基于SOPC的雷達(dá)多功能接口模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

PLB總線接口主要完成視頻控制電路與系統(tǒng)PLB總線的符合IBM CoreConnect總線規(guī)范的無縫接口電路。VRAM切換控制電路完成系統(tǒng)對兩塊顯存讀／寫控制的交替切換。PLB_EMC是Xilinx嵌入式開發(fā)套件EDK自帶的PLB總線外部存儲器控制接口IP。VRAM_A和VRAM_B都是存儲視頻圖像數(shù)據(jù)的顯存，切換控制電路在任意時刻總是將1塊顯存掛接在PLB_EMC接口上，而從另一塊顯存讀出視頻圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)色板變換后輸出給D ／A產(chǎn)生要顯示的彩色圖像信號。修改顯示畫面時CPU通過PLB總線先對掛接在PLB_EMC接口上的VRAM_A進(jìn)行改寫，同時用VRAM_B讀出的數(shù)據(jù)來完成顯示，然后通過設(shè)置控制寄存器切換到另一狀態(tài)，再用VRAM_A完成顯示，而對VRAM_B改寫以使兩塊顯存數(shù)據(jù)保持相同，這樣系統(tǒng)讀／寫顯存時就不會影響顯示了，同時VRAM切換控制電路可以設(shè)置為只對高8位、只對低8位和對16位這3種顯存存取方式，以此來實(shí)現(xiàn)顯存的快速存取和背景疊加顯示功能。
PAL視頻時序發(fā)生器產(chǎn)生顯示所需的時鐘、行場同步和消隱信號，提供給VRAM地址發(fā)生器子模塊，用于形成尋址外部顯存的地址。將FPGA內(nèi)部的存儲器資源例化為一個128 K×4 b的ROM，然后將1幀時間長度(40 ms)的信號設(shè)計成．coe格式文件作為ROM的初始化數(shù)據(jù)。
VRAM地址發(fā)生器就是根據(jù)PAL視頻時序發(fā)生器給出的行、場同步和消隱信號來產(chǎn)生讀顯存需要的地址，并與PAL制式信號時序同步。
彩色查找表的功能是將從顯存讀出的視頻圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過查表處理后形成24位RGB彩色數(shù)字視頻提供給D／A變換輸出到顯示器顯示。查找表共512個單元，將其分為兩部分，0～255為第一個表，256～511為第二個表，顯存輸出的數(shù)字視頻要么通過第一個表，要么通過第二個表來轉(zhuǎn)換，不能同時，當(dāng)數(shù)字視頻高8位為全0時，將使用低8位去索引第一張表，當(dāng)高8位不為全0時，將使用高8位去索引第二張表，這樣系統(tǒng)可以由軟件來靈活地設(shè)置修改彩色查找表的內(nèi)容從而實(shí)現(xiàn)多種分層和疊加的彩色顯示方式。

3 SoPC技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用
開發(fā)采用Xilinx公司的EDK(嵌入式開發(fā)套件)和ISE工具軟件。EDK工具包中集成了硬件平臺生成器(Platgen)、軟件平臺生成器(Libgen)、仿真模型生成器(Simgen)、軟件編譯器(Mb-gcc／ppc-gcc)和軟件調(diào)試工具(Mb-gdb／ppc-gdb)等，通過集成開發(fā)環(huán)境XPS，用戶可以調(diào)用上述所有工具，來完成嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的整個流程。
可配置嵌入式系統(tǒng)的配置層面包括，處理器配置：如指令或數(shù)據(jù)緩沖配置，協(xié)處理器或硬件加速器；系統(tǒng)配置：如I／O外設(shè)選擇、定制、DMA選擇、存儲器外設(shè)選擇、定制等；用戶專用外設(shè)和電路：將專用電路設(shè)計成為用戶自定義的IP Core，然后在系統(tǒng)中添加調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。用戶自定義的IP Core要求必須用HDL設(shè)計并滿足片內(nèi)總線接口和EDK工程的規(guī)范，如有專門目錄結(jié)構(gòu)和處理器外設(shè)定義文件(．MPD)、外設(shè)分析定義文件(．PAO)等。如果自定義的IP Core要具有軟件驅(qū)動，那設(shè)計還要完全符合相應(yīng)的總線底層驅(qū)動接口規(guī)范?？傊畬oPC技術(shù)應(yīng)用在接口模塊的設(shè)計中具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于接口模塊往往是實(shí)現(xiàn)專用功能的嵌入式計算機(jī)小系統(tǒng)，在芯片RAM資源可以滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求的前提下，可以將系統(tǒng)存儲器都集成到FPGA內(nèi)部，大大減小體積和功耗，減少芯片數(shù)量；硬件設(shè)計的更改可通過重新配置FPGA器件來實(shí)現(xiàn)，增加設(shè)計靈活性，降低設(shè)計風(fēng)險。

4 結(jié)語
由于FPGA內(nèi)部集成的通信接口和IP Core的種類的不斷豐富，使得在更多的應(yīng)用領(lǐng)域使用SoPC技術(shù)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計已成為可能。該多功能接口模塊已成功地應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中，取代了以往3個單獨(dú)的接口模塊，大大減小了體積，降低了功耗，在提高了性能的同時也提高了系統(tǒng)的可靠性，并為設(shè)計體積更小、性能更強(qiáng)的雷達(dá)接口模塊提供了發(fā)展方向。