Автореферат (Автоматизация системного этапа проектирования цифровых устройств обработки сигналов), страница 3

С учетом принятыхдопущений определяем разрядность АЦП ( lАЦП ) и частоту дискретизации (FД).Определяем допустимое значение потерь на вычисление алгоритма:Π МП = Π ЦОС − Π АЦП ,(10)С учетом значения Π МП рассчитывается разрядность микропроцессора( lМП ). Определяем время выполнения программы по формуле 3 для каждогомикропроцессора ( M i ⊂ M ) и ПЛИС ( Pi ⊂ P ) учитывая {F} , lМП и базовуюсистему команд. Сравниваем полученное значение с ограничением Tдоп . Еслирасчетное время больше допустимого, то возвращаемся к СИСП, споследующей оценкой сложности реализации подсетей на P и коррекциейвремени выполнения программы.

Микропроцессоры ( M O ), ПЛИС ( PО ) иM O U PОудовлетворяющие Tдоп записываются в опорную базу данныхкомпонент {БДК}O .Определяем резерв разрядности микропроцессора ( ∆lМП ):∆lМП = lМП − lМПрасч. ,где lМП - разрядность выбранного микропроцессора;18(11)lМПрасч.

- рассчитанная разрядность микропроцессора.Если ∆lМП > 1 , то происходит перерасчет Π МП и Π АЦП , с последующейкоррекцией lАЦП . Осуществляется выбор АЦП ( A O ) и запись в{БДК}O .Принимая разрядность ОЗУ равной lМП , определяем объем памяти ( VОЗУ ) ивремя обращения к памяти ( t 0 ).Исходные данные:{БДК}О ,t д ,λ дВыбор компонент из{БДК}ООпределение размера ПП- односторонняя компоновка;- двухсторонняя компоновкаОпределение числа слоев ППОпределение класса точностиизготовления ПППредварительное размещние,расчет коэфф.дезинтеграцииПерерасчет размеров ППОпределение надежности λ рλр ≤ λдРезервирование наименеенадежного элементанетПерерасчет размеров ППдаРасчет теплового режима t рнетtр ≤ t ддаПолучение { КТВ}Рисунок 7 – Алгоритм построение допустимых КТВ19Если VОЗУ > VКЭШ Mi , то осуществляется выбор ОЗУ ( R O ) и запись в{БДК}O .Результатом работы данного метода является база допустимыхкомпонент {БДК}O = {M O ,R O ,A O ,M O U PO , PO } .Для решения задачи построения допустимых КТВ из компонент {БДК}Oпредложен алгоритм, представленный на рисунке 7.

На основе компонентвыбранных из{БДК}Oпроизводится расчет площади печатной платы (ПП),определяется число слоев ПП, класс точности изготовления, определениенадежности и сравнение полученного значения с λ доп , а также расчет тепловогорежима и сравнение полученного перегрева с t доп .Таким образом, в третьей главе предложен метод формирования базовогонабора компонент УЦОС, позволяющий на основе анализа внешнихпараметров определить численные значения параметров компонент цифровыхустройств, разработан алгоритм построения КТВ УЦОС обеспечивающийпараметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданномнаборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапепроектирования.Четвертая глава посвящена разработке программного обеспечения иапробациирезультатовработыпакетапрограммприпроектированиицифрового приемника (ЦПРМ).Рассмотрены языки программирования высокого уровня из которых былвыбран язык С++ являющийся предпочтительным для разработки пакетапрограмм.

Произведен выбор системы управления базами данных (СУБД) покомплексному показателю качества (формула 6).СравнениеСУБД проводилось по следующим характеристикам Kr -коэффициент готовности, V – размер адресуемой партии, ГБ, N – количествообрабатываемых запросов за час, T – время запроса баз данных к внешнимисточникам. Результат расчетов представлен на рисунке 8, из которого видно,что наибольшим комплексным показателем обладает СУБД MySql.20Рисунок 8 – Функциональность СУБДСформированаструктурнаясхемапрограммногокомплекса,представляющая собой комплексную систему, в которую интегрированыотдельные подсистемы, каждая из которых выполняет отдельные функции изадачи.

Взаимодействие подсистем между собой и связь с базами данныхпоказано на рисунке 9.Рисунок 9 – Структурная схема программного комплексаРазработанный пакет программ применен при проектировании цифровогоприемника в многофункциональной радиолокационной станции Х-диапазона.Поставлена задача построения конструкции цифрового устройстваобработки сигналов, с возможностью перераспределения задач между ЦПРМ и21бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ). ЦПРМ осуществляетпервичную обработку сигнала, а вторичная обработка сигнала производитсяБЦВМ (Багет-33).Необходимо осуществить выбор эффективного варианта построенияЦПРМ с учетом заданного алгоритма первичной и вторичной обработкисигнала,включающего:квадратурнуюдемодуляцию,фильтрацию,буферизацию, сжатие ЛЧМ сигналов, коррекция фазы цифрового гетеродина. Вкачестве базового решения для первичной обработки сигналов, предлагаетсяпринять субмодуль ADMDDC416х130MRFv1, разрядность АЦП составляет 16бит, частота дискретизации – 130МГц.Рисунок 10 – Структурная схема цифрового приемникаДанный модуль может включать различные модификации, в том числе:Xilinx XC6VLX130Т+АЦП+АDM; Xilinx XC6VLX130Т+АЦП+АDM+ОЗУ;XilinxXC6VLX240Т+АЦП+АDM;+ОЗУ+DSP;XilinxXC6VLX130Т+АЦП+АDMXilinx XC6VLX240Т+АЦП+АDM +ОЗУ (рисунок 10).

ГдеIN0...IN3 - входы аналогового сигнала; GEN - кварцевый тактовый генератор;CLK - вход внешнего тактового сигнала; miniSAS - разъем miniSAS; ADM -разъём интерфейса ADM-Connect.В рамках поставленной задачи в качестве критерия эффективности22применяется:Э=Pвpmcϕp ⋅ + ϕm ⋅ + ϕc ⋅PMC,(12)где РВ - вероятность безотказной работы;ϕ p , ϕ m , ϕ c – весовые коэффициенты мощности, массы и стоимости;p, m, c, P, M, C – мощность, масса, стоимость и их нормирующиеделители.Результаты расчета эффективности приведены в таблице 3.Таблица 3 - Эффективность реализации ЦПРМогранич.параметрВариантTалг., мсРВр, Вт m, кг c, у.е.XC6VLX130Т+АЦП22,50,94110,7XC6VLX130Т+АЦП+ОЗУ19,70,93120,72 2142,5 1,502XC6VLX130Т+АЦП+ОЗУ+DSP4,70,89150,7593800,89XC6VLX240Т+АЦП17,80,90130,737651,285XC6VLX240Т+АЦП+ОЗУ5,70,89140,72 3766,5 1,2222141Э1,59Вариант ЦПРМ, выполняющий ряд основных функций по первичнойобработки сигналов (квадратурная демодуляция, фильтрация, буферизация),реализован на ПЛИС Xilinx XC6VLX130Т.

Обладает наиболее низкойстоимостью, и как следствие имеет самую высокую эффективность реализации.Недостатком данного варианта является высокое время выполнения заданногоалгоритма обработки сигнала (Tалг.=22,5мс).Совместное использование ПЛИС Xilinx XC6VLX130Т и оперативнозапоминающего устройства (ОЗУ), позволяет освободить дополнительныевентили в ПЛИС и выполнять операцию коррекции фазы цифрового гетеродинасредствами ЦПРМ (Tалг.=19,7мс).Оснащение ЦПРМ дополнительными модулями ОЗУ и сигнальным23процессором (DSP) позволяет выполнять как первичную, так и вторичнуюобработку сигналов. Эффективность такого варианта является наиболее низкойсреди рассмотренных вариантов по причине высокой стоимости, котораяобусловленадополнительнымизатратаминаразработкуконструкции.Преимуществом такого варианта являются малые временные затраты навыполнение алгоритма обработки сигналов (Tалг.= 4,7мс).КонструкцияЦПРМпозволяетиспользоватьПЛИСXilinxXC6VLX240Т, вместо Xilinx XC6VLX130Т без внесения изменений вконструкцию.

Данная замена дает возможность выполнения задачи коррекциифазы цифрового гетеродина средствами ЦПРМ. Таким образом Tалг.= 17,8мс.Благодаря невысокой стоимости данный вариант исполнения имеет достаточновысокий показатель эффективности.Совместное использование ПЛИС Xilinx XC6VLX240Т и ОЗУ расширитфункциональные возможности ЦПРМ, т.к.

помимо решения задачи коррекциифазы цифрового гетеродина позволит решить задачу сжатия ЛЧМ сигналовметодом прямой свертки с подавлением боковых лепестков. Данный наборзадач, выполняемых цифровым приёмником, обеспечивает время выполненияалгоритма Tалг.= 5,7мс.Исходя из временных ограничений на выполнение алгоритма обработкисигналов, заданного разработчиком цифрового приемника, предпочтительнымявляется вариант исполнения, содержащий ПЛИС Xilinx XC6VLX240Т и ОЗУ.Для данного варианта был проведен расчет теплового режима в САПРSolidWorks, основанный на нелинейной дискретизации сетки конечныхэлементов, для проверки ограничений по тепловому режиму. Расчет показал,что предельно допустимая температура радиоэлектронных элементов напечатной плате не превышает 70°С при температуре окружающей среды 50°С,что отвечает требованиям технического задания на ЦПРМ.Таким образом, в четвертой главе: разработан пакет программпозволяющий осуществить построение и анализ КТВ УЦОС на системномэтапе проектирования; произведен выбор эффективного КТВ ЦПРМ.24В заключении сформулированы основные результаты, полученные входе выполнения диссертационной работы.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ1.