存储器。非易失性存储器划分为三个区间：默认程序区、应用程序区、电子标签区。默认程序区：默认程序只能通过配置电缆加载，主要负责通过通信口对非易失性存储器的读写操作。应用程序区：应用程序加载，雷达阵面数字单元的功能主要在应用程序实现。电子标签区：每个雷达阵面数字单元的特有信息在默认程序或应用程序工作时写入和读取，掉电和重刷程序不会破坏此信息。系统上电后，FPGA启动进入默认程序，在默认程序短暂停留后自动重启进入某一个应用程序或接收通信接口的命令后重启进入某一个应用程序，之后FPGA开始正常工作。

Description

一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法

技术领域

本发明涉及属于电子信息技术领域，尤其涉及应用于大阵列数字雷达行业的一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法。

背景技术

数字相控阵雷达具有波束电扫能力，灵活快速，可实现多目标截获、跟踪、具备自适应能力。现有数字雷达阵列的规模越来越大，其波束调度的灵活性也越来越来大。

对于数字阵列雷达，由于阵列单元数多，集成度高，体积往往也比较大，雷达系统更新一次程序，需要对每个数字单元进行一次程序更新，往往耗费大量的时间，特别是系统研制联调阶段，阵面单元的程序需要频繁的变化，目前的解决办法是研制或购买多单元并行加载设备，对数个单元同时进行程序更新，但即使如此，更新一次程序的周期也非常长，程序更新的周期时长与雷达单元数成正比，随着雷达规模的增大，这个时间也在增加。如果以一个具有1024数字单元的雷达为列，一般一个数字单元程序更新的时间约8分钟，整个雷达程序更新一次需要的时间为136小时，如果使用了可以同时加载18个单元的加载设备，整个雷达更新的时间也需要7.5小时，这里还没有算上每次挂载编程电缆的时间。

程序更新一般是通过编程电缆将需要编程的单元与主控设备连接，这样每个单元程序更新时都需要挂载编程电缆到雷达数字单元，由于雷达体积一般较大，且编程口一般都在阵面上，所以使用的编程电缆一般较长，挂载电缆费力费时，编程的稳定性也不高。

我们利用雷达数字单元与信号处理系统之间的点对点通信链路，对雷达数字单元并行进行程序的更新，可以在不增加成本的情况下，可以极大的提高编程效率，最佳的情况下，对整个雷达系统的程序更新与对一个雷达单元进行程序更新的时间相当，亦即数分钟，且这个时间不随雷达规模的增加而增加。

发明内容

本发明提供一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，本发明解决的技术问题是，大规模阵列雷达的软件系统加载或升级，需要设计或外购额外加载设备，单次加载或升级时间过长，而通过利用现有的点对点通信链路，在信号处理软件和雷达数字单元的软件中分别增加软件模块实现了雷达系统的远程并行加载或升级。

本发明的解决方案是：一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，雷达阵面数字单元包括通信口、FPGA、非易失性存储器；

所述非易失性存储器划分为三个区间：默认程序区、应用程序区、电子标签区；其中，所述默认程序区存储一个默认的程序，所述应用程序区存储至少一个应用程序，所述电子标签区存储雷达阵面数字单元的惟一性标识信息；

所述默认程序区：默认程序只能通过配置电缆加载，主要负责通过通信口对非易失性存储器的读写操作；

所述应用程序区：应用程序通过编程电缆或通信口加载或升级，雷达阵面数字单元的功能主要在应用程序实现；

所述电子标签区：对每个雷达阵面数字单元的特有信息进行记录，这些特有信息在默认程序或应用程序工作时写入和读取，掉电和重刷程序不会破坏这些信息；

系统上电后，FPGA启动进入默认程序，在默认程序停留后自动重启进入某一个应用程序或者接收通信接口的命令后进入某一个应用程序，之后FPGA开始正常工作。

作为上述方案的进一步改进，如果需要更新当前的应用程序或切换至其他应用程序，通信口控制FPGA重启重新进入默认程序，在默认程序工作期间完成对非易失性存储器应用程序区对应程序擦除和重写，之后再重启至新的应用程序，或者直接在默认程序工作期间重启至其他应用程序。

作为上述方案的进一步改进，默认程序只允许通过编程电缆来加载。

作为上述方案的进一步改进，应用程序更改主要通过通信口加载。

作为上述方案的进一步改进，应用程序通过配置电缆加载。

作为上述方案的进一步改进，所述电子标签区的记录信息包括ID、生产时间、每个生产阶段的负责人信息、维修记录。

本发明针对现有的大规模阵列雷达的软件系统加载或升级问题(需要设计或外购额外加载设备，单次加载或升级时间过长)，提出一种基于软件的并行程序加载方法。该方法不需要额外的硬件设备，只需要在现有软件中增加相应的软件模块，可以节省硬件成本。该方法灵活性高，整机程序更新时间短，可以大量的节省时间成本，提高调试和升级的效率。同时对于成本敏感的应用，在不选择更大资源的FPGA的情况，可以通过合理的任务分割和动态程序切换来实现。另外该方法可以实现电子标签功能，对每个雷达阵列单元的特有信息进行记录、包括ID，生产时间、每个生产阶段的负责人信息、维修记录等等唯一性标识信息，据此建立数据库，方便雷达的维护管理。

附图说明

图1是本发明较佳实施例提供的雷达阵面数字单元程序并行刷新方法的流程示意框图。

图2是雷达阵面数字单元的结构示意图。

图3是雷达阵面数字单元的连接方式图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为满足快速更新大阵列数字雷达软件的需求，本发明解决的技术问题是通过雷达阵面单元与信号处理系统的点对点通信接口实现对雷达阵面单元程序的快速更新和应用程序快速切换。

请一并参阅图1、图2及图3，实现应用程序更新的具体实施过程如下所述：

第一步，使用编程电缆将默认程序加载到非易失性存储器或者将默认程序和应用程序一起加载到非易失性存储器(一般编程电缆只需要使用一次，之后默认程序不再更改，应用程序通过通信口更新和切换)。

第二步，系统上电后，FPGA启动进入默认程序，在此程序短暂停留自动重启进入某一个应用程序或接收通信接口的命令(包括要进入的应用程序起始地址和重启命令等)后重启进入某一个应用程序，之后FPGA开始正常工作。

第三步，如果需要更新当前的应用程序，则在上述过程结束后，正常工作期间，通信接口发送命令，FPGA重启重新进入默认程序，在默认程序工作期间接收通信接口发送过来的配置数据，对非易失性存储器应用程序区的对应程序进行擦除和重写。

第四步，当完成重写后，通信接口发送重启命令，再次重启进入更新后的应用程序，完成系统的更新，如果更新失败，则FPGA无法进入应用程序，而停留在默认程序，并通过通信接口报告错误给上位机，上位机重新更新应用程序。

实现应用程序切换具体实施过程如下所述：

第一步，使用编程电缆将默认程序加载到非易失性存储器或者将默认程序和应用程序一起加载到非易失性存储器(一般编程电缆只需要使用一次，之后默认程序不再更改，应用程序通过通信口更新和切换)。

第二步，系统上电后，FPGA启动进入默认程序，在此程序停留自动重启进入某一个应用程序或接收通信接口的命令(包括要进入的应用程序起始地址和重启命令等)后重启进入某一个应用程序，之后FPGA开始正常工作。本实施例的停留指短暂停留，短暂的程度根据实际需要进行调整，如1秒钟左右。

第三步，如果需要切换到另一个应用程序，则在上述过程结束后，正常工作期间，通信接口发送命令，FPGA重启重新进入默认程序。

第四步，在默认程序工作期间接收通信接口发送过来的重启命令(包括要进入的其他应用程序起始地址和重启命令等)，再次重启进入对应的应用程序，完成应用程序的切换。

本发明所针对的是基于FPGA加非易失性存储器架构的FPGA配置方案，雷达阵面数字单元包括通信口、FPGA、非易失性存储器。

本发明的有益效果如下：

1.由于采用在现有系统中增加软核的办法，从而可以在不增加硬件的情况实现所需的功能，节省硬件成本；

2.由于程序更新时是整机雷达所有单元同时进行，从而可以极大的减少程序加载的时间，提高了效率；

3.由于对非易失性存储器进行了功能划分，从而可以实现程序的远程并行更新；

4.由于对非易失性存储器应用程序区进行了划分，从而可以实现不同应用程序间的快速切换，在不增加FPGA硬件资源的条件下，完成更多任务；

5.由于对非易失性存储器单独划分了电子标签区，从而可以对每个雷达阵列单元的特有信息进行记录、包括ID，生产时间、每个生产阶段的负责人信息、维修记录等等唯一性标识信息，可以很大程度上方面雷达单元的管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，其特征在于：雷达阵面数字单元包括通信口、FPGA、非易失性存储器；

所述非易失性存储器划分为三个区间：默认程序区、应用程序区、电子标签区；其中，所述默认程序区存储一个默认的程序，所述应用程序区存储至少一个应用程序，所述电子标签区存储雷达阵面数字单元的惟一性标识信息；

所述默认程序区：默认程序只能通过配置电缆加载，负责通过通信口对非易失性存储器的读写操作；

所述应用程序区：应用程序通过编程电缆或通信口加载或升级，雷达阵面数字单元的功能在应用程序实现；

所述电子标签区：对每个雷达阵面数字单元的特有信息进行记录，这些特有信息在默认程序或应用程序工作时写入和读取，掉电和重刷程序不会破坏这些信息，特有信息为包括ID，生产时间、每个生产阶段的负责人信息、维修记录的标识信息；

系统上电后，FPGA启动进入默认程序，在默认程序停留自动重启进入某一个应用程序或接收通信接口的命令后进入某一个应用程序，之后FPGA开始正常工作；

如果需要更新当前的应用程序，则在上述过程结束后，正常工作期间，通信接口发送命令，FPGA重启重新进入默认程序，在默认程序工作期间接收通信接口发送过来的配置数据，对非易失性存储器应用程序区的对应程序进行擦除和重写；

当完成重写后，通信接口发送重启命令，再次重启进入更新后的应用程序，完成系统的更新，如果更新失败，则FPGA无法进入应用程序，而停留在默认程序，并通过通信接口报告错误给上位机，上位机重新更新应用程序。

2.如权利要求1所述的雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，其特征在于：如果需要更新当前的应用程序或切换至其他应用程序，通信口控制FPGA重启重新进入默认程序，在默认程序工作期间完成对非易失性存储器应用程序区对应的程序擦除和重写，之后再重启至新的应用程序，或者直接在默认程序工作期间重启至其他应用程序。

3.如权利要求1所述的雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，其特征在于：应用程序更改通过通信口加载。

4.如权利要求1所述的雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，其特征在于：应用程序通过配置电缆加载。

5.如权利要求1所述的雷达阵面数字单元程序并行刷新方法，其特征在于：所述电子标签区的记录信息包括ID、生产时间、每个生产阶段的负责人信息、维修记录。