数字阵列收发组件FPGA远程配置的探索及实现

高朝辉++吕芝伟

摘 要：随着数字时代在不断的更新，数字阵列雷达已经成为相控阵雷达的重要发展方向。因此，在数字阵列中数字收发组件式数字阵列雷达最重要的核心。在数字阵列中，由于雷达DAM模块的数量比较多。因此，数字阵列通常与阵列天线集成了安装在舱外导致调试困难的实际情况，在这种数字列阵中主要是利用Flash存储配置数据、CPLD产生配置时序和通信接口、复用系统通信光纤，来收发组件现场可编程门阵列远程配置的设计方法。将数字阵列收发组件FPGA远程配置来解决DAM模块远程调试的难题，在技术的应用中极大的提高了系统的试验效率。并且通过数字雷达阵列来进行具体的验证，从中得到良好的效果。

关键词：数字阵列 收发组件 FPGA远配置

中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0025-01

在数字时代变化中，已经实现了对数字列阵雷达的工程化应用，在使用中数字阵列雷达可以进行动态的监测、以及在使用中具有多波束、低损耗、低副瓣的有点，因此在工程研究所以及科研机构中，对相控阵雷达的研究有着重要的指导意义。

1 数字阵列雷达

数字阵列雷达是由天线阵列、数字T/R组件、时钟、数据的传输系统以及数字处理机共同组成的，在通信技术的使用中，雷达阵列有几十个甚至几百个数字T/R组件，在这些组件中，基本上是由模块通过光纤与数字处理机高速数据完成通信的具体过程。但是在雷达组件中，这些组件的模块基本上是同天线阵列集成设计然后构成了有源阵列的天线。在雷达装置中通常是安装在室外，这就为工作人员的调试造成了困难，因此，在本文对数字阵列收发组件FPGA远程配置中，主要是利用Fiash存储配置数据、CPLD产生配置时序和通信接口、复用装机通信光纤，这样最终能够在舱内实现了DAM模块中FPGA远程加载以及动态重构的设计，这种远程组件大大的提高了系统的可调式性，提高了工程的使用效率，并且缩短了工程的周期。

2 数字阵列收发组件的需求分析以及系统构建

2.1 FPGA期器件的具体配置

在研究FPGA器件中，本文主要通过Altera公司生产的StratixII系列的FPGA组件为例，分析了FPGA器件中的具体配件，它主要支持被动串行、主动串行、快速被动串行、被动异步并行以及JTA这五中具体的方式。在FPGA配置中，主要是将配置数据存储在SRAM中，然后爱进行易失性要求FPGA每次在进行加电的时候，需要进行重新的加载配置数据。其中该配置主要是由MSEL[3..0]来决定具体的配置方式，以及接地的信号。

2.2 远程配置的硬件构建

在数字阵列收发组件中FPGA的远程配置过程中，远程配置功能与系统功能进行一体化的设计，然后不断的增加系统规模以及成本，最终来提高组件的系统中的可测性以及可调试性。然而在系统中DAM模块在进行设备的自检、分系统自检以及正常的工作状态中，为FPGA加载不同的配置数据，另外在Flash存储器中需要加载更多的技术，最终实现DAM模块的重构以及不同的设计。提高在使用中的试验效率，扩充系统的使用功能。然而在综合容量需求、工作电压、配置速度等要求中，Flash存储器的高4位地址为每套配置数据的索引地质，并且单片的Flash实际加载的16套配置数据。在FPGA的硬件配置时序、Flash存储器的读写控制、配置数据的获取以及校验中是通过CPLD来完成的，并且该装置不需要专用配置芯片，采用的是单电源进行供电，在光/电串口中转化为远程加载调试专用设备，它主要是由光收发模块以及芯片构成，最终实现了计算机RS232串口信号与光信号的双向转换。能够在远程装置中加强硬件的使用效率，实现了最优化的远程加载组件。

FPGA远程配置的工作原理：在数字阵列收发组件中，该设备在进行加电工作中，最初是正常加载模式，并且实行了加载正常工作时序。在通过控制时序、读取配置数据以及将配置数据写入具体的器件过程中，通过检测配置完成的信号，以及完成对初始化信号，最终判断FPGA是否配置成功。在组建进行远程加载的过程中，通常是对DAM模块直接接入通信光纤中，对串口光/电转换模块，最终实现调试计算机与CPLD控制器的双向数据通信。将CPLD控制器接收到的配置数据存储与Flash相应的空间地址，然后将数据进行上传，存入Flash存储器。完成配置管理软件的发送以及进行动态重构，最终启动新的配置时序，完成正常的远程加载。

3 软件时序设计

在软件时序设计中，最重要的是对配置的数据进行获取与存储、FPGA配置时序设计以及配置管理软件的具体设计。然而在对配置的数据进行获取与存储中，将CPLD内嵌UART串口收发软核，然后通过模块之间的转换以及调试计算机进行双向数据的通信，最终获取配置数据文件，并且将存储的数据放入Flash中..FPGA配置时序设计环节中，将配置数据加载中，需要在设计过程中进行实时监测，注重对信号的加载。最后在配置管理软件设计中，主要是通过对计算机的调试来完成的，配置管理软件主要应用在管理上传、读取配置数据文件以及完成数据通信等。

4 结语

通过对数字阵列雷达工程进行具体的分析，并且结合DAM模块与FPGA组件远程配置以及动态重构的具体设计以及软件的要求进行研究，能够处理好系统内部的通信光纤，并且解决了DAM模块远程调试。最终实现了动态重构以及自动检测。因此，在数字阵列收发组件中FPGA远程装置提高了系统内部的使用效率。完成了串口通信以及信号确认，以及在信号的转化中实现了远程加载，以及对信号实施了动态监测。该技术提高了我国通信网络技术的应用。

参考文献

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