基于DSP的合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)逆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置器設(shè)計(jì)

5．軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　
TMS320C6415是面向C結(jié)構(gòu)的DSP芯片，支持標(biāo)準(zhǔn)C/C++編程，其開發(fā)工具Code Composer Studio（CCS2.21）內(nèi)嵌C編譯器的編譯效率可達(dá)匯編的85%。另外，C編程可提高DSP程序的可維護(hù)性、可移植性、可繼承性，便于縮短軟件開發(fā)周期，因此本DSP程序選擇采用C語言編寫。

圖3 程序?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)和模塊劃分

5.1軟件模塊劃分
　　
軟件層次結(jié)構(gòu)和模塊劃分如圖3所示。DSP軟件的主要部分是底層的四個(gè)功能模塊，這四個(gè)功能模塊分別完成以下操作：1. 從輸入FIFO中讀取兩條方位線數(shù)據(jù)（每條方位線2048點(diǎn)，每點(diǎn)數(shù)據(jù)類型為短整型）到DSP內(nèi)存中；2. 將讀入的數(shù)據(jù)按順序存儲(chǔ)到SDRAM中；3. 把SDRAM中的數(shù)據(jù)沿距離線順序讀到DSP內(nèi)存中，即完成轉(zhuǎn)置操作；4. 把轉(zhuǎn)置后的數(shù)據(jù)送至輸出FIFO。

5.2軟件各模塊間關(guān)系

l 上電初始化模塊：在DSP上電后，完成與硬件工作有關(guān)的各控制寄存器的初始化，以及與軟件工作有關(guān)的各內(nèi)部變量和存儲(chǔ)區(qū)的初始化；
l 主處理模塊：調(diào)用其它功能模塊，完成整個(gè)逆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置流程；
l 數(shù)據(jù)輸入模塊：受主處理模塊調(diào)用，利用EDMA完成數(shù)據(jù)輸入；
l 寫SDRAM模塊：受主處理模塊調(diào)用，利用EDMA完成數(shù)據(jù)寫操作；
l 讀SDRAM模塊：受主處理模塊調(diào)用，利用EDMA完成數(shù)據(jù)讀操作；
l 數(shù)據(jù)輸出模塊：受主處理模塊調(diào)用，利用EDMA完成數(shù)據(jù)輸出。

5.3 C6415的EDMA控制寄存器
　　
EDMA是C621x/671x/641x特有的數(shù)據(jù)存取方式。在C621x/671x/641x中，EDMA控制寄存器負(fù)責(zé)片內(nèi)二級(jí)存儲(chǔ)器與其它外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。EDMA控制寄存器和DMA控制寄存器在結(jié)構(gòu)上有很大不同。其增強(qiáng)之處包括：

l 提供了64個(gè)傳輸通道；
l 通道間優(yōu)先級(jí)可設(shè)置；
l 支持不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溄印?
　　
EDMA控制寄存器主要由事件（中斷）處理寄存器、事件編碼器、參數(shù)RAM以及硬件地址發(fā)生器構(gòu)成。其中，事件（中斷）處理寄存器負(fù)責(zé)對(duì)EDMA事件進(jìn)行捕獲。一個(gè)事件相當(dāng)于一個(gè)同步信號(hào)，由它觸發(fā)一個(gè)EDMA通道開始數(shù)據(jù)傳輸。如果多個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，則由事件編碼器對(duì)它們進(jìn)行分辨，將同時(shí)發(fā)生的事件進(jìn)行排序，并決定事件的處理順序。EDMA的參數(shù)RAM中存放了有關(guān)的傳輸參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)被送往硬件地址發(fā)生器，進(jìn)而產(chǎn)生讀寫操作所需的地址。

5.4 ICTM軟件設(shè)計(jì)流程

圖4 ICTM軟件設(shè)計(jì)流程
　　
ICTM模塊軟件設(shè)計(jì)流程可用圖4來表示。首先完成上電復(fù)位，初始化EMIFA和EMIFB配置寄存器、中斷控制寄存器和EDMA控制寄存器，之后在主程序中完成各常量和變量的定義及初始化。完成上述初始化定義后就可以使能外部中斷控制寄存器和EDMA控制寄存器，等待外部中斷INT4的觸發(fā)。INT4的觸發(fā)源來自脈沖PRF，該脈沖的到來說明兩條待輸入的方位線數(shù)據(jù)已送至輸入FIFO，此時(shí)CPU可以將這兩條方位線數(shù)據(jù)讀到DSP內(nèi)存，并送至SDRAM的相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)。
　　
由于輸入/輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，讀輸入FIFO、寫SDRAM、讀SDRAM以及寫輸出FIFO四個(gè)過程可以采用“EDMA鏈（EDMA Chain）”的方式進(jìn)行。即第一個(gè)EDMA傳輸完成后，緊接著啟動(dòng)第二個(gè)EDMA傳輸，直到最后一個(gè)EDMA傳輸完成，這樣可以在不受CPU干預(yù)的情況下完成數(shù)據(jù)的搬移，有利于提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

5.5 軟件并行設(shè)計(jì)問題
　　
由于EDMA不受CPU干預(yù)，因此在使用EDMA傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，CPU可并行執(zhí)行其它指令，這樣可極大提高代碼的執(zhí)行效率。舉例如下：

if(EDMA_intTest(22))
{
*ifoeoff=0;
EDMA_intClear(22);
EDMA_setChannel(hEdmaCha25);// trigger EDMA to reading data from SDRAM
#pragma MUST_ITERATE(32,,8);
for(i=0;i {
headwriteaddr[ i]=inputa[ i];
}
WORD_ALIGNED(inputb);
WORD_ALIGNED(inputc);
WORD_ALIGNED(inputa);
#pragma MUST_ITERATE(64,,8);
for(i=0;i {
inputb[ i]=inputa[2*i+64];
inputc[ i]=inputa[2*i+65];
}
}

其中EDMA_setChannel(hEdmaCha25)語句用來啟動(dòng)EDMA25通道的傳輸，完成從SDRAM讀取轉(zhuǎn)置數(shù)據(jù)的任務(wù)。EDMA在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，CPU則繼續(xù)執(zhí)行之后的三條語句headwriteaddr[ i]=inputa[ i]、inputc[ i]=inputa[2*i+65]、inputb[ i]=inputa[2*i+64]，直到EDMA傳輸完成并發(fā)出中斷，CPU才響應(yīng)EDMA中斷。

顯然，采用上述并行處理的方式，CPU工作周期得到充分利用，提高了代碼的執(zhí)行效率，有利于滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

6．結(jié)束語
　　
逆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置器（ICTM）是合成孔徑雷達(dá)（SAR）實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的一個(gè)重要模塊。本文選擇TI的一款高性能定點(diǎn)DSP芯片TMS320C6415為核心處理器，兩條大容量SDRAM作為外部存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的逆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置操作。軟件編程采用并行處理方式，提高了代碼執(zhí)行效率。單板測試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)表明，設(shè)計(jì)的逆存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置器滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)，已通過項(xiàng)目組驗(yàn)收，即將投入實(shí)際應(yīng)用。