基于DSP的相关干涉仪测向快速实现方法

　　0　引言

　　相关干涉仪是一种优秀的测向技术,具有高灵敏度和高抗扰度等特点,已经被国际电联列为高精度测向体制。相关干涉仪测向首先要得到天线阵元的入射 波相位分布,然后将其与事先已存的各方位、各频率来波相位分布相比较,由其相似性确定来波方向。相对于传统干涉仪,相关干涉仪技术通过遍历各个方向上的相 关度,达到弱化波阵面畸变对测向精度影响的效果。但是,这种“弱化”的代价就是“遍历”产生的大运算量,由此引起的处理速度问题在一定程度上限制了这种测 向技术的应用范围。

　　DSP芯片一直在测向接收机中扮演着非常重要的核心作用,在价格、功耗和研发实用性上有着相比于其他嵌入式处理器无法比拟的优势。基于 TMS320C6713芯片实现了相关干涉仪测向算法,使用了先进的并行流水编程技术以及同步接口的DMA技术,极大地提高了测向处理速度。

　　1　关键技术

　　充分发挥DSP优势的关键是高效的程序和快速的接口,以及两者的并行工作。基于汇编语言的并行流水编程方法是当今主流DSP最重要的核心应用技 术之一,首次将之用于实现相关干涉仪测向算法。运算能力提高后,DSP与外部大容量存储器的接口速度成为制约整个系统效率的瓶颈。因此,应用了传输效率最 高的同步接口DMA方式,并进行了分析,首次给出了手册上没有发布的接口时序图。

　　1.1　基于汇编语言的并行流水编程技术

　　并行计算是目前计算机软件设计中的研究热点之一。它指多个逻辑处理单元的分工合作,共同完成一个整体任务同步和异步执行。具体针对嵌入式处理器 开发而言,并行处理是指多条指令的同时执行。TMS320C6000系列DSP具有先进的超长指令字结构(VLIW),在一个机器周期内可以并行存取和执 行8条32 bit的指令。流水线是对中央处理单元(CPU)内部指令操作的形象描述,它指一种能够使多条指令重叠操作的处理机实现机制。在DSP中,为提高硬件的使 用率和指令的吞吐量而采用多重硬专题技术与工程应用件流水线。即在一个指令周期内,CPU同时执行取指令(F)、指令解码(D)、指令执行(X)、写回 (W)等的循环操作,形成硬件流水线,如表1所示。软件流水线的实现要求数据相关性的去除,通常的办法是寄存器重命名和动态指令调度。对于 TMS320C6713而言,有相当一部分指令(存储器操作指令和乘法指令)不能在单机器周期内执行完毕,而流水线技术可以大大提高程序的吞吐率和硬件资 源的利用率,相当于循环体内的所有指令都能在单周期内执行完毕。