SCA平臺ARM組件的設計

陳 星，周勝源，江春燕

（桂林電子科技大學 信息與通信學院，廣西 桂林 541004）

軟件無線電是一個無線通信系統（從低容量的移動電話到高容量的多信道無線電臺）。在這個系統中，可通過在靈活的信號處理硬件上運行專業的軟件來實現專用的通信和傳輸特性[1]。它和傳統依靠單一的硬件非常不同，其好處是可復用或共享單一系統平臺來完成多種通信目的。實際上，在底層硬件物理限制內，任何通信任務都可以通過加載軟件來實現，包括廣泛的領域升級和維護。

SCA的出現使得軟件無線電的民用成為現實，SCA是通信平臺組件可移植性、可交換性、互用性、軟件可重用性、體系結構可擴展性的一個標準，這個標準主要體現在以下4個方面[2]：1）使移植費用降到最低；2）使一個波形應用在不同廠商的多個平臺（比如操作系統、硬件、主機環境）上能實現最大無縫移植；3）多使用和重用即插即用組件來建立波形；4）支持通信平臺體系結構可擴展性，這樣從手持到基站都使用同樣的體系結構。

SCA的開發主要包括以下3點：1）核心框架的設計，核心框架是SCA系統的核心，通常選用成熟的核心框架產品，而不是開發新的核心框架實現；2）設備節點開發和波形應用開發；3）系統集成，主要是把上兩步中的核心框架和設備節點，波形應用集成到一個系統。

1 SCA節點開發

在SCA體系結構中，Node（節點）是指注冊在同一個Device Manager（設備管理器）上的一系列Device（邏輯設備），包括GPP，DSP，FPGA，聲卡等。一個實際的基于SCA的軟件無線電電臺，是由一個或多個節點構成的，每個節點包含一個設備管理器，管理本節點內的所有設備和服務，完成相應的功能。圖1所示為SCA節點設計框圖。

圖1 SCA節點設計框圖

整個軟件無線電電臺由圖1中虛線框中所示的實際硬件設備構成[3]，按SCA規范分為Device（如I/O設備，聲卡設備等），Loadable Device（可加載設備）和Executable Device（可執行設備）3類。SCA節點運行在Executable Device上。然后對組件進行封裝：對每一個Device組件，都需要根據SCA體系里規定的API完成所有的實現，然后對文件進行編譯，最后設計邏輯設備的各種端口（Port）以實現與其他組件之間的數據通信。

2 ARM組件的設計

一個設備組件的設計工作包括兩大部分：一是設備組件的API（應用程序編程接口）實現，二是組件的端口和屬性設計。接下來將按照這兩個方面介紹ARM組件的設計。表1給出了ARM組件端口與屬性設計。

表1 ARM組件端口與屬性設計

2.1 ARM組件API的實現

根據可執行設備在SCA體系中的繼承關系，結合系統設計，得到所需的設備組件API，并逐步實現所有的接口。然后，根據設備的功能需求以及動態調整設備屬性等需要，完成對該設備組件的端口和屬性的設計。按照SCA標準，ARM API如圖2所示。邏輯設備接口（Device）是實際硬件的邏輯設備，它需要根據SCA體系里規定的API完成所有的實現，通過API與時間的硬件設備通信。再通過LoadDevice來加載執行設備，ARM處理器屬于執行設備。在設計中需要注意組件的屬性和操作，應根據其API詳細分析，這將直接影響上層波形應用對底層硬件的操作[4]。

圖2 ARM API

2.2 ARM組件的端口和屬性

作為SCA系統的一個邏輯設備，它需要有各種端口（Port）以實現與其他組件之間的數據通信，以及各種屬性（Property），以便在系統運行階段實現動態調整組件乃至整個波形的功能。可執行組件主要用于在其上運行其他設備代理以及波形組件，它無需與其他組件進行直接的數據通信，所以不需要為它設計輸入輸出的端口，只需要保留與SCA體系里相關服務的連接端口。

3 結 論

本文給出了具有SCA功能的軟件無線電平臺中核心設備ARM處理器的設備組件設計[5]，通過對其進行組件封裝，使得CF可以通過邏輯設備的相關API控制實際設備的行為，以完成整個系統預定的功能，SCA系統中波形應用通過設備組件以透明的方式使用硬件設備提供的功能。當然還有很多組件需要封裝設計，如DSP，FPGA，聲卡等，通過這些設計可以保證無線電平臺上波形應用實現在不同操作系統和各種調制方式間進行移植[6]。

[1]Neli Hayes.The JTRS SCA specification-the past，the present，and the future[A].The Boeing Company，2005.

[2]John Bard，Vincent J，Kovarik Jr.Software defined radio[M].The Software Communications Architecture，2007.

[3]Walter Tuttlebee.軟件無線電技術與實現[M].北京：電子工業版社，2004.

[4]Modular Software-programmable Radio Consortium.Software communication architecture specification （Version 2.2）[S].Washington：JTRS Joint Program Office，2001.

[5]TI.TMS320DM6446 digital media system-on-chip[EB/OL].（2008-03-20）[2010-01-20].http：//focus.ti.com/lit/ds/symlink/tms320dm6446.pdf.

[6]Sabri Murat Bicer.A software communications architecture compliant software defined radio implementation[A].Northeastern University Boston，2002.