1 分布式干扰系统对嵌入式网关设计的要求
根据分布式干扰系统的作战运用背景,在设计嵌入式网关硬件平台时应从以下几个方面考虑:
(1)微型化。嵌入式网关应该在体积上足够小,保证分布式干扰系统的小型化。
(2)扩展性和灵活性。分布式干扰系统需要定义统一、完整的外部接口,方便软硬件系统的升级,其嵌入式网关也应具有扩展性和灵活性,可以根据作战环境的需要进行升级。
(3)稳定性和安全性。稳定性要求嵌入式网关能够在给定的外部环境变化范围内正常工作。安全性设计包括代码安全和通信安全,是军事领域应用的基本要求。
(4)低成本。分布式干扰系统的作战应用表明,系统是大量部署且不能回收的,因此就要严格限制包括嵌入式网关在内的重要部件的成本。
(5)低功耗。嵌入式网关的硬件设计直接决定了其能耗水平,还决定了各种软件通过优化可能达到的最低能耗水平。因此,要合理地设计硬件系统,有效降低系统能耗。
(6)具有一定的信号预处理能力。嵌入式系统中微处理器的处理能力较弱,且内存较小,嵌入式网络的速度普遍不高。这就要求嵌入式网关具有一定的信号预处理能力,包括下变频功能和FFT变换功能,以此来提高网络传输的效率。
2 分布式干扰系统中嵌入式网关的硬件设计
嵌入式网关实际上就是一个可实现网络通信功能的嵌入式系统。随着FPGA技术的迅速发展,SoPC作为一种特殊的嵌入式系统,具备软硬件在系统可编程、可裁减、可扩充、可升级的功能,已逐渐成为一个新兴的技术方向。因此,本文在设计分布式干扰系统的嵌入式网关时选用基于FPGA的SoPC解决方案,选用的实验平台为Xilinx公司的ML402开发平台。
2.1 分布式干扰系统中嵌入式网关的硬件组成
图1表示的是分布式干扰系统中嵌入式网关的硬件组成,这些硬件除A/D、干扰机和控制中心外都集成在一块ML402*估板上。系统以带有32位MicroBlaze微处理器软核的FPGA作为控制中心,处理经A/D变换后的侦察信号数据,然后通过以太网将数据传送到控制中心,并从控制中心传回控制参数。DDR_SDRAM作为片外存储器,用来弥补微处理器内部存储器容量小的缺点;CF卡存储系统软硬件的bit文件和网络配置文件;串口用来控制具有远程控制功能的侦察接收机,也可在调试时输出系统的运行信息。本文设计的嵌入式网关的各功能部件在FPGA内部都以IP核的形式构建并连接,较好地满足了分布式干扰系统对嵌入式网关硬件设计的要求。