專利名稱：一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)的波束控制設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)陣面功能的擴(kuò)展和任務(wù)調(diào)度復(fù)雜度不斷上升，相控陣?yán)走_(dá)對波束控制系統(tǒng)的要求越來越高，波控系統(tǒng)的計算復(fù)雜度也越來越大，實時性的要求不斷提高。集中式波束控制裝置，在應(yīng)對復(fù)雜度提升和實時性要求提高的方法，往往只有通過采用性能和成本更高的數(shù)字信號處理器，成本和功耗不斷提高。相比之下分布式波束控制裝置將整個陣面T/R組件的配相計算分解到每個波控分機(jī)，每個分機(jī)只要負(fù)責(zé)單個天線列模塊的T/R組件的配相計算，計算復(fù)雜度大為降低，實時性指標(biāo)容易滿足。但是采用分布式計算的波控裝置，分機(jī)數(shù)量大，其程序和數(shù)據(jù)的維護(hù)難度也就相應(yīng)增大，當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)研制和驗證時，需要分別對每個波控分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)的進(jìn)行更新和調(diào)試，成倍增加了系統(tǒng)的調(diào)試時間，嚴(yán)重降低了工作效率，制約了分布式雷達(dá)波控系統(tǒng)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，該裝置采用分布式計算解決大規(guī)模天線陣面配相計算量大，實時性要求難以滿足的問題；針對分布式系統(tǒng)引入的設(shè)備量增加，調(diào)試和維護(hù)工作量大的問題，基于CAN總線，設(shè)計了在線配置模塊，通過控制中心可以在遠(yuǎn)程方便地維護(hù)數(shù)據(jù)和程序；波控分機(jī)還具有體積小、集成度高、低功耗等特點，適應(yīng)天線一體化設(shè)計需求。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) 一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于，包括一雷達(dá)控制中心、若干個天線列模塊，每個波控分機(jī)負(fù)責(zé)單個天線列模塊的T/R組件的相位控制和狀態(tài)監(jiān)測，并且所述雷達(dá)控制中心通過CAN總線發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程維護(hù)每個分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；所述若干個天線列模塊的個數(shù)由構(gòu)成該裝置的波控分機(jī)數(shù)量決定；
處于戰(zhàn)斗模式下，根據(jù)控制中心的方位參數(shù)，計算列模塊上每個T/R組件的波控碼，完成對應(yīng)列模塊上T/R組件相位的控制并向控制中心回告BIT監(jiān)測信息；
處于維護(hù)模式下，控制中心通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)給對應(yīng)波控分機(jī)，遠(yuǎn)程維護(hù)其數(shù)據(jù)和程序；
處于測試模式下，控制中心可以單獨控制列模塊上每個T/R組件的開關(guān)狀態(tài)、移相角度、頻點在內(nèi)狀態(tài)，方便列模塊測試和維修。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，所述波控分機(jī)進(jìn)一步包括CAN總線接口單元、計算單元、配相單元、在線監(jiān)測單元和在線配置單元，并且
通過CAN總線接口單元解析控制中心的指令和數(shù)據(jù)；通過計算單元實現(xiàn)波控碼計算和校驗；通過配相單元將波控碼傳送到天線激勵裝置；通過在線監(jiān)測單元完成列模塊BIT信息采集和統(tǒng)計；通過在線配置單元，實現(xiàn)控制中心對每個波控分機(jī)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和程序維護(hù)，其進(jìn)一步為
在戰(zhàn)斗模式下，計算單元根據(jù)的CAN接口單元接收到的方位信息，計算波控碼，通過送數(shù)單元向?qū)?yīng)的天線列模塊發(fā)送配相數(shù)據(jù)，使波束指向預(yù)定的方位，在系統(tǒng)時序控制下，通過CAN總線向控制中心回告BIT信息，完成陣面T/R組件，溫度在內(nèi)信息的監(jiān)測；
在維護(hù)模式下，通過接收CAN總線發(fā)送對應(yīng)分機(jī)的數(shù)據(jù)，在線配置單元通過SPI總線， 將數(shù)據(jù)寫入FPGA的串行配置芯片中，完成數(shù)據(jù)和程序的遠(yuǎn)程加載和維護(hù)；
在測試模式下，根據(jù)控制中心的命令，計算單元產(chǎn)生的波控碼可以單獨控制每個T/R組件的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行初始相位補(bǔ)償、隨機(jī)饋相、頻率修正等，方便調(diào)試和維修。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，各波控分機(jī)通過CAN總線與控制中心互聯(lián)，上電后各分機(jī)通過讀取板上的撥碼開關(guān)數(shù)值，來進(jìn)行初始化配置，保證各分機(jī)軟硬件一致，響應(yīng)不同的CAN數(shù)據(jù)和指令。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，F(xiàn)PGA的配置芯片的空間通過設(shè)置合適的地址偏移將FPGA配置芯片劃分為配置數(shù)據(jù)區(qū)和通用存儲區(qū)，通過在NIOS II軟核中加入EPCS控制器核，方便的訪問通用存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，該裝置通過進(jìn)入測試模式狀態(tài)下，CAN總線接口單元接收控制中心發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的更新數(shù)據(jù)，在線配置單元通過SPI總線協(xié)議將這些程序和數(shù)據(jù)更新到FPGA的配置芯片中，以實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程加載。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，波控分機(jī)包括單片機(jī)、FPGA和串行配置芯片三部分，單片機(jī)選用C8051RMX系列單片機(jī)，該系列器件配備了控制器局域網(wǎng)控制器和UART串口，在器件的CAN接口處添加CAN收發(fā)器連入CAN網(wǎng)絡(luò)，串口采集激勵模塊送來BIT和溫度在內(nèi)的檢測信息，F(xiàn)PGA采用Cyclone II系列的EP2C15，通過配置NIOS II軟核來完成浮點運(yùn)算，以實現(xiàn)計算單元功能，外圍串行配置芯片采用EPCS16，F(xiàn)PGA配置程序外的剩余空間作為通用數(shù)據(jù)區(qū)，存儲運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，以通過單片機(jī)中在線配置模塊來讀寫。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，在線配置單元通過SPI總線與串行配置器件EPCS16相連，C8051F器件的SPI總線的SCK、M0SI、MIS0、NSS分別連接至EPCS器件的DCLK、ADSI、DATA、nCS，在SPI相應(yīng)的時序下，數(shù)據(jù)和程序更新信息被寫入串行配置器件中完成在線配置，重新加電后，F(xiàn)PGA從串行配置芯片中，加載新的配置文件，計算單元從通用數(shù)據(jù)區(qū)中讀取新的計算數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，基于NIOS
IICPU的片上系統(tǒng)主要包括EPCS控制器核用于通用存儲區(qū)數(shù)據(jù)的訪問，JTAG UART核用于系統(tǒng)調(diào)試，Onchip Memory用于系統(tǒng)內(nèi)存,PLL核用于系統(tǒng)時鐘,定時器用于定時中斷，PIO核用于并行數(shù)據(jù)的輸入輸出以及中斷控制，計算單元以NIOS II CPU為處理器，根據(jù)指令中的工作模式、波束指向、波束寬度和工作頻率在內(nèi)的參數(shù)，進(jìn)行基本波控碼計算、相位碼修正以及波控碼校驗和拼合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果
本發(fā)明采用分布式計算解決大規(guī)模天線陣面配相計算量大，實時性要求難以滿足的問題；針對分布式系統(tǒng)引入的設(shè)備量增加，調(diào)試和維護(hù)工作量大的問題，基于CAN總線，設(shè)計了在線配置模塊，通過控制中心可以在遠(yuǎn)程方便地維護(hù)數(shù)據(jù)和程序；本發(fā)明還具有體積小、集成度高、低功耗等特點，適應(yīng)天線一體化設(shè)計需求。同時，通過在FPGA中靈活的配置基于NIOS的SOPC系統(tǒng)，可以實現(xiàn)浮點計算和指令定制，完成波控碼計算。通過解析CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和指令，每個波控分機(jī)接收對應(yīng)的更新數(shù)據(jù)，驗證成功后，將數(shù)據(jù)存儲在配置芯片中，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程加載和維護(hù)，使用戶免于拆卸、安裝、單獨調(diào)試分機(jī)，對分布式波束控制裝置的維護(hù)和調(diào)試具有極大的工 程意義。


圖I為本發(fā)明最佳實施例一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波控裝置示意 圖2為本發(fā)明最佳實施例在線配置模塊框 圖3為本發(fā)明最佳實施例基于NIOS軟核的計算單元框 圖4為本發(fā)明最佳實施例戰(zhàn)斗模式流程框圖。
具體實施例方式一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，包括一雷達(dá)控制中心、若干個天線列模塊，每個波控分機(jī)負(fù)責(zé)單個天線列模塊的T/R組件的相位控制和狀態(tài)監(jiān)測，并且，雷達(dá)控制中心通過CAN總線發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程維護(hù)每個分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；若干個天線列模塊的個數(shù)由構(gòu)成該裝置的波控分機(jī)數(shù)量由天線列模塊個數(shù)決。下面結(jié)合附圖舉一具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，為本發(fā)明最佳實施例一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波控裝置示意圖。構(gòu)成該裝置的可變數(shù)量的具有相同架構(gòu)的波控分機(jī)21主要由單片機(jī)211、FPGA213和串行配置芯片212三部分組成的。單片機(jī)211選用C8051F04X系列單片機(jī)，該系列器件配備了控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器和串口(UART)，在器件的CAN接口處添加CAN收發(fā)器連入CAN網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)通信，串口采集激勵模塊送來的BIT和溫度等檢測信息。FPGA213采用Cyclone
II系列的EP2C15，通過配置NIOS II軟核來完成浮點運(yùn)算，實現(xiàn)計算單元2131的功能。外圍串行配置芯片212采用EPCS16，F(xiàn)PGA213配置程序外的剩余空間作為通用數(shù)據(jù)區(qū)，存儲運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)211中在線配置單元2112來讀寫。參見圖2，為本發(fā)明最佳實施例在線配置模塊框圖。波控分機(jī)21進(jìn)入維護(hù)模式后，CAN總線接口單元2111開始接收程序和數(shù)據(jù)更新信息，經(jīng)過驗證無誤后，通知在線配置單元2112進(jìn)行在線配置。在線配置單元2112通過SPI總線與串行配置器件EPCS16相連，C8051F 器件的 SPI 總線(SCK、M0SI、MIS0、NSS)連接至 EPCS 器件的 DCLK、ADSI、DATA、nCS。在SPI相應(yīng)的時序下，數(shù)據(jù)和程序更新信息被寫入串行配置器件中完成在線配置。重新加電后，F(xiàn)PGA213從串行配置芯片212中，加載新的配置文件，計算單元2131從通用數(shù)據(jù)2122區(qū)中讀取新的計算數(shù)據(jù)。參見圖3和圖4,通過Quartus中SOPC Builder,可以快速的定制以32位Nios II軟核處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)?；贜IOS II CPU的片上系統(tǒng)主要包括EPCS控制器核用于通用存儲區(qū)數(shù)據(jù)的訪問，JTAG UART核用于系統(tǒng)調(diào)試，Onchip Memory用于系統(tǒng)內(nèi)存，PLL核用于系統(tǒng)時鐘，定時器用于定時中斷，PIO核用于并行數(shù)據(jù)的輸入輸出以及中斷控制等模塊組成。計算單元2131以NIOS II CPU為處理器，根據(jù)指令中的工作模式、波束指向、波束寬度和工作頻率等參數(shù)，進(jìn)行基本波控碼計算、相位碼修正以及波控碼校驗和拼合。為了提高實時性，有些浮點運(yùn)算如三角函數(shù)采用查表操作，具體表格數(shù)據(jù)存儲在通用存儲區(qū)中，上電后讀入Onchip Memory,提高了系統(tǒng)的實時性。構(gòu)成該裝置的分機(jī)數(shù)量由天線列模塊2個數(shù)決定，每個波控分機(jī)21負(fù)責(zé)對應(yīng)天線 列模塊2上所有T/R組件23的相位控制和狀態(tài)監(jiān)測；雷達(dá)控制中心1，通過CAN總線發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程維護(hù)每個分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；采用分布式計算來簡化配相的計算復(fù)雜度，提高實時性；采用基于NIOS II的軟核CPU來實現(xiàn)浮點運(yùn)算，降低功耗和成本；采用模塊化、一體化、小型化設(shè)計，節(jié)約天線陣面尺寸。處于戰(zhàn)斗模式下根據(jù)控制中心的方位參數(shù)，計算列模塊上每個T/R組件23的波控碼，完成對應(yīng)列模塊上T/R組件23相位的控制并向控制中心I回告BIT監(jiān)測信息；在維護(hù)模式，控制通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)給對應(yīng)波控分機(jī)21，遠(yuǎn)程維護(hù)其數(shù)據(jù)和程序；在測試模式，控制中心I可以單獨控制列模塊上每個T/R組件23的開關(guān)狀態(tài)、移相角度、頻點在內(nèi)狀態(tài)，方便列模塊測試和維修。波控分機(jī)21進(jìn)一步包括CAN總線接口單元2111，計算單元2131，配相單元2132，在線監(jiān)測單元2113，在線配置單元2112。通過CAN總線接口單元2111解析控制中心I的指令和數(shù)據(jù)；通過計算單元2131實現(xiàn)波控碼計算和校驗；通過配相單元2132將波控碼傳送到天線激勵裝置22 ;通過在線監(jiān)測單元2113完成列模塊BIT信息采集和統(tǒng)計；通過在線配置單元2112，實現(xiàn)控制中心I對每個波控分機(jī)21的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和程序維護(hù)，其進(jìn)一步為
在戰(zhàn)斗模式下，計算單元2131根據(jù)的CAN總線接口單元2111接收到的方位信息，計算波控碼，通過送數(shù)單元向?qū)?yīng)的天線列模塊2發(fā)送配相數(shù)據(jù)，使波束指向預(yù)定的方位，在系統(tǒng)時序控制下，通過CAN總線，向控制中心I回告BIT信息，完成陣面T/R組件23，溫度在內(nèi)信息的監(jiān)測；
在維護(hù)模式下，通過接收CAN總線發(fā)送對應(yīng)分機(jī)的數(shù)據(jù)，在線配置單元2112通過SPI總線，將數(shù)據(jù)寫入FPGA213的串行配置芯片212中，完成數(shù)據(jù)和程序的遠(yuǎn)程加載和維護(hù)；在測試模式下，根據(jù)控制中心I的命令，計算單元2131產(chǎn)生的波控碼可以單獨控制每個T/R組件23的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行初始相位補(bǔ)償、隨機(jī)饋相、頻率修正等，方便調(diào)試和維修。各波控分機(jī)21通過CAN總線與控制中心I互聯(lián)，上電后各分機(jī)通過讀取板上的撥碼開關(guān)數(shù)值，來進(jìn)行初始化配置，保證各分機(jī)軟硬件一致，卻可以響應(yīng)不同的CAN數(shù)據(jù)和指令。每個波控分機(jī)的結(jié)構(gòu)都和波控分機(jī)21的一致。由于使用分布式計算，傳統(tǒng)的整個天線陣面波控碼字的計算，變?yōu)槊總€波控分機(jī)單獨計算對應(yīng)天線列模塊2的波控碼字，計算復(fù)雜度大為簡化，原先由大容量FPGA+高性能DSP才能滿足指標(biāo)，現(xiàn)通過在中等容量FPGA中配置高性能可剪裁的NIOS II軟核CPU即可滿足指標(biāo)，節(jié)約成本，降低功耗。充分利用FPGA的配置芯片(FLASH)的空間。通常FPGA配置芯片只存放FPGA配置數(shù)據(jù)2121，剩余空間往往浪費，該裝置中通過設(shè)置合適的地址偏移將FPGA配置芯片劃分為配置數(shù)據(jù)區(qū)(存放FPGA配置文件)和通用存儲區(qū)(計算中用到的數(shù)據(jù)表格)。通過在NIOSII軟核中加入EPCS控制器核，程序中可以方便的訪問通用存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)。該裝置通過進(jìn)入測試模式后，CAN總線接口單元2111接收控制中心I發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的更新數(shù)據(jù)，在線配置單元2112通過SPI總線協(xié)議將這些程序和數(shù)據(jù)更新到FPGA的配置芯片中，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程加載。根據(jù)控制中心I 的命令，計算單元2131產(chǎn)生的波控碼可以單獨控制每個T/R組件23的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行初始相位補(bǔ)償、隨機(jī)饋相、頻率修正等，方便調(diào)試和維修。該裝置通過進(jìn)入戰(zhàn)斗模式后，計算單元2131根據(jù)的CAN總線接口單元2111接收到的方位信息，讀取配置芯片中的數(shù)據(jù)，依據(jù)剛剛更新的數(shù)據(jù)計算波束指向碼字，通過送數(shù)單元向?qū)?yīng)的天線列模塊2發(fā)送配相數(shù)據(jù)，使波束指向預(yù)定的方位，在系統(tǒng)時序控制下，通過CAN總線，向控制中心I回告BIT信息，完成陣面T/R組件23，溫度等信息的監(jiān)測。該裝置通過進(jìn)入維護(hù)模式后，通過接收CAN總線發(fā)送對應(yīng)分機(jī)的數(shù)據(jù)，在線配置單元2112通過SPI總線，將數(shù)據(jù)寫入FPGA213的串行配置芯片212中，完成數(shù)據(jù)和程序的遠(yuǎn)程加載和維護(hù)。本發(fā)明采用分布式計算解決大規(guī)模天線陣面配相計算量大，實時性要求難以滿足的問題；針對分布式系統(tǒng)引入的設(shè)備量增加，調(diào)試和維護(hù)工作量大的問題，基于CAN總線，設(shè)計了在線配置模塊，通過控制中心I可以在遠(yuǎn)程方便地維護(hù)數(shù)據(jù)和程序；本發(fā)明還具有體積小、集成度高、低功耗等特點，適應(yīng)天線一體化設(shè)計需求。應(yīng)當(dāng)理解的是這里所描述的方法和系統(tǒng)可以以各種形式的硬件、軟件、固件、專用處理機(jī)或者它們的組合實現(xiàn)。尤其是，至少本發(fā)明的一部分包括程序指令的應(yīng)用程序優(yōu)選實現(xiàn)。這些程序指令被確實地包括在一個或者多個程序存儲設(shè)備(包括但不限于硬盤、磁性軟盤、RAM、ROM、⑶、ROM等)里，并且可由任何包括適當(dāng)結(jié)構(gòu)的設(shè)備或者機(jī)器，例如一種具有處理器、內(nèi)存和輸入/輸出接口的通用數(shù)字計算機(jī)執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)理解由于附圖中描述的一些系統(tǒng)的組成部件和處理步驟優(yōu)選地以軟件實現(xiàn)，所以，系統(tǒng)模塊(或者方法步驟的邏輯流程)之間的連接可能不同，這取決于本發(fā)明的編程方式。根據(jù)這里給出的指導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠設(shè)計出本發(fā)明的這些以及類似的實施方式。以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于，包括一雷達(dá)控制中心、若干個天線列模塊，每個波控分機(jī)負(fù)責(zé)單個天線列模塊的T/R組件的相位控制和狀態(tài)監(jiān)測，并且所述雷達(dá)控制中心通過CAN總線發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程維護(hù)每個分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；所述若干個天線列模塊的個數(shù)由構(gòu)成該裝置的波控分機(jī)數(shù)量決定； 處于戰(zhàn)斗模式下，根據(jù)控制中心的方位參數(shù)，計算列模塊上每個T/R組件的波控碼，完成對應(yīng)列模塊上T/R組件相位的控制并向控制中心回告BIT監(jiān)測信息； 處于維護(hù)模式下，控制中心通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)給對應(yīng)波控分機(jī)，遠(yuǎn)程維護(hù)其數(shù)據(jù)和程序； 處于測試模式下，控制中心可以單獨控制列模塊上每個T/R組件的開關(guān)狀態(tài)、移相角度、頻點在內(nèi)狀態(tài)，方便列模塊測試和維修。
2.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于所述波控分機(jī)進(jìn)一步包括CAN總線接口單元、計算單元、配相單元、在線監(jiān)測單元和在線配置單元， 并且 通過CAN總線接口單元解析控制中心的指令和數(shù)據(jù)；通過計算單元實現(xiàn)波控碼計算和校驗；通過配相單元將波控碼傳送到天線激勵裝置；通過在線監(jiān)測單元完成列模塊BIT信息采集和統(tǒng)計；通過在線配置單元，實現(xiàn)控制中心對每個波控分機(jī)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和程序維護(hù)，其進(jìn)一步為 在戰(zhàn)斗模式下，計算單元根據(jù)的CAN接口單元接收到的方位信息，計算波控碼，通過送數(shù)單元向?qū)?yīng)的天線列模塊發(fā)送配相數(shù)據(jù)，使波束指向預(yù)定的方位，在系統(tǒng)時序控制下，通過CAN總線向控制中心回告BIT信息，完成陣面T/R組件，溫度在內(nèi)信息的監(jiān)測； 在維護(hù)模式下，通過接收CAN總線發(fā)送對應(yīng)分機(jī)的數(shù)據(jù)，在線配置單元通過SPI總線，將數(shù)據(jù)寫入FPGA的串行配置芯片中，完成數(shù)據(jù)和程序的遠(yuǎn)程加載和維護(hù)； 在測試模式下，根據(jù)控制中心的命令，計算單元產(chǎn)生的波控碼可以單獨控制每個T/R組件的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行初始相位補(bǔ)償、隨機(jī)饋相、頻率修正等，方便調(diào)試和維修。
3.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于各波控分機(jī)通過CAN總線與控制中心互聯(lián)，上電后各分機(jī)通過讀取板上的撥碼開關(guān)數(shù)值，來進(jìn)行初始化配置，保證各分機(jī)軟硬件一致，響應(yīng)不同的CAN數(shù)據(jù)和指令。
4.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于FPGA的配置芯片的空間通過設(shè)置合適的地址偏移將FPGA配置芯片劃分為配置數(shù)據(jù)區(qū)和通用存儲區(qū)，通過在NIOS II軟核中加入EPCS控制器核，方便的訪問通用存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于該裝置通過進(jìn)入測試模式狀態(tài)下，CAN總線接口單元接收控制中心發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的更新數(shù)據(jù)，在線配置單元通過SPI總線協(xié)議將這些程序和數(shù)據(jù)更新到FPGA的配置芯片中，以實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程加載。
6.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于波控分機(jī)包括單片機(jī)、FPGA和串行配置芯片三部分，單片機(jī)選用C8051RMX系列單片機(jī)，該系列器件配備了控制器局域網(wǎng)控制器和UART串口，在器件的CAN接口處添加CAN收發(fā)器連入CAN網(wǎng)絡(luò)，串口采集激勵模塊送來BIT和溫度在內(nèi)的檢測信息，F(xiàn)PGA采用Cyclone II系列的EP2C15，通過配置NIOS II軟核來完成浮點運(yùn)算，以實現(xiàn)計算單元功能，外圍串行配置芯片采用EPCS16，F(xiàn)PGA配置程序外的剩余空間作為通用數(shù)據(jù)區(qū)，存儲運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，以通過單片機(jī)中在線配置模塊來讀寫。
7.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于，在線配置單元通過SPI總線與串行配置器件EPCS16相連，C8051F器件的SPI總線的SCK、MOSI、MISO、NSS分別連接至EPCS器件的DCLK、ADSI、DATA、nCS，在SPI相應(yīng)的時序下，數(shù)據(jù)和程序更新信息被寫入串行配置器件中完成在線配置，重新加電后，F(xiàn)PGA從串行配置芯片中，加載新的配置文件，計算單元從通用數(shù)據(jù)區(qū)中讀取新的計算數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求I所述的支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，其特征在于，基于NIOSIICPU的片上系統(tǒng)主要包括EPCS控制器核用于通用存儲區(qū)數(shù)據(jù)的訪問，JTAG UART核用于系統(tǒng)調(diào)試，Onchip Memory用于系統(tǒng)內(nèi)存，PLL核用于系統(tǒng)時鐘,定時器用于定時中斷，PIO核用于并行數(shù)據(jù)的輸入輸出以及中斷控制，計算單元以NIOS II CPU為處理器，根據(jù)指令中 的工作模式、波束指向、波束寬度和工作頻率在內(nèi)的參數(shù)，進(jìn)行基本波控碼計算、相位碼修正以及波控碼校驗和拼合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支持遠(yuǎn)程加載的分布式波束控制裝置，包括一雷達(dá)控制中心和若干個天線列模塊，所述雷達(dá)控制中心，通過CAN總線發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程維護(hù)每個分機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；所述若干個天線列模塊的個數(shù)由構(gòu)成該裝置的波控分機(jī)數(shù)量由天線列模塊個數(shù)決定，每個波控分機(jī)負(fù)責(zé)對應(yīng)天線列模塊上所有T/R組件的相位控制和狀態(tài)監(jiān)測。本發(fā)明采用分布式計算解決大規(guī)模天線陣面配相計算量大，實時性要求難以滿足的問題；針對分布式系統(tǒng)引入的設(shè)備量增加，調(diào)試和維護(hù)工作量大的問題，基于CAN總線，設(shè)計了在線配置模塊，通過控制中心可以在遠(yuǎn)程方便地維護(hù)數(shù)據(jù)和程序；本發(fā)明還具有體積小、集成度高、低功耗等特點，適應(yīng)天線一體化設(shè)計需求。
文檔編號G05B19/418GK102968095SQ201210333770
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者張德平, 郭世杰, 黃慧, 沈全成 申請人:上海航天測控通信研究所