CN203480022U - 一种超高速通用雷达信号处理板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种超高速通用雷达信号处理板，包括AD采样模块、FPGA模块、DSP模块、电源/时钟模块和交换机，所述的AD采样模块对输入的雷达信号进行高精度采样后发送给FPGA模块，所述的FPGA模块对接收的采样数据进行处理，并控制每个模块的电源上电顺序，所述DSP模块接收所述FPGA发出的数据信号进行处理，所述DSP输出的数据通过总线经由交换机上传至其他设备，电源/时钟模块为整个电路板提供所需的电源以及时钟。本实用新型能够提高雷达数据的处理速度以及传输速度，以解决高速雷达信号处理的主要瓶颈。

Description

一种超高速通用雷达信号处理板
技术领域
本实用新型涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种超高速通用雷达信号处理板。
背景技术
目前,高速数字信号处理系统已广泛应用于雷达信号处理领域。高速数据处理能力、高速数据传输能力、良好的通用性、扩展性已成为现代数字信号处理系统的发展趋势。传统的解决办法一般采用多片单核DSP芯片（例如TMS320C6416芯片的处理速度为4000 MIPS）以及PCI、千兆以太网等总线。通过多片单核DSP芯片级联进行流水线操作提高处理速度，以及通过PCI、千兆以太网等总线进行板内及板间数据通讯。
但是，在采用多片DSP芯片方式时，增加功耗、电路板面积的同时，也增加了DSP之间复杂的通讯的接口，即同时增加了布线难度以及总体调试难度。而且PCI总线是并行总线，几十条的信号线严重降低布线效率以及成功率；千兆以太网的有效传输速度只有70～80MB/s，已经无法满足越来越快的雷达数据传输速度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种超高速通用雷达信号处理板，能够提高雷达数据的处理速度以及传输速度，以解决高速雷达信号处理的主要瓶颈。
本实用新型采用下述技术方案：一种超高速通用雷达信号处理板，包括AD采样模块、FPGA模块、DSP模块、电源/时钟模块和交换机，所述的AD采样模块对输入的雷达信号进行高精度采样后发送给FPGA模块，所述的FPGA模块对接收的采样数据进行处理，并控制每个模块的电源上电顺序，所述DSP模块接收所述FPGA发出的数据信号进行处理，所述DSP输出的数据通过总线经由交换机上传至其他设备，电源/时钟模块为整个电路板提供所需的电源以及时钟。
还包括有链接器模块，所述的链接器模块集成整板的电源接口、对外通讯接口和调试接口。
所述的DSP模块包括有第一DSP模块和第二DSP模块，均采用高速多核DSP芯片。
所述的第一DSP模块和第二DSP模块均连接有加载FLASH芯片和DDR芯片。
所述的AD采样模块包括两路AD采样单元，分别对2路雷达信号进行采样。
所述的FPGA模块与第一DSP模块和第二DSP模块均通过PCIe总线连接。
所述的FPGA模块连接有加载FLASH芯片和DDR3芯片。
所述的交换机采用RapidIO交换机。
本实用新型所述的电路板之间可实现级联设计，通过增加本电路板的数量可增加算法处理所需的资源，形成全网络交换拓扑，利于后期应用环境的扩展，同时可根据实际应用环境实现资源动态分配、冗余设计，电路板的处理速度和传输速度大大提高，能够完成对雷达目标回波的高速采样以及后续一系列算法处理，对检测判定后所有超过门限的目标信号可进行距离测量、角度测量和幅度测量，并按照规定的时序和通讯格式实时输出距离、方位、俯仰（高度）、幅度、时间戳等目标信息上传给目标处理计算机，以及根据上位机发送的命令进行相应的操作，例如模式选择、目标跟踪等。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图；
图2为本实用新型的AD采样电路图；
图3为本实用新型的FPGA的功能图；
图4为本实用新型的DSP模块的功能框图；
图5为本实用新型的交换机的组成框图；
图6为本实用新型的电源组成框图；
图7为本实用新型的时钟产生框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种超高速通用雷达信号处理板，包括AD采样模块、FPGA模块、DSP模块、电源/时钟模块和RapidIO交换机、链接器模块，所述的AD采样模块对输入的雷达信号进行高精度采样后发送给FPGA模块，所述的FPGA模块对接收的采样数据进行处理，并控制每个模块的电源上电顺序，所述DSP模块接收所述FPGA发出的数据信号进行处理，所述DSP输出的数据通过总线经由交换机上传至其他设备，电源/时钟模块为整个电路板提供所需的电源以及时钟；所述的链接器模块采用TYCO公司的HSR接口，集成了总电源接口（5V直流电源）、所有的通讯接口（例如RapidIO，）以及调试接口（例如UART、Ethernet等）。
所述的AD采样模块包括两路AD采样单元，分别对2路雷达信号进行采样；AD采样模块如图2所示，主要由LTC2208芯片完成最高130MHz的高精度采样，时钟和数据线都是采用差分线，增强了器件的抗干扰性以及信号完整性。
所述的FPGA模块如图3所示，主要由XC6VLX240T芯片完成，Xilinx公司的V6系列具有大量的算法处理单元，而且提供了多种IP核可以方便实现多种雷达信号处理算法（利于实现雷达算法的模块化设计）和多种接口需求（例如RapidIO和PCIe接口等）。外围除了必需的时钟、电源以及加载FLASH外，还外接了4片DDR3以便提供后期算法所需大量的内存空间。
所述的DSP模块包括有第一DSP模块和第二DSP模块，可以完成并行或串行处理，均与FPGA模块连接；所述的第一DSP模块和第二DSP模块均连接有加载FLASH芯片和DDR3芯片；所述的第一DSP模块和第二DSP模块，均采用高速多核DSP芯片，支持定点/浮点运算，包括多种高速通讯接口以及调试接口；DSP模块如图4所示，采用两片TI公司的8核TMS320C6678芯片，主频达到1.25GHz，每个内核的定点/浮点数据处理速度达到40GMAC/20GFLOP（相当于原来的10片TMS320C6416），并包含多种高速通讯和调试接口：DDR3（1600 MT/s）、4 lanes RapidIO（5 GBaud Per Lane）、PCIe Gen2（5 GBaud Per Lane）、HyperLink（50 Gbaud）、EMIF、UART等，由于使用两片DSP芯片，也可以根据情况实现冗余设计。
所述的交换机RapidIO，采用高速RapidIO交换机芯片，可完成多路RapidIO交换能力，并可任意配置lanes；RapidIO交换机模块如图5所示，主要由TSI578芯片完成，其具备8路RapidIO（4×）交换能力，完成FPGA、两片DSP、第三方RapidIO端口之间的数据交互，传输速度可达到20GBaud（相当于千兆以太网的20倍速度）。
所述的电源/时钟模块，提供各类芯片所需的多种电压（例如1.0V、1.2V、2.5V、3.3V、1.5V、0.75V、1.8V等），整板的所有类型电压的上电顺序可由FPGA进行精确控制。电源/时钟模块如图6、7所示，主要包括MIC29300为AD提供电源、UCD9222和UCD7442为DSP提供电源（可采用图形化界面进行精确配置）、PTH08T220为FPGA提供电源、CDCE62005为DSP提供所需的各类时钟等。
本实用新型中由两个AD采样模块分别对2路雷达信号进行高速采样，采样后的数据通过16位差分总线发送到FPGA模块进行雷达算法处理（例如下变频、脉冲压缩等），处理后的数据通过PCIe总线传输到DSP0、DSP1进行后期算法处理（例如多目标检测等）（或者FPGA处理后的数据先通过PCIe总线传输到DSP0进行雷达算法处理，处理后的数据通过HyperLink总线传输到DSP1进行后期雷达算法处理），最终处理后的数据通过RapidIO总线经由RapidIO交换机上传到其他设备，一个RapidIO交换机模块完成FPGA、DSP、第三方RapidIO端口（例如上位机、其他同类型电路板等）之间的数据交互。此外，该电路板遵从6U的VPX总线规范，电源接口、所有的通讯接口（例如RapidIO）和调试接口（例如UART、Ethernet等）全部集成到VPX链接器中。本实用新型所述处理板能够对检测判定后所有超过门限的目标信号可进行距离测量、角度测量和幅度测量，并按照规定的时序和通讯格式实时输出距离、方位、俯仰（高度）、幅度、时间戳等目标信息上传给目标处理计算机，以及根据上位机发送的命令进行相应的操作，例如模式选择、目标跟踪等。

Claims (8)

1.一种超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：包括AD采样模块、FPGA模块、DSP模块、电源/时钟模块和交换机，所述的AD采样模块对输入的雷达信号进行高精度采样后发送给FPGA模块，所述的FPGA模块对接收的采样数据进行处理，并控制每个模块的电源上电顺序，所述DSP模块接收所述FPGA发出的数据信号进行处理，所述DSP输出的数据通过总线经由交换机上传至其他设备，电源/时钟模块为整个电路板提供所需的电源以及时钟。
2.根据权利要求1所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：还包括有链接器模块，所述的链接器模块集成整板的电源接口、对外通讯接口和调试接口。
3.根据权利要求2所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的DSP模块包括有第一DSP模块和第二DSP模块，均采用高速多核DSP芯片。
4.根据权利要求3所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的第一DSP模块和第二DSP模块均连接有加载FLASH芯片和DDR芯片。
5.根据权利要求1所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的AD采样模块包括两路AD采样单元，分别对2路雷达信号进行采样。
6.根据权利要求4所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的FPGA模块与第一DSP模块和第二DSP模块均通过PCIe总线连接。
7.根据权利要求1至6任一所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的FPGA模块连接有加载FLASH芯片和DDR3芯片。
8.根据权利要求7任一所述的超高速通用雷达信号处理板，其特征在于：所述的交换机采用RapidIO交换机。
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