基于ZYNQ組件化開發環境的設計與實現

趙智杰，高 博，劉擁軍

(信息工程大學 信息系統工程學院，河南 鄭州 450000)

軟件無線電是指在一個通用的硬件平臺上，通過重構軟件來實現通信功能切換的無線電系統。軟件無線電硬件平臺的特點是通用化、標準化、模塊化，以及對信號波形的廣泛適應性[1-2]。隨著軟件無線電平臺所處理信號的帶寬的提高，FPGA、DSP等專用處理器不可避免的被納入到軟件無線電平臺中。為降低FPGA波形組件和具體硬件平臺的耦合度，借鑒軟件通信體系架構(Software Communication Architecture，SCA)中的MHAL(Modem Hardware Abstraction Layer)規范和CP289(Change Proposal 289)中容器的思想，在FPGA中設計標準的組件運行環境[3-4]。通過運行環境為上層波形軟件提供標準接口，提高了FPGA波形組件的可移植、可重用和可互操作性[5]。但是環境中的驅動封裝和協議解析功能都是通過FPGA內部邏輯資源實現的，導致FPGA中可編程邏輯資源的布局布線過于復雜，使得 FPGA時序容易出現亞穩態。該問題在一定程度上限制了FPGA波形組件所處理信號的帶寬，同時也影響了整個系統的穩定性。

本文結合當前處理器的發展設計了一種基于ZYNQ處理器的組件化開發環境。環境的驅動封裝模塊和協議解析模塊由ZYNQ的PS(Processing System)端實現。利用PS端的協同處理設計FPGA波形組件運行環境，可以提高系統靈活性和穩定性并實現FPGA波形組件的可移植與可重用。

1 ZYNQ組件化開發環境的設計

實現波形組件移植的關鍵在于抽象和分離，通過標準化波形組件與底層環境的通信接口，可以實現底層硬件的抽象。通過標準化平臺間通信協議，可以實現波形組件和系統的分離。……