6U VPX架构整机设备设计方案：914-基于64路AD的DBF波束形成硬件

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基于64路AD的DBF波束形成硬件

一、硬件概述       ＤＢＦ技术的实现全部是在数字域实现，然而天线阵列接收的信号经过多次混频后得到的中频信号是模拟信号，实现ＤＢＦ处理并充分发挥ＤＢＦ技术优势的关键技术一直就是要设计高性能高速模数变换（ＡＤＣ）阵列，完成模拟信号到数字信号的转换，同时需要高性能数字信号处理硬件平台实现同时多波束形成、实时自适应权重系数计算。       一般的数字阵列雷达系统由天线阵列、数字T/R组件、频综、自适应ＤＢＦ处理器、雷达信号处理器等５个部分组成。本文使用ＤＢＦ技术的数字阵列雷达为项目背景，结合高速多通道采样软件无线电技术，设计了一款数字阵列雷达多通道中频信号采集和ＤＢＦ电路，并在该硬件平台上实现中频软件无线电Ｗ及同时多波束数字波束形成功能。该电路具有采样率高、通道数目多、信号处理能力强，对软件无线电技术和ＤＢＦ技术的实现和工程应用具有现实意义。       该电路具体实现基于6U VPX机箱，集成4块6U VPX信号预处理卡 ，每块板卡集成16路250Msps采样AD，一共64路AD，实现同源同频，同步触发采集，每块卡通过RapidIOX4 把数据汇总到6U VPX信号处理板卡。6U VPX卡由高性能的XC7V690T+C6678 构成，板卡上同时集成双FMC，扣AD子卡，实现信号的输出验证。       整机系统基于6U VPX架构，为一套整机设备系统原理框图如下所示： 二、硬件内容 2.1.基于DSP TMS320C6678+FPGA XC7V690T的6U VPX信号处理卡 2.2、FMC144 -八路 250MSPS 14bit AD FMC子卡 2.3. 硬件互联关系 三.软件设计架构 3.1.管理流       管理流主要是X86与处理版之间的信息交互，主要是X86对槽位对应板卡的信息管理和处理版温度及资源信息的监控；       对于槽位的区分管理，处理板和机箱都在硬件上已经具备了这一功能，而处理卡需要做的就是将A7 IO口所得到的插槽信息，通过V7 PCIE上传到X86，所以在系统运行开始，需要将这一流程实现。同样通过V7更新BAR空间指定寄存器即可。我们知道上位机区分不同PCIE是通过配置PCIE时配置成不同的设备ID，所以X86上位机通过固定ID的PCIE接收到对应处理卡V7对寄存器所更新的信息，即可知道PCIE ID所对应的板卡槽位信息。 3.2.数据流 3.3.加载流       加载流主要是完成处理卡FPGA的在线重加载，目前基于9号处理卡的动态重加载已经实现，bit流数据通过emif传输到处理卡上的A7，A7通过SelectMAP对V7进行动态重加载。       针对动态重加载对PCIE功能的影响，也做了相应的测试，证实重加载会对PCIE的使用产生直接影响，重加载完成后必须重新启动X86设备，才能重新正确使用PCIE。       这里X86通过1000M网对DSP的控制由甲方自行开发。 3.4.上位机界面设计方案