基于C30并行多处理器系统的设计与应用

　　自上世纪八十年代以来,国外各主要海洋军事大国都认识到发展声纳系统,以系统代替单站,是提高声纳性能的一条快速、有效而又经济的途径,因此都把提高声纳系统级的综合处理能力作为舰(艇)载声纳的一个发展方向。如何发挥声纳系统最大的战术效能是一个很重要的课题。传统的武器战术测试,必须要出海发射实弹,这将耗费大量的人力、物力和财力,在瞬息万变的时代,已远远不能适应武器系统发展的需要。因此,时代呼唤武器系统仿真测试方法的出现,使之在实验室条件下就可满足武器系统测试及优化的各种需要。仿真仪根据某型声纳的特点,将声学环境与该声纳按功能合理分解,建模并实现包括舰船噪声、鱼雷噪声、干扰器噪声、背景噪声在内的一系列声场信号的仿真,实现某型声纳的多波束警戒系统、多目标跟踪系统、噪声测距系统功能仿真。着重分析声纳系统的性能指标与环境条件的关系以及该声纳系统各种功能模型的建立和算法的实现,对该声纳进行实时的仿真,逼真地再现装备的各种功能及其实测误差,为声纳系统战术技术指标的论证提供技术支持。

　　1 系统硬件构成

　　仿真仪可根据导演台发布的目标、本艇以及海洋水文条件等环境信息,模拟出目标信号、海洋声传播衰减、背景干扰噪声以及某型声纳的噪声警戒、自动跟踪、被动测距、显示控制等功能,逼真地模拟声纳对多个目标的检测和跟踪过程,向声纳显控台传送各种显示数据和测量结果。该仿真仪也可作为独立的声纳模拟器单机运行,实现从外部环境、声纳信号处理,显控操作等全部仿真。

　　仿真仪由一台工控计算机,八块TI公司TMS320C30为核心的高速DSP运算板,一块I/O和录音接口板,二块以太网卡,一个RS232/RS422转换器,一块包含工控总线和C30总线的仿真仪母板组成。高速DSP运算板通过32位数据总线实现数据传送,每个高速DSP运算板与工控主机之间则通过8位共享存贮器进行通信。工控机通过复位,中断,传送参数等方式控制各个高速运算器的工作。仿真仪的硬件系统结构如图1所示。

　　工控机的主要功能有三种,即:完成部分(参数级)仿真计算任务;完成对导演台、系统显控台的通信任务;作为DSP运算板的主机,实现对DSP运算器的开发、运行控制和交互数据传送。I/O接口由三大部分组成,即:工控机—DSP运算器接口,实现工控机与DSP运算器之间的相互控制和数据传送;录音接口,实现对录音机信号的抗混滤波、动态压缩、A/D转换以及采样信号的读入控制;放音接口,实现对听音输出信号的D/A转换,低通滤波和功率放大。

　　DSP高速运算板是由TI公司的第三代高速浮点数字信号处理器、双口RAM和通信、控制逻辑电路构成,用于实现信号级的实时仿真,运算内容主要包括:目标信号和背景噪声干扰序列实时计算(拟合)、噪声测向的实时计算、多目标跟踪的实时计算及被动测距算法的实时计算等。