相位干涉仪测向算法及其在TMS320C6711上的实现

由于需要对五通道输入信号做相关运算和角度运算，计算量大且多为浮点运算。这里采用ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１芯片为核心组成硬件系统数字信号处理单元，并在该硬件系统上完成了五通道相位干涉仪算法仿真研究。

２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１和ＴＤＳ５１０ＵＳＢ－Ｅ的特点

ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１是ＴＩ公司于１９９７年推出的ＤＳＰ芯片。Ｃ６７１１片内有８个并行处理单元，分相同的两组，Ｃ６７１１的体系结构采用ＶＬＩＷ结构，单指令字长为３２ｂｉｔ，８个指令组成一个指令包。芯片内部设置了专门的指令分配模块，可以将每个２５６ｂｉｔｓ指令包同时分配到８个处理单元，并由８个单元同时运行。芯片内部时钟频率可以达到１５０ＭＨｚ，芯片最大处理能力可达到１２００ＭＩＰＳ。

ＴＤＳ５１０ＵＳＢ－Ｅ是以ＴＭＳ３２０Ｃ６０００为核心的硬件调试系统。仿真器为ＵＳＢ２．０接口设备。

２．２ 测向处理器硬件设计

测向处理器硬件框图如图３所示。

数字下变频单元输入５通道接收机接收的信号，并去掉载波的零中频Ｉ、Ｑ信号（５通道共１０路Ｉ、Ｑ信号）。

ＦＰＧＡ包括数字下变频单元、时分多路数据接口、ＤＳＰ的ＥＭＩＦ接口控制及双口ＲＡＭ控制四大模块。

双口ＲＡＭ存储测向处理所需数据，考虑到ＤＳＰ中测向算法所需要的内存容量，因此其不少于１０Ｋ。

２．３ 测向算法软件的实现

ＣＣＳ是ＴＩ的集成性ＤＳＰｓ软件开发工具。在一个开放式的插件结构下，ＣＣＳ内部集成了Ｃ６０００代码产生工具、软件模拟器、实时基础软件ＤＳＰ／ＢＩＯＳ等软件工具。在ＣＣＳ下，开发者可以对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试和项目管理等所有工作。选择Ｃ语言作为应用程序的设计，是因为Ｃ６０００中采用优化ＡＮＳＩ Ｃ编译器，它的输入是Ｃ语言源代码，输出为ＴＭＳ３２０汇编代码。即将符合ＡＮＳＩ标准的Ｃ代码转换为目标ＤＳＰｓ的汇编代码，一般的算法可采用Ｃ代码实时实现。

五通道干涉仪测向算法软件流程图如图４所示。

２．４ 五通道相位干涉仪算法的硬件调试及仿真结果

在透彻分析五通道相位干涉仪算法原理的基础上?熏依据软件工程的原则规范?熏采用Ｃ语言设计出了五通道相位干涉仪算法的软件?熏然后在ＰＣ机上用Ｃ６７１１的Ｃ编译器编译、汇编、链接了软件的Ｃ源代码?熏最后将软件加载到目标板上进行运行、调试。

２．４．１ 测向处理器中数据的来源

五通道送入ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１的数据由科学计算语言Ｍａｔｌａｂ６．２在ＷＩＮＤＯＷＳ２０００操作平台上仿真得出，即采用模拟ＱＰＳＫ信号，调制速率为９６００ｂｐｓ，噪声是 Ｍａｔｌａｂ６．２内部函数ｒａｎｄｎ产生的高斯白噪声，并用Ｈｉｌｂｅｒｔ变换将其变换为复噪声。

采样信号长度：５１２点

信噪比：５ｄＢ、１０ｄＢ

仿真频点：１８００ＭＨｚ

２．４．２ 硬件调试结果

表１、表２、表３分别列出了几种情况下待测俯仰角和方位角与ＣＣＳ中得到的俯仰角和方位角的对比。其中，ｐｈａｉ、ｔｈｅｔａ分别表示待测俯仰角与方位角，ｐｈａｉ测量值和ｔｈｅｔａ测量值是由运行ＣＣＳ２．１中的测向程序得到的。

表1 未加入噪声时，待测俯仰角和方位角与CCS中得到的俯仰角和方位角的对比