基于SmartModule的雷达嵌人式计算机设计

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。 [b]2 计算机系统的组成与实现 [/b] 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栅显示控制、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。 [b]2.1SmartModule模块简介 [/b] 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。 [b]3 结 语 [/b] 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。