數字陣列收發組件FPGA遠程配置的探索及實現

高朝輝++呂芝偉

摘 要：隨著數字時代在不斷的更新，數字陣列雷達已經成為相控陣雷達的重要發展方向。因此，在數字陣列中數字收發組件式數字陣列雷達最重要的核心。在數字陣列中，由于雷達DAM模塊的數量比較多。因此，數字陣列通常與陣列天線集成了安裝在艙外導致調試困難的實際情況，在這種數字列陣中主要是利用Flash存儲配置數據、CPLD產生配置時序和通信接口、復用系統通信光纖，來收發組件現場可編程門陣列遠程配置的設計方法。將數字陣列收發組件FPGA遠程配置來解決DAM模塊遠程調試的難題，在技術的應用中極大的提高了系統的試驗效率。并且通過數字雷達陣列來進行具體的驗證，從中得到良好的效果。

關鍵詞：數字陣列 收發組件 FPGA遠配置

中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0025-01

在數字時代變化中，已經實現了對數字列陣雷達的工程化應用，在使用中數字陣列雷達可以進行動態的監測、以及在使用中具有多波束、低損耗、低副瓣的有點，因此在工程研究所以及科研機構中，對相控陣雷達的研究有著重要的指導意義。

1 數字陣列雷達

數字陣列雷達是由天線陣列、數字T/R組件、時鐘、數據的傳輸系統以及數字處理機共同組成的，在通信技術的使用中，雷達陣列有幾十個甚至幾百個數字T/R組件，在這些組件中，基本上是由模塊通過光纖與數字處理機高速數據完成通信的具體過程。但是在雷達組件中，這些組件的模塊基本上是同天線陣列集成設計然后構成了有源陣列的天線。在雷達裝置中通常是安裝在室外，這就為工作人員的調試造成了困難，因此，在本文對數字陣列收發組件FPGA遠程配置中，主要是利用Fiash存儲配置數據、CPLD產生配置時序和通信接口、復用裝機通信光纖，這樣最終能夠在艙內實現了DAM模塊中FPGA遠程加載以及動態重構的設計，這種遠程組件大大的提高了系統的可調式性，提高了工程的使用效率，并且縮短了工程的周期。

2 數字陣列收發組件的需求分析以及系統構建

2.1 FPGA期器件的具體配置

在研究FPGA器件中，本文主要通過Altera公司生產的StratixII系列的FPGA組件為例，分析了FPGA器件中的具體配件，它主要支持被動串行、主動串行、快速被動串行、被動異步并行以及JTA這五中具體的方式。在FPGA配置中，主要是將配置數據存儲在SRAM中，然后愛進行易失性要求FPGA每次在進行加電的時候，需要進行重新的加載配置數據。其中該配置主要是由MSEL[3..0]來決定具體的配置方式，以及接地的信號。

2.2 遠程配置的硬件構建

在數字陣列收發組件中FPGA的遠程配置過程中，遠程配置功能與系統功能進行一體化的設計，然后不斷的增加系統規模以及成本，最終來提高組件的系統中的可測性以及可調試性。然而在系統中DAM模塊在進行設備的自檢、分系統自檢以及正常的工作狀態中，為FPGA加載不同的配置數據，另外在Flash存儲器中需要加載更多的技術，最終實現DAM模塊的重構以及不同的設計。提高在使用中的試驗效率，擴充系統的使用功能。然而在綜合容量需求、工作電壓、配置速度等要求中，Flash存儲器的高4位地址為每套配置數據的索引地質，并且單片的Flash實際加載的16套配置數據。在FPGA的硬件配置時序、Flash存儲器的讀寫控制、配置數據的獲取以及校驗中是通過CPLD來完成的，并且該裝置不需要專用配置芯片，采用的是單電源進行供電，在光/電串口中轉化為遠程加載調試專用設備，它主要是由光收發模塊以及芯片構成，最終實現了計算機RS232串口信號與光信號的雙向轉換。能夠在遠程裝置中加強硬件的使用效率，實現了最優化的遠程加載組件。

FPGA遠程配置的工作原理：在數字陣列收發組件中，該設備在進行加電工作中，最初是正常加載模式，并且實行了加載正常工作時序。在通過控制時序、讀取配置數據以及將配置數據寫入具體的器件過程中，通過檢測配置完成的信號，以及完成對初始化信號，最終判斷FPGA是否配置成功。在組建進行遠程加載的過程中，通常是對DAM模塊直接接入通信光纖中，對串口光/電轉換模塊，最終實現調試計算機與CPLD控制器的雙向數據通信。將CPLD控制器接收到的配置數據存儲與Flash相應的空間地址，然后將數據進行上傳，存入Flash存儲器。完成配置管理軟件的發送以及進行動態重構，最終啟動新的配置時序，完成正常的遠程加載。

3 軟件時序設計

在軟件時序設計中，最重要的是對配置的數據進行獲取與存儲、FPGA配置時序設計以及配置管理軟件的具體設計。然而在對配置的數據進行獲取與存儲中，將CPLD內嵌UART串口收發軟核，然后通過模塊之間的轉換以及調試計算機進行雙向數據的通信，最終獲取配置數據文件，并且將存儲的數據放入Flash中..FPGA配置時序設計環節中，將配置數據加載中，需要在設計過程中進行實時監測，注重對信號的加載。最后在配置管理軟件設計中，主要是通過對計算機的調試來完成的，配置管理軟件主要應用在管理上傳、讀取配置數據文件以及完成數據通信等。

4 結語

通過對數字陣列雷達工程進行具體的分析，并且結合DAM模塊與FPGA組件遠程配置以及動態重構的具體設計以及軟件的要求進行研究，能夠處理好系統內部的通信光纖，并且解決了DAM模塊遠程調試。最終實現了動態重構以及自動檢測。因此，在數字陣列收發組件中FPGA遠程裝置提高了系統內部的使用效率。完成了串口通信以及信號確認，以及在信號的轉化中實現了遠程加載，以及對信號實施了動態監測。該技術提高了我國通信網絡技術的應用。

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