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基于多核DSP的通用软件无线电平台设计与实现

作　者: 陈伟
导　师: 王建新
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 软件无线电 多核通信 KeyStone FPGA DSP DDR3存储 串行RapidIO 高速PCB
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


随着通信技术特别是无线通信技术的飞速发展,各种不同通信标准和协议被应用于无线通讯领域。同时,基于人们对无线通信领域中低时延、高吞吐率数据传输的需求,使得传输标准和协议的更新换代变得越来越频繁,无线通信系统的实现也变得越来越复杂。为适应这些变化,设计并实现一个标准通用的软件无线电平台显得十分重要。本文从硬件实现、接口互联标准和系统软件架构三个角度出发,对比和分析了现有通用软件无线电平台的实现方案,并在此基础上提出了一种基于多核DSP的通用软件无线电系统平台设计方案。本文研究了当前处理器的多核技术,详细介绍了KeyStone架构下多核处理的相关软硬件实现细节。针对多核DSP的通用软件无线电系统平台设计方案,本文从硬件和软件两个方面着手,详细介绍了基于Virtex-6系列FPGA的多通道模拟信号采集前端和多核DSP数字信号处理后端的具体设计细节。阐述并实现了基于RapidIO串行协议的高速互联技术。针对硬件电路板设计部分,本文从高速PCB设计角度出发,详细介绍了多层电路板叠层设计、电源平面分割、拓扑结构选择和等长走线约束设置等内容。给出了高速ADC采样芯片、DDR3存储芯片相关的约束设置细节和走线实际延时参数。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-10
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 论文结构安排  9-10
2 多核处理器技术  10-16
  2.1 通用多核处理器及其核间通信技术  10-11
    2.1.1 多核处理器  10
    2.1.2 多核处理器间通信技术  10-11
  2.2 KeyStone架构下多核处理器技术  11-16
    2.2.1 KeyStone架构下的TeraNet总线  12-13
    2.2.2 KeyStone架构下的共享内存控制器  13-14
    2.2.3 KeyStone架构下的多核导航器  14-15
    2.2.4 KeyStone架构下的HyperLink  15-16
3 基于多核DSP的通用软件无线电平台设计  16-21
  3.1 硬件设计  16-18
    3.1.1 系统硬件架构  16
    3.1.2 Virtex6硬件架构  16-17
    3.1.3 TMS320C6678硬件架构  17
    3.1.4 VPX接口互联硬件架构  17-18
  3.2 软件设计  18-21
    3.2.1 系统软件架构  18-19
    3.2.2 Virtex6软件架构  19
    3.2.3 TMS320C6678多核软件架构  19-20
    3.2.4 板级通信互联软件架构  20-21
4 基于多核DSP软件无线电平台硬件实现  21-33
  4.1 Virtex6硬件设计  21-28
    4.1.1 电源电路设计  21-23
    4.1.2 配置电路设计  23-24
    4.1.3 多通道ADC采样电路设计  24-25
    4.1.4 DDR3内存电路设计  25
    4.1.5 SRIO和PCIE接口电路设计  25-27
    4.1.6 Gbit以太网口接口电路设计  27-28
    4.1.7 VPX板卡接口电路设计  28
  4.2 TMS320C6678硬件设计  28-33
    4.2.1 电源电路设计  29
    4.2.2 FPGA配置启动电路设计  29-30
    4.2.3 时钟分配电路设计  30
    4.2.4 DDR3内存电路设计  30-31
    4.2.5 SRIO接口电路设计  31
    4.2.6 Gbit以太网口电路设计  31-32
    4.2.7 EMIF接口电路设计  32-33
5 基于多核DSP软件无线电平台软件实现  33-56
  5.1 KeyStone架构的BootLoader设计  33-35
    5.1.1 EMIF方式下的二级启动  33-34
    5.1.2 Image文件的组成和生成  34-35
  5.2 SYS/BIOS实时操作系统  35-44
    5.2.1 SYS/BIOS配置相关  36
    5.2.3 SYS/BIOS的启动、运行流程  36-38
    5.2.4 SYS/BIOS中的线程  38-39
    5.2.5 SYS/BIOS TASK线程  39-40
    5.2.6 SYS/BIOS线程的同步与通信  40-42
    5.2.7 SYS/BIOS的中断线程  42-43
    5.2.8 SYS/BIOS的内存管理  43-44
  5.3 多核程序设计  44-51
    5.3.1 多核间通信的常用模型  44-45
    5.3.2 多核间通信的机制  45-48
    5.3.3 多核间通信模块设计  48-50
    5.3.4 测试结果  50-51
  5.4 高速串行口软件实现  51-56
    5.4.1 多核DSP和FPGA通信流程  51-52
    5.4.2 多核DSP端SRIO模块设计  52-54
    5.4.3 测试结果  54-56
6 高速PCB电路设计  56-69
  6.1 多层电路板结构设计  56-58
    6.1.1 多层电路板叠层结构设计  56-57
    6.1.2 多层电路板机械层设计  57-58
  6.2 去耦电容布局和平面分割  58-61
    6.2.1 去耦电容布局  58-60
    6.2.2 电源平面分割  60-61
  6.3 配置外同步时钟设计  61-62
  6.4 ADS5463时钟和数据布线约束  62-64
  6.5 DDR3约束规则和走线设置  64-67
  6.6 通用软件无线电平台硬件实物图  67-69
7 总结与展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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