机载SAR系统通信控制卡设计与实现

论文摘要

采用合成孔径雷达(SAR)可获得远距离高分辨率的雷达图像,并具有全天时、全天候的特性,可以大大提高雷达的信息获取能力,已经在地球遥感、海洋研究、资源勘测及军事侦察等方面得到广泛应用[1][2]。为满足机载合成孔径雷达实时成像中图像实时下传,系统运动补偿和实时控制的要求,本文重点研究了机载SAR实时成像系统中通信控制卡的设计与实现,为图像数据传输和系统控制构建了高性能的、高可靠性的信息处理平台。机载SAR图像具有数据量大,数据率高的特点,成像结果直接传输给遥测系统会给数据下传造成很大的压力,通信控制卡需将图像数据进行压缩后再传输以大大减小下传的数据量,这对通信控制卡的实时信号处理能力提出了很高的要求。此外,机载SAR系统在实时成像过程中需要进行运动补偿,各种运动参数测量设备以及雷达系统的设备都采用串口进行数据传输,给通信控制卡带来了很大的通信压力,需要解决这一通信瓶颈问题。本文主要针对以上两个问题研究了通信控制卡的设计实现。首先,为提高通信控制卡的实时处理能力,采用了ADI公司的高性能DSP芯片ADSP TS201S来实现高速信号处理,并以两片DSP组成分布式并行系统的方式进一步提高板卡的性能;其次,为解决多低速串口与板卡高速处理器的数据通信瓶颈问题,选择专用串口芯片SC16C554,基于FIFO工作模式有效地实现了高速DSP与多路低速串口的高效率数据通信;此外,基于CPCI总线设计了多DSP的通信控制卡,开发了板卡的驱动程序,研究了板卡热插拔功能的设计实现,提出了一种CPCI板卡电源管理的方法;最后实现了机载SAR系统通信控制卡,并对电路的各部分功能进行了调试和测试,验证了该设计的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 机载SAR 实时信号处理系统的研究现状
• 1.2 论文组织结构
• 第二章 通信控制卡的工作原理和技术思路
• 2.1 机载SAR 实时成像处理机概述
• 2.2 通信控制卡任务分析
• 2.3 关键技术
• 2.3.1 高速DSP 技术
• 2.3.2 LVDS 技术
• 2.3.3 串行通信技术
• 2.3.4 CPCI 总线技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 数字信号处理模块设计
• 3.1 压缩算法及运算量分析
• 3.2 DSP 芯片选型
• 3.3 多DSP 并行结构选择
• 3.4 多DSP 程序加载设计
• 3.4.1 FLASH 选型及接口设计
• 3.4.2 FLASH 加载方式选择
• 3.4.3 加载程序编程实现及烧写
• 3.5 DSP 局部存储器SDRAM 设计
• 3.6 链路口设计
• 3.7 复位电路设计
• 3.8 本章小结
• 第四章 多串口模块设计
• 4.1 串口方案选择
• 4.2 串口芯片介绍
• 4.3 串行接口电路
• 4.4 软件实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 CPCI 模块设计
• 5.1 CPCI 接口电路设计
• 5.1.1 CPCI 总线接口的实现方法
• 5.1.2 桥接芯片 PCI9656
• 5.1.3 桥接电路设计
• 5.2 驱动程序开发
• 5.2.1 WDM 驱动程序介绍
• 5.2.2 驱动程序开发工具的选择
• 5.2.3 采用WinDriver 开发驱动程序
• 5.3 热插拔设计
• 5.3.1 热插拔连接的过程描述
• 5.3.2 热插拔过程中的监控
• 5.3.4 热插拔技术的技术要点
• 5.4 板卡电源设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 硬件实现与测试结果
• 6.1 通信控制卡总体结构
• 6.2 板卡的PCB 实现
• 6.2.1 PCB 布局
• 6.2.2 PCB 布线
• 6.3 测试结果与分析
• 6.3.1 链路口通信测试及结果分析
• 6.3.2 多串口通信测试结果及分析
• 6.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果