基于Spartan-6的船用雷达信号处理及显控系统

引言

传统的船用雷达信号处理和显示控制系统都是采用FPGA+工控机方案，FPGA用于高速雷达信号的处理，工控机用于运行操作系统、实现图形用户界面。这种方案的优点是利用了FPGA和工控机各自的优点进行了合理的搭配，缺点是增加了系统的复杂度、成本高、系统的稳定性降低。

针对以上问题，本文设计了一个在单块FPGA芯片上实现船用雷达信号处理及显示控制的系统，能够解决传统船用雷达FPGA+工控机方案的缺点。

系统方案

本设计的硬件平台是基于赛灵思Spartan-6系列的FPGA开发板，软件平台是赛灵思的嵌入式开发套件(EDK)以及linux交叉编译环境。

本系统的总体方案是在FPGA中嵌入赛灵思MicroBlaze软核处理器，在MicroBlaze处理器平台上移植uClinux操作系统，用MicroBlaze实现传统船用雷达系统方案中的工控机功能，用FPGA硬件可编程资源实现船用雷达信号处理和VGA控制。将信号处理模块挂载到MicroBlaze总线上，实现信号处理模块与MicroBlaze处理器的高速通信，同时将VGA显示控制模块挂载到MicroBlaze总线上，接收MicroBlaze处理器送来的高速显存数据。

系统的整体流程如下：

1.雷达信号处理模块接收ADC送来的雷达回波信号和雷达信号收发单元送来的方位角信号，对雷达回波信号进行抽取(或内插)、噪声抑制、海杂波抑制、增益控制、雨雪抑制、同频干扰抑制以及坐标变换计算，并将雷达方位角信号和坐标变化的结果一同送到MicroBlaze处理器总线;

2.MiniGUI应用程序接收船用雷达信号处理模块送来的信息，结合鼠标、键盘接口送来的用户信息，一起写入显控缓存;

3.VGA显示控制模块接收MicroBlaze处理器总线送来的显存数据，将其缓存，并按VGA时序标准将显存数据送到VGA芯片，VGA芯片输出驱动液晶显示器，实现图像显示。