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VXS总线在雷达信号处理系统的应用

发布时间:2020-06-30 18:55:41 阅读: 来源:模具加工厂家

随着现代军事技术的不断发展,人们对信号处理机系统如雷达、声纳、图像处理系统的要求日益提高。新一代信号处理机系统应具备以下特点:

(1)高速数据处理能力,能够完成复杂信号处理算法;(2)采用高速串行交换架构,满足高速数据传输要求;(3)高度系统集成架构 ,提高系统性能;(4)开放式体系结构 ,通用化模块设计,便于系统维护和升级(5)高可靠性,支持冗余设计

高性能的GE智能平台VXS总线系统架构,是高速计算原型机的理想平台,能够 帮助用户实现高速数据采集,分布式高性能数据处理等相关工作。GE智能平台VXS开发平台系统集成了多款GE智能平台信号处理板卡,背板具备高速数据吞吐能力,可提供高速数据采集功能,实现了多处理器计算和高速数据交换架构,具备了高性能数字信号处理能力。

VXS开发平台系统集成度高,具备了良好的集成开发环境。集成软件为高速处理原型系统设计提供了简单、快捷、灵活的途径;同时也为将来系统扩展的复杂性、兼容性做到了充分的考虑。

VXS总线

VXS(VMEbus Switched Serial Standard,VITA 41标准)总线是在传统的VME总线基础上发展而来的。VME总线是一种支持多处理器模块的共享并行背板总线,被广泛应用于军事、航天和工业控制等领域。随着当今应用对数据处理和交换能力日益增长的需求,VME总线的数据交换能力已经成为系统性能提升的主要瓶颈之一。

VXS总线为了解决数据传输的瓶颈,还能够支持传统的VME板卡,就在P0连接器上引入了串行差分数据传输技术 ,如Infiniband、千兆以太网、串行Rapid IO、PCI Express等。

VXS定义了负载模块和交换模块两种类型,如图1。模块仍然是标准6U结构。

负载模块保留了传统的P1和P2连接器接口,仍然支持标准VME总线;新增了RT2 P0连接器,利用串行差分数据传输技术,传输高速数据。没有P0的VME模块也可以插在VXS机箱内工作。

交换模块完全取消了原有的P1和P2连接器,使用支持串行差分数据传输的RT2 P2 ~ P5连接器和单端信号的RT2 P1连接器。

负载模块和交换模块支持高速串行数据交换架构,如图2。每块负载模块有2路x4串行通道分别连接2个交换模块,实现了双冗余容错通信架构,极大提高系统的可靠性。

北约MEADS火控雷达系统采用VXS总线

2010年8月中程增程防空系统(MEADS)完成了最终的关键设计评审,美国、德国和意大利预计将在10月达成小批量生产决议。其中的火控雷达硬件使用了GE智能平台的VXS总线产品,包括DSP220 VXS多处理器主板和CRX800 VXS 22端口串行RapidIO交换机。

实际上MEADS并不是北约一个新的军事计划,从这个计划提出到如今完成设计评审已经超过十年了。最初的雷达系统设计使用VME总线,在这十几年中总线技术不断发展,但对军事系统来说很难改变最初的设计。如何利用最先进的技术 ,而又能够让以往的研究成果继续发挥作用。VXS总线以升级而非革命性变革的方式提供给用户,它使系统既保持了和传统VME总线的兼容,又能够实现高速的串行数据传输。

在火控雷达信号处理系统中,使用了16片DSP220用于雷达信号数据处理,1片PPCM2单板计算机控制数据分配任务,1片千兆以太网交换机GBX24用于网络互连,2片CRX800提供sRIO数据交换。

上图所示系统使用16块DSP220和2块CRX800实现了多达64个Freescale 8641 CPU 节点的信号处理系统,系统的浮点处理能力达到512GFLOPS 。各节点之间使用x4 sRIO通道互联,总数据吞吐率可达到双向400Gb/s 。 对于如此复杂的多处理器架构,GE智能平台还提供了AXIS开发套件,可以加速用户多处理系统的构建和应用程序的开发。

结束语

实现一个高速数据信号处理系统有赖于三个关键因素:

1.新一代多核处理器为主板提供了更强的计算能力,同时满足严格的散热和功率限制要求;2.串行交换互联架构,大大提高了板间数据传输能力,使多处理器配置更强大、更灵活;3.面对复杂环境,对可扩展性要求越来越高,高速计算系统必须适应不断变化的应用情况,并且必须迅速将设备应用于现场。功能强大而又简单易用的软件工具能够大大提高系统开发效率。

GE智能平台提供的VXS系统就是遵从这三点设计的 。

多核处理,串行交换和集成软件为高速信号处理系统设计提供了简单、快捷和灵活的途径;同时也为将来系统扩展的复杂性和兼容性做到了充分的考虑。

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