基于FPGA和SMT387的SAR数据采集与存储系统

文章摘要：2 DSP功能模块DSP功能模块主要由SMT387模块完成。本设计利用TMS320C6415型DSP完成了对回波信号采集数据的分析处理，并为前端数据模块提供相应计算结果，使信号采集模块得以准确完成对回波信号的有效采集。同时，利用SMT6087的文件操作系统将采样数据转换为FAT32文件系统下的数据格式，并将数据存人SATA硬盘中。SMT387是一款专门用于数据硬盘存储的DSP功能模块。其主要特点有：1)双SATA硬盘接口，采用Silicon Image Serial ATALink 3512；2)600 MHz工作频率的TMS320C6415DSP；3)Virtex-ⅡPro FPGA；4)1

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　　2 DSP功能模块

　　DSP功能模块主要由SMT387模块完成。本设计利用TMS320C6415型DSP完成了对回波信号采集数据的分析处理，并为前端数据模块提供相应计算结果，使信号采集模块得以准确完成对回波信号的有效采集。同时，利用SMT6087的文件操作系统将采样数据转换为FAT32文件系统下的数据格式，并将数据存人SATA硬盘中。

　　SMT387是一款专门用于数据硬盘存储的DSP功能模块。其主要特点有：

　　1)双SATA硬盘接口，采用Silicon Image Serial ATALink 3512；

　　2)600 MHz工作频率的TMS320C6415DSP；

　　3)Virtex-ⅡPro FPGA；

　　4)1组60针的SHB接口；

　　5)8 MB的Flash为脱机工作提供配置，其中数据传输采用的SHB协议是一种高速数据传输协议，其传输速率可达240 MB／s。

　　SHB总线由两组相互独立的SunDance数据总线(SunDance Digital Bus，SDB)单元SDBl和SDB2构成，每组SDB单元含有16根数据线，3根控制信号线WEN，REQ，ACK和1根时钟线CLK。每组SDB单元均可独立地配置为单向收发或双向收发的工作模式。

　　在本系统中，采用滑窗检测的方法对有效回波进行检测。滑窗检测器在PRI内对N个采样样本点求平方和，其检测变量数学表达式：

　　式中，Gn为检测变量的初始值；xi，xj为A／D输出采样样本点，i，j=0为单个完整PRI内采样数据的起始点，i，j=M-1为该PRI内采样数据的终止点；M为单个完整PRI内采样点总数，N为检测滑窗宽度。当Gj超过所设定门限β(Gj>β)时，则认为此时信号有效。

　　根据输出的噪声采样样本点xi，可计算得到xi的均值、方差和门限：

　　其检测具体流程如下图2所示。

　　下面是DSP中的的部分代码(其中很多函数是SMT6087操作系统自带的)：

　　3 测试结果

　　本系统的主要功能就是检测有效信号的位置并对有效信号进行存储。测试方案：利用Tektronix AWG420信号源输出30 MHz中频，10 MHz带宽，10 us脉宽的线性调频信号模拟实际工作中的线性调频信号。PRF为1 kHz，系统采样率为120 MHz。用示波器(Tektronix TDS505Z)进行观察，信号检测结果如图3所示，图3(a)无输入信号，所以没有有效回波信号，只有数据采集窗；由图3(b)可见，当有信号输入时，开机后数据采集窗迅速锁定有效信号位置，有效信号在采样窗内，说明DSP功能模块正确地锁定了信号的有效位置。图4和图5是整机现场测试结果，输入脉冲压缩信号。图4是输入的I／O信号频谱，图5是从硬盘中读出的信号经傅里叶变换后的频谱，因此本采集存储系统能够成功完成数据的采集和存储功能。

　　4 结论

　　根据现存的雷达信号采集存储系统存在的不能脱机工作、存储速度不够快、不便于野外工作的问题，提出了一种新的采集存储系统。该系统运用纽曼-皮尔逊准则的滑窗检测算法检测回波信号中有效信号的位置，达到只存储有效信号，大大降低了对存储速度的要求。该系统还

　　设计了一套基于SMT6087操作系统的数据格式转换软件，可以不通过计算机直接将数据转换为FAT32格式，大大提高了系统在野外工作的能力。但纽曼-皮尔逊准则存在一定漏检概率，也就是会丢失一些有效信号，使得采集的信号不够完整。为了提高存储数据的准确性，设计一套完全不丢失数据的采集存储系统其有重大意义。

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