DSP芯片概述

數字信號處理(Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP)是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科?，F實(shí)世界中，我們被不同形式的各種信號所包圍。有些信號來(lái)自自然，而大部分的信號是人造的；有些信號是必需的，而很多信號在給定場(chǎng)合下是不受歡迎或是不需要的。普遍地說(shuō)，信號處理是用來(lái)提取、增強、存儲和運輸有用信息的一種運算。在實(shí)際應用中，信號大部分是模擬信號，它們的幅度隨時(shí)間連續地變化，通常采用無(wú)源或有源的元器件對模擬信號進(jìn)行處理，這種方法稱(chēng)為模擬信號處理ASP。ASP的主要缺點(diǎn)是在做復雜信號處理時(shí)能力有限，這就造成了處理的不靈活和系統時(shí)間的復雜性。與ASP相對應，數字信號處理DSP是利用計算機或專(zhuān)用設備以數值計算的方法對信號進(jìn)行采集、交換、綜合、估值與識別等加工處理，借以達到提取信息和便于利用的目的。它具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①用DSP方法的系統開(kāi)發(fā)可以利用通用計算機上的軟件來(lái)進(jìn)行，因此DSP比較容易開(kāi)發(fā)和測試，且軟件是可移植的。②DSP運算只是單純地基于加法和乘法，這造就了特別穩定的處理能力—如不易受溫度的影響。③DSP運算可方便地作實(shí)時(shí)的修改，通常只要改變程序，或對寄存器重新加載。④由于超大規模集成電路VLSI的應用而降低了存儲器、門(mén)、微處理器等的價(jià)格，DSP比較便宜。

DSP在雷達信號中的應用

作為面向數字信號處理的可編程嵌入式處理器，DSP具有高速、靈活、可靠、可編程、低功耗、接口豐富、處理速度快、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。雷達信號處理系統所涉及的主要技術(shù)包括：數據重采樣、參數估計、自適應濾波、恒虛警處理、脈沖壓縮、自適應波束形成和旁瓣對消等，通常需要完成大量具有高度重復性的實(shí)時(shí)計算。DSP可以利用硬件算術(shù)單元、片內存儲器、哈佛總線(xiàn)結構、專(zhuān)用尋址單元、流水處理技術(shù)等特有的硬件結構，高速完成FFT、FIR、復數乘加、相關(guān)、三角函數以及矩陣運算等數字信號處理。因此，DSP非常適合雷達數字信號處理算法的實(shí)現。DSP在雷達信號處理器設計中具有很大的靈活性和適用范圍，它不僅增強了信號處理的速度和能力，大大提高了信號處理系統的性能指標，而且適合多功能可編程并行處理和陳列處理，滿(mǎn)足高速并行處理的要求。

高適應性和多功能是現在雷達系統所應有的兩個(gè)基本特征，一方面要求雷達在復雜波環(huán)境下具有很高的檢測概率和很低的虛警率；另一方面要求雷達在相同的平臺上具有多功能，不但需要發(fā)現并測定目標的位置和運動(dòng)參數，還要進(jìn)行分析處理，判定其屬性和威脅程度，進(jìn)行輔助決策，并將目標信息直接傳遞給信息中心。因此，在現代雷達信號處理系統的設計中，不僅要考慮運算量、運算速度、數據傳輸速度、體積的要求，還要考慮系統的標準化、模塊化、通用性、可擴展性及其相關(guān)的技術(shù)。下面從系統結構、數據傳輸與互連技術(shù)、存儲技術(shù)和軟件開(kāi)發(fā)四個(gè)方面介紹DSP在雷達信號處理系統中的應用。

現代雷達信號處理系統是典型的實(shí)時(shí)并行處理系統，采用模塊化設計，多種模塊構成一個(gè)通用硬件平臺，根據軟件雷達的思想，通過(guò)改變算法和軟件，使其適應不同的工作環(huán)境和任務(wù)需要。由于多DPS處理模塊具有運算密集、體積小、實(shí)時(shí)性好以及處理時(shí)間可嚴格預測等特點(diǎn)，通?？勺鳛橄到y的核心模塊。

數據傳輸與互連技術(shù)的選擇直接影響雷達信號處理系統結構。數據傳輸與互連技術(shù)隨著(zhù)DPS芯片技術(shù)發(fā)展而逐步完善更新?lián)Q代。在此將相關(guān)技術(shù)分為4類(lèi)：①基于高性能工作站或者分布式通用計算機網(wǎng)絡(luò )構建的實(shí)時(shí)雷達信號處理器。②采用總線(xiàn)結構實(shí)現數據交互是常見(jiàn)的一種數據傳輸與互連技術(shù)。③交叉開(kāi)關(guān)數據傳輸與互連技術(shù)。④專(zhuān)用數據傳輸與互連技術(shù)。

雷達信號處理系統軟件開(kāi)發(fā)不同于一般的軟件，其核心是基于DPS的嵌入式軟件，主要任務(wù)不是對數據執行變換，而是在各種硬件設備上執行相應的算法，完成相應的功能，而計算機僅僅提供人機交互界面，進(jìn)行系統監控和顯示結果。這種軟件系統的開(kāi)發(fā)采用了分層方法，把軟件分成底層軟件和頂層軟件兩個(gè)相對獨立的部分。這種層次化的軟件結構，可以提高整個(gè)軟件系統的可維護性、可移植性；而且由于軟件開(kāi)發(fā)人員只需要考慮自己層次的開(kāi)發(fā)內容，有效地提高了軟件代碼的開(kāi)發(fā)效率。