基于FPGA嵌入式系统的雷达信号模拟器

2.2 FPGA程序设计

FPGA程序主要包括雷达信号模拟模块、雷达信号采集与传输控制模块和SDK中Microblaze的控制与参数传递模块。雷达信号模拟模块主要完成对雷达中频/视频和杂波信号的模拟，为雷达的接收系统和信号采集模块提供自检测试信号。雷达信号采集与传输控制模块主要完成对雷达中频/视频信号的采集与传输控制，该模块为系统真实回波的模拟提供了实测数据。参数的传递主要由两部分组成：上位机的信号参数输入或信号模拟系统自带的键盘扫描输入与 Microblaze核之间的参数传递；Microblaze将对应的输入参数通过中断调用的形式传递给信号或杂波产生模块。在ISE 9.1环境下通过VHDL硬件语言产生脉冲、LFM等信号，利用EDK 9.1的附件将在ISE 9.1中产生的信号模块转化为对应的IP核 [8]。在EDK开发中，可以将在ISE中产生的信号模拟的IP核直接添加到工程中，IP核和Microblaze处理器之间通过OPB总线实现信号参数和中断信号的传递，使整个开发过程模块化。基于FPGA的嵌入式系统设计的EDK开发中有硬件模块设计和软件控制2个部分，使整个系统兼容了FPGA并行处理的高速率和软件编程的简洁。

2.3 驱动程序设计与使用

FX2的设备驱动程序有2种：一种用来在设备接入时从主机下载固件到RAM中，称为固件下载驱动程序(wdgtldr.sys)；另一种是在设备重新列举后加载的通用设备驱动程序(ezusb.sys)，应用软件通过该设备驱动程序与FX2通信[9]。

固件下载驱动程序(wdgtldr.sys)是利用Cypress公司提供的固件下载驱动程序源代码和用户编译成功的固件代码，在Win2000 DDK中创建的。在将固件代码下载到RAM中后，系统清除内存中的固件下载驱动程序，并进行重新列举，让8051固件控制FX2。此时，系统获得由 8051固件提供的新的ID号，认为有新的USB设备接入，并据此加载相应的通用设备驱动程序。通用设备驱动程序一般不需要重新编写，可以直接使用 Cypress公司已经编好的驱动程序ezusb.sys。

3 系统调试结果

利用信号模拟产生一些典型的雷达视频信号，验证了系统在工程上的可行性。图3为频率控制字为1 500时的线性调频脉冲信号，脉宽为10 μs；图4为非相参视频脉冲串，脉冲宽度为10 μs，重复周期为700 μs；图5为相参视频脉冲串，脉冲宽度为10 μs，重复周期为700 μs，多普勒调制频率为200 Hz。

基于FPGA嵌入式系统的雷达目标模拟器的设计利用了嵌入微处理器FPGA在控制方面的灵活性，在修改参数重新对FPGA进行配置时，只需完成对应的软件编译，节省了芯片再配置的时间；完成了相参、非相参、线性调频脉冲串等雷达中频、视频信号的模拟和韦布尔、对数正态、K分布3种典型分布模型的杂波模拟；利用实测雷达回波数据实现了实际雷达回波的重构，该系统产生的信号能够基本满足雷达接收系统性能的测试。