合成孔径雷达数字信号处理机体系结构研究

下面是小编为大家整理的合成孔径雷达数字信号处理机体系结构研究，本文共9篇，仅供大家参考借鉴，希望大家喜欢，并能积极分享!

篇1：合成孔径雷达数字信号处理机体系结构研究

合成孔径雷达数字信号处理机体系结构研究

回顾了机载合成孔径雷达数字信号处理的基本算法及其特点,选用了支持多种模式、适合DSP处理的Chirp Scaling算法.提出并设计了基于此算法的多处理机并行工作的SAR处理机硬件体系结构.分析了此体系结构采用串行流水的'合理性,介绍了各处理机的特点,给出了多处理机之间通讯的几种方法.

作 者：荣向军 毛士艺 李少洪 王月忠  作者单位：北京航空航天大学电子工程系203教研室, 刊 名：航空学报  ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)： 22(z1) 分类号：V243.2 关键词：合成孔径雷达   DSP   多处理器   体系结构  

篇2：基于FPGA的机载合成孔径雷达数字信号处理机接口板卡的设计与实现

基于FPGA的机载合成孔径雷达数字信号处理机接口板卡的设计与实现

摘要：介绍基于FPGA芯片实现的机载合成孔径雷达数字信号处理机接口板卡。该接口板卡负责将输入数据缓存和信息格式转换，然后打包成处理机需要的数据帧发送到信号处理机，并具有PCI接口功能和在线自检测功能。着重介绍了系统的硬件结构设计和软件实现功能，给出了选用的主要芯片的型号。该接口板已应用于某合成孔径雷达数字信号处理机中，整机使用证明该系统工作稳定，实现了设计中要求的功能。

关键词：数据接口LINK口现场可编程门阵列PCI接口

机载合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，简称SAR）是以“合成孔径”原理和脉冲压缩技术为理论基础，以高速数字处理和精确运动补偿为前提条件的高分辨率成像雷达。对于机载合成孔径雷达成像处理来讲，仅有目标的原始回波数据是不够的，还必须获得雷达和载机的参数。另外，为了满足信号处理机实时处理的要求，要求输入到处理机的各种数据符合处理机成像处理的数据格式。这样，处理机在获得数据帧后就可以直接进行成像处理而不必再有格式转换的开销。但是?目标的原始回波数据与雷达和载机的参数数据来自两个不同的设备?它们的数据格式和时序都是由各自的设备确定的，因此信号处理机便面临着与外围设备接口的问题。

1系统功能

在本机载合成孔径雷达系统中，进出接口板卡的数据流包括数据采集设备输入的原始回波数据、监控设备输入的雷达和载机的参数数据以及输出到处理机的成像处理数据。它们有如下特点：①输入数据流的`速度和时序不匹配。数据采集设备和监控设备是两个异步的系统，它们都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据。②输入输出数据流的信息格式不匹配。数据采集设备输入的原始回波数据和监控设备输入的雷达和载机的参数数据采用FPDP协议传输，接口板卡输出到处理机的数据采用Link口传输协议进行传输。

考虑到进出接口板卡数据流的特点和雷达系统对接口板卡的控制要求，接口板卡要具有如下功能：

（1）设置数据的缓冲、存储逻辑，以适应不同设备之间的速度差异和时序差异；

（2）进行信息格式转换，将目标的原始回波数据与雷达和载机的参数数据打包，插入相应的帧信息形成处理机要求的数据帧，并控制数据流的走向；

（3）实现PCI接口，能够产生PCI中断；

（4）具有在线自检测功能。

2系统硬件结构设计

为了简化系统硬件设计，增加系统的灵活性，采用FPGA芯片实现系统要求的数据格式转换、打包、分发和逻辑控制功能。数据缓存采用硬件FIFO和软件双口RAM。PCI接口采用专用接口芯片实现。硬件FIFO和软件双口RAM的写时钟分别由各自的FPDP接口提供，其它时钟由接口板上的晶振提供。系统的硬件结构框图如图1所示。

2．1输入数据流的缓存方案

为了适应处理机与数据采集设备和监控设备之间的速度差异，解决速度不匹配问题，需要将输入的数据先进行缓存。数据采集设备送入的原始回波数据每帧的数据量比较大，接口板卡上设计了硬件FIFO作为原始回波数据的缓存器，FIFO的读写使能由FPGA编程控制，写时钟由FPDP接口提供，读时钟由接口板卡上的晶振提供。数据采集设备和监控设备是两个异步的系统，雷达参数数据流和原始回波数据流之间没有同步关系，一帧雷达参数数据对应几帧原始回波数据，因此设计中用双口RAM作为雷达参数数据的缓存器。另外，每帧雷达参数的数据量比较小，本设计在FPGA内利用参数化的模块库（LibraryofParameterizedModules，简称LPM）中的lpm＿ram＿dp编程实现双口RAM，简化了硬件设计。

2．2PCI接口设计?

实现PCI接口的方案一般有两种：采用可编程逻辑器件和采用专用总线接口器件。采用可编程逻辑器件实现PCI接口的最大好处是比较灵活，缺点是设计难度较高，开发周期较长。采用专用接口器件实现虽然没有采用可编程逻辑器件实现那么灵活，但能够有效地降低接口设计的难度，缩短开发时间。本系统采用专用接口器件PCI9052实现接口板卡的PCI接口。

接口板卡的硬件资源为映射到FPGA内部寄存器的I／O映射空间和一个中断源。PCI9052提供5个局部地址空间，选用Space0作为接口板的地址空间，分配16个8位地址。同时设置相应的初始化，PCI配置寄存器中的PCIBAR2设置为0XFFFFFFF0，向系统请求分配内存的数量为16。设置局部地址空间的范围为0X01000000～0X01000010。PCI9052提供两个局部中断源，选用LINTi1。FPGA提供电平触发中断信号，因此PCI9052的中断触发模式设置为电平触发。利用PCI9052的局部设备片选信号CS0＃作为FPGA的片选信号。CS0＃片选信号的起始地址和地址范围由CS0BaseAddress寄存器的设置值0x01000011决定，即起始地址为1000000h，地址范围为20h。PCI9052寄存器的初始值由串行EEPROM提供，在PCI9052加电后读取。EEPROM必须采用支持连读功能的芯片，本设计中采用FairChildSemiconductor公司的93CS4

6N。

2．3FPGA的配置设计?

本设计为FPGA提供了两种配置方式：主动串行配置和被动串行配置。

主动串行配置由EPC2向FPGA器件输入串行位流的配置数据。在该配置方式下，一直由FPGA控制着配置过程。在加电过程中，FPGA检测到nCONFIG由低到高的跳变时，就开始准备配置。FPGA将CONF＿DONE拉低，驱动EPC2的nCS为低，而nSTATUS引脚释放并由上拉电阻拉至高电平使能EPC2。此后，EPC2就用其内部振荡器的时钟将数据串行地从EPC2?DATA?输送到FPGA?DATA0?。当配置完成后，FPGA释放CONF＿DONE，将EPC2与系统隔离。

被动串行配置由编程硬件通过ByteBlaster配置。ByteBlaster产生一个由低到高的跳变送到nCONFIG引脚，然后由编程硬件将配置数据送到DATA0引脚，该数据锁存至CONF＿DONE变为高电平为止。当CONF＿DONE变成高电平时，用DCLK的10个周期初始化FPGA，器件的初始化由下载电缆自动执行。

为了两种配置方式共存，设计中用拨码开关将EPC2与FPGA和ByteBlaster的下载电缆插座隔离。当用被动串行方式配置时，拨码开关断开，由上位机通过ByteBlaster下载电缆加载FPGA。当用主动串行方式配置时，拨码开关接通，由EPC2加载FPGA。电路图如图2所示。

2．4在线自检测功能

板卡设计时还应考虑便于日常调试维护及故障检测定位。板卡在硬件上针对各电源信号和关键的状态信号设计了信号灯，一旦发现有误，便可给出信号触发该电路板上的信号灯告警，定位系统故障。另外在电路设计时应留出测试孔，以增加电路的可测性。

3系统的软件设计

系统上电后，PCI上电复位，FIFO清零。上位机向相应寄存器写入初始值，完成寄存器设置。当系统启动信号有效时，接口板开始接收数据，进行数据打包和分发，直到上位机向接口板卡写停止命令为止。图3给出了系统工作流程图。

3．1数据的打包和流向控制

雷达参数数据和原始回波数据的数据源是异步的，不能保证两者确切的对应关系，接口板卡利用对缓存原始回波数据FIFO和缓存雷达参数数据双口RAM的读写控制，调整雷达参数数据和原始回波数据对应关系，将两种数据源按处理机要求的输入数据格式组成正确的数据帧。雷达参数数据和原始回波数据打包后的数据帧格式如下：

在程序中，设计了雷达参数发送控制计数器Para＿counter和回波数据发送控制计数器Data＿counter。系统工作后，每次检测到原始回波数据流的数据有效信号data＿valid的上升沿（标记收到完整的一帧回波数据）时，启动雷达参数发送控制计数器开始计数，当计数到设定的值（本设计中为25）时停止计数并启动回波数据发送控制计数器开始计数，计数到设定的值（本设计中为5000）时停止计数。当检测到原始回波数据流的数据有效信号data＿valid的下降沿（标记开始接收新的一帧回波数据）时，两个计数器都清零。根据计数器的计数值产生Link口选择信号?确定数据的流向。图4给出了数据流向的示意图。图5给出了基于MAXPLUSⅡ10．0的仿真结果，仿真显示正确地实现了数据打包和流向控制。

图3系统工作流程图

3．2Link口传输协议的实现

Link口的数据传输是在同步时钟线（LxCLK）与应答线（LxACK）相互握手的情况下同步传输的。一个传输字为32bit，Link口以4bit为单位进行传输。在LxCLK上升沿，发送端会发送一个新的4bit数据，在LxCLK的下降沿，接收方锁存数据线上的数据。8个4bit数据发送完毕后，如果接收方准备好接收下一个字，则将LxACK置1。发送方在每次发送新字的第一个4bit时对LxACK采样，如果LxACK为0，表明接收方没有准备好，则发送方保持LxCLK为高电平，且数据线上保持当前的4bit数据，直到接收方将LxACK置1，发送方才将LxCLK下拉，并继续发送新的数据。当发送方缓存为空时，表明没有数据需要发送，则LxCLK保持为低电平。接口板利用VHDL语言实现了Link口传输协议。下面给出了关键的程序片断：

ChangeStateMode?process?NibleCount?empty?LxACK?PresentState?empty?

begin

casePresentStateis

whenSendACK＝＞

ifLxACK＝＇1＇andempty＝＇0＇then

NextState＜＝Send?

elseNextState＜＝SendACK?

endif?

whenSend＝＞

ifNibleCount／＝3or?NibleCount＝3andempty＝＇0＇andLxAck＝＇1＇?then

NextState＜＝Send?

elseNextState＜＝SendACK?

endif?

endcase?

endprocesschangestatemode?

图5数据转发仿真时序较

4应用和结论

目前该接口板已经完成了电路设计、软件仿真和制板，并应用到某机载合成孔径雷达数字信号处理机中。接口板卡位于信号处理机的前端，通过CPCI机箱的前面板接口，采用一块PMC子板实现。系统采用了图1所示的体系结构，锁存器选用TI公司的SN74LVT16374，时钟驱动芯片选用IDT公司的IDT49FCT3805APY，FIFO选用IDT公司的IDT72V36110，PCI接口芯片选用PLX9052，FPGA选用Altera公司的EP1K100FC256－1。经过实验室阶段和外厂试验，接口板都工作正常，达到了设计要求。

篇3：防火墙技术及其体系结构研究

摘要： 本文首先指出了计算机网络发展过程中的安全问题，然后给出了网络安全可行的解决方案――防火墙技术，同时分析了实现防火墙的几种主要技术，并讨论了构筑、配置防火墙的几种基本的体系结构。

关键词：防火墙 体系结构 网络安全 外部网络 内部网络

1概述

随着计算机网络的发展，上网的人数不断地增大，网上的资源也不断地增加，网络的

开放性、共享性、互连程度也随着扩大。政府上网工程的启动和实施，电子商务（electronic commerce）、电子货币（electronic currency）、网上银行等网络新业务的兴起和发展，使得网络安全问题显得日益重要和突出。防火墙技术是近年来发展起来的一种保护计算机网络安全的技术性措施。

防火墙实际上是一种访问控制技术，在某个机构的网络和不安全的网络之间设置障碍，

阻止对信息资源的非法访问， 也可以使用防火墙阻止保密信息从受保护网络上被非法输出。换言之，防火墙是一道门槛， 控制进出两个方向的通信。通过限制与网络或某一特定区域的通信， 以达到防止非法用户侵犯受保护网络的目的。

防火墙不是一个单独的计算机程序或设备。在理论上，防火墙是由软件和硬件两部分组成，用来阻止所有网络间不受欢迎的信息交换，而允许那些可接受的通信。

2防火墙技术

网络防火墙是一种用来加强网络之间访问控制的特殊网络设备，它对两个或多个网络之间传输的数据包和连接方式按照一定的安全策略对其进行检查，来决定网络之间的通信是否被允许，其中被保护的网络称为内部网络或私有网络，另一方则被称为外部网络或公用网络。防火墙能有效得控制内部网络与外部网络之间的访问及数据传输，从而达到保护内部网络的信息不受外部非授权用户的访问和过滤不良信息的目的。一个好的防火墙系统应具有以下五方面的特性：

1、所有的内部网络和外部网络之间传输的数据必须通过防火墙；

2、只有被授权的合法数据及防火墙系统中安全策略允许的.数据可以通过防火墙；

3、防火墙本身不受各种攻击的影响；

4、使用目前新的信息安全技术，比如现代密码技术等；

5、人机界面良好，用户配置使用方便，易管理。

实现防火墙的主要技术有： 数据包过滤， 应用网关和代理服务等。

2.1 包过滤技术

包过滤（Packet Filter）技术是在网络层中对数据包实施有选择的通过。依据系统内事先设定的过滤逻辑， 检查数据流中每个数据包后， 根据数据包的源地址、目的地址、TCP/UDP源端口号、TCP/UDP目的端口号及数据包头中的各种标志位等因素来确定是否允许数据包通过，其核心是安全策略即过滤算法的设计。

例如，用于特定的因特网服务的服务器驻留在特定的端口号的事实（如TCP端口23用于Telnet连接），使包过滤器可以通过简单的规定适当的端口号来达到阻止或允许一定类型的连接的目的，并可进一步组成一套数据包过滤规则。

包过滤技术作为防火墙的应用有三类： 一是路由设备在完成路由选择和数据转发之外， 同时进行包过滤， 这是目前较常用的方式； 二是在工作站上使用软件进行包过滤， 这种方式价格较贵； 三是在一种称为屏蔽路由器的路由设备上启动包过滤功能。

2.2应用网关技术

应用网关（Application Gateway）技术是建立在网络应用层上的协议过滤，它针对特别的网络应用服务协议即数据过滤协议，并且能够对数据包分析并形成相关的报告。应用网关对某些易于登录和控制所有输出输入的通信的环境给予严格的控制， 以防有价值的程序和数据被窃取。它的另一个功能是对通过的信息进行记录，如什么样的用户在什么时间连接了什么站点。在实际工作中， 应用网关一般由专用工作站系统来完成。

有些应用网关还存储Internet上的那些被频繁使用的页面。当用户请求的页面在应用网关服务器缓存中存在时，服务器将检查所缓存的页面是否是最新的版本（即该页面是否已更新），如果是最新版本，则直接提交给用户，否则，到真正的服务器上请求最新的页面，然后再转发给用户。

2.3代理服务器技术

代理服务器（Proxy Server）作用在应用层，它用来提供应用层服务的控制，起到内部网络向外部网络申请服务时中间转接作用。内部网络只接受代理提出的服务请求，拒绝外部网络其它接点的直接请求。

具体地说，代理服务器是运行在防火墙主机上的专门的应用程序或者服务器程序；防火墙主机可以是具有一个内部网络接口和一个外部网络接口的双重宿主主机，也可以是一些可以访问因特网并被内部主机访问的堡垒主机。这些程序接受用户对因特网服务的请求（诸如FTP、Telnet），并按照一定的安全策略转发它们到实际的服务。代理提供代替连接并且充当服务的网关。

包过滤技术和应用网关是通过特定的逻辑判断来决定是否允许特定的数据通过，其优点是速度快、实现方便，缺点是审计功能差，过滤规则的设计存在矛盾关系，过滤规则简单，安全性差，过滤规则复杂，管理困难。一旦判断条件满足， 防火墙内部网络的结构和运行状态便“暴露”在外来用户面前。代理技术则能进行安全控制又可以加速访问，能够有效地实现防火墙内外计算机系统的隔离，安全性好，还可用于实施较强的数据流监控、过滤、记录和报告等功能。其缺点是对于每一种应用服务都必须为其设计一个代理软件模块来进行安全控制，而每一种网络应用服务的安全问题各不相同，分析困难，因此实现也困难。

在实际应用当中，构筑防火墙的“真正的解决方案”很少采用单一的技术，通常是多种解决不同问题的技术的有机组合。你需要解决的问题依赖于你想要向你的客户提供什么样的服务以及你愿意接受什么等级的风险，采用何种技术来解决那些问题依赖于你的时间、金钱、专长等因素。

一些协议（如Telnet、SMTP）能更有效地处理数据包过滤，而另一些（如FTP、Gopher、WWW）能更有效地处理代理。大多数防火墙将数据包过滤和代理服务器结合起来使用。

篇4：防火墙技术及其体系结构研究

3.1 双重宿主主机体系结构

双重宿主主机体系结构围绕双重宿主主机构筑。双重宿主主机至少有两个网络接口。这样的主机可以充当与这些接口相连的网络之间的路由器；它能够从一个网络到另外一个网络发送IP数据包。然而双重宿主主机的防火墙体系结构禁止这种发送。因此IP数据包并不是从一个网络（如外部网络）直接发送到另一个网络（如内部网络）。外部网络能与双重宿主主机通信，内部网络也能与双重宿主主机通信。但是外部网络与内部网络不能直接通信，它们之间的通信必须经过双重宿主主机的过滤和控制。如图1.

3.2 被屏蔽主机体系结构

双重宿主主机体系结构防火墙没有使用路由器。而被屏蔽主机体系结构防火墙则使用一个路由器把内部网络和外部网络隔离开，如图2.在这种体系结构中，主要的安全由数据包过滤提供（例如，数据包过滤用于防止人们绕过代理服务器直接相连）。

图1 双重宿主主机体系结构

这种体系结构涉及到堡垒主机。堡垒主机是因特网上的主机能连接到的唯一的内部网络上的系统。任何外部的系统要访问内部的系统或服务都必须先连接到这台主机。因此堡垒主机要保持更高等级的主机安全。

图2 被屏蔽主机体系结构

数据包过滤容许堡垒主机开放可允许的连接（什么是“可允许连接”将由你的站点的特殊的安全策略决定）到外部世界。

在屏蔽的路由器中数据包过滤配置可以按下列方案之一执行：

・允许其它的内部主机为了某些服务开放到Internet上的主机连接（允许那些经由

数据包过滤的服务）

・不允许来自内部主机的所有连接（强迫那些主机经由堡垒主机使用代理服务）

图2 被屏蔽主机体系结构

3.3被屏蔽子网体系结构

被屏蔽子网体系结构添加额外的安全层到被屏蔽主机体系结构，即通过添加周边网络更进一步的把内部网络和外部网络（通常是Internet）隔离开。

被屏蔽子网体系结构的最简单的形式为，两个屏蔽路由器，每一个都连接到周边网。一个位于周边网与内部网络之间，另一个位于周边网与外部网络（通常为Internet）之间。这样就在内部网络与外部网络之间形成了一个“隔离带”.为了侵入用这种体系结构构筑的内部网络，侵袭者必须通过两个路由器。即使侵袭者侵入堡垒主机，他将仍然必须通过内部路由器。如图3.

图3 被屏蔽子网体系结构

4结束语

随着Internet/Intranet技术的飞速发展，网络安全问题必将愈来愈引起人们的重视。防火墙技术作为目前用来实现网络安全措施的一种主要手段，它主要是用来拒绝未经授权用户的访问，阻止未经授权用户存取敏感数据，同时允许合法用户不受妨碍的访问网络资源。如果使用得当，可以在很大程度上提高网络安全。但是没有一种技术可以百分之百地解决网络上的所有问题，比如防火墙虽然能对来自外部网络的攻击进行有效的保护，但对于来自网络内部的攻击却无能为力。事实上60%以上的网络安全问题来自网络内部。因此网络安全单靠防火墙是不够的，还需要有其它技术和非技术因素的考虑，如信息加密技术、身份验证技术、制定网络法规、提高网络管理人员的安全意识等等。

参考文献

1、Karanjit S,Chirs H.Internet Firewall and Network Security,New Riders publishing,

2、Steven M B, William R C. Network firewalls. IEEE Communications, 1994（9）

3、林晓东，杨义先。 网络防火墙技术。 电信科学， （13）

4、黄允聪，严望佳。 防火墙的选型、配置、安装和维护。 清华大学出版社，

作者简介：黄智祥，男，合肥工业大学硕士研究生，主要研究方向：计算机网络与分布式数据库

叶震，男，合肥工业大学微机所副研究员，主要研究方向：计算机网络与多媒体技术

孙志勇，男，合肥工业大学博士研究生，主要研究方向：计算机网络与信息系统

篇5：空载脉冲多普勒跟踪雷达数字信号处理机的设计和实现

空载脉冲多普勒跟踪雷达数字信号处理机的设计和实现

分析了准连续波三通道雷达接收机的特点,提出了一种先进的雷达数字信号处理机的实现方案.该方案采用了中频采样、高速DSP和并行体系结构等先进技术.在系统实现层次上,分析了一些中频采样实现方法的局限,进而提出了适合准连续波雷达回波特点的采样滤波器的'设计方法和采样频率选择公式.在硬件设计上,本系统采用了32位浮点DSP--ADSP21060和相应的并行结构.

作 者：曾涛 龙腾 ZENG Tao LONG Teng  作者单位：北京理工大学,电子工程系,北京,100081 刊 名：航空学报  ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)： 21(2) 分类号：V243 关键词：雷达   数字信号处理   并行结构   中频采样  

篇6：调度集中体系结构的研究

调度集中体系结构的研究

传统的“遥控型”调度集中不能满足我国的运输需求.因此对调度集中的体系结构展开了研究,发现系统的.体系结构对系统运用的成败有至关重要的影响.研究成果表明,以分散自律为基本特征的调度集中是解决我国调度集中的理想选择.

作 者：王秀娟 Wang Xiujuan  作者单位：北京交通大学资产经营公司,100044,北京 刊 名：铁道通信信号 英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION 年，卷(期)： 45(4) 分类号：U2 关键词：调度集中   结构   进路化程序控制  

篇7：有机垃圾处理机发酵工艺研究

有机垃圾处理机发酵工艺研究

叙述了新型有机垃圾处理机的'结构特点,分析了有机垃圾处理的生物发酵过程,通过不同温度、搅拌频率和通风时间的发酵实验,根据发酵效果的不同确定最佳关键工艺参数,为有机垃圾处理机的进一步发展提供依据.

作 者：李树 李惠 赵建城 邱灶杨  作者单位：中国农业机械化科学研究院,北京,100083 刊 名：环境污染治理技术与设备  ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)： 5(12) 分类号： 关键词：环保设备   有机垃圾处理   生物发酵   工艺  

篇8：浅析软件体系结构和组件软件工程研究论文

浅析软件体系结构和组件软件工程研究论文

互联网和物联网的高速发展，使得计算机技术、软件技术等相关技术不断推陈出新，发展速度相当迅猛。但是，在发展过程中遗留的系统大量存在，现有的软件系统规模则愈发壮大。软件系统以单一软件模块或者组件构成就成为广大计算机技术和软件技术业内人士不断探寻的问题。另一方面，软件体系结构和组件软件工程给软件开发、维护和应用带来的变化也很大。所以，针对软件体系结构和组件软件工程的探究是非常必要的。

1软件体系结构

1。1软件体系结构的定义

软件体系的结构有很多种不同描述方式的定义，现阶段比较认可的定义为软件的体系结构是：设计软件时的一种层次，其是计算过程之外的数据架构设计和算法设计。软件的体系结构主要处理以下几方面的问题，即对全局或者组织的有效性控制、数据的存取、同步、协议通信，以为设计元素提供特定化的性能，与设计方式，从而使得设计方案具有较高的功能与可选择性。

1。2软件体系结构的形成与发展

在初期，为满足较大规模主机的需求，软件采用的是mainframe类型的结构，此结构需要在主机上集中数据、程序与客户，GUI界面是非常少的，同时在访问远程数据库方面也是较为困难的。随着计算机科学技术的发展、个人电脑的迅速推广，这一结构在应用中也逐步被淘汰掉了。互联网的出现与发展深刻影响着应用软件传统的开放方式。以web与互联网为基础的应用与软件系统则需要更加灵活与开放的体系结构。伴随着日益增多的商业性系统在互联网架构上的应用，一种更为灵活、功能性更为丰富的结构日益为人们所熟知并使用起来，，即“三层或者多层计算”形式的结构。客户层：用户端请求与接口的生成地，为人师所熟知的应用包括胖客户等。服务器层：较为普遍使用的应用是业务代码运行应用服务器和web服务器。数据层：具有代表性的应用是关系式数据库与后端数据信息资源，如SAPOracle等。

1。3软件体系结构的发展趋势

（1）信息交换；现在的ADLS绝大一部分是和领域有一定关系的，因此并不利于说明不同类型的'体系结构。但是这些不同领域的、具有针对性的ADLS在一些方面又存在的共通性与相似性，进而导致资源的重复冗余。实际上，大部分的ADLS都有着相同的概念。采取怎样的方式方法将各种语言以同一公共形式的方式综合起来，使得各类型的体系结构能够交换各自的描述信息，将会是未来软件系统结构实践与研究的一个重点。

（2）设计环境与工具；软件体系结构的研发设计工作是软件工程中相当重要的一部分，其计算机辅助设计手段是非常重要的。应开发出一些列的工具性软件以对体系结构进行更好地分析与描述，在开发阶段进行工具的转换，进而实现阶段性成果的自动化转换，比如，将需求规格的说明转化成构建等。到目前为止，很少在这一方面的进行较为深入细致地研究，尤其是可应用在实际开发项目中的环境与工具就更少了，因此这也将会是未来软件系统结构实践与研究的一个重点。

（3）体系结构的再次开发；当下，软件系统越来越具规模，结构也变得愈加复杂，但系统数量却没有明显增多，反而呈下降趋势，这样很多剩下的系统就被重复利用了。这种重复利用也就是软件体系结构的再次开发，其利用方式就是将软件系统的代码抽取出来，找出其中有用的结构信息，然后再经过一些必要处理方式，如实例化和统一描述处理，以此构建系统化的体系结构。通过这样的利用过程，软件体系结构的再次开发就显得尤为重要，因为这样可以将以往本应淘汰的系统结构升级过后搭建进化型的系统，再次开发过后的软件系统不仅使人们对原件的水平了有了更深层次的提高，而且也是目前软件体系结构的升级和进步。而这种软件的开发方式其目的就是在于为一些特定领域搭建需要的结构构件，比如当下比较流行的人机交互界面和机器人。正是如此，软件体系结构的开发就变得越来越重要，其应用也开始变得越来越广。

2组建软件工程

组建是有着一定的功能，可以独立地进行工作或者可以与其他的组建配合起来协同工作的程序体，组建使用的方式与组件的生产、开发并没有直接联系。若将软件系统看作为众多组件的集合，从外部形态看，构成系统的组件被分为下列类型：

（1）成熟且独立的组件。这种类型的组件隐藏了全部的接口，用户只要输入按照预先设定的命令便可进行使用。操作系统、DBMS等都属于这种类型的组件。

（2）有限制条件的组件。这种类型的组件可以提供结构，同时指出使用的前提与条件，其在装配的过程中，资源会产生覆盖、冲突等影响，在使用前应对其进行测试，比如各种数据库等。

（3）适应型组件。采用接口技术或者进行了包装，处理了资源冲突与不兼容性，可以直接地进行使用。

（4）装配型组件。在安装这一类型的组件时，已装配在信息系统、DBMS或者操作系统等不同的层次之上，使用胶水代码便可实现连接使用。当下，很多软件提供商所研发的软件就属于这一类型。

3结语

软件工程是当下信息时代鲜明的产物，同样也是信息技术的代表之一。自计算机诞生以来，为了使计算机的功能与作用能够得到最大限度的发挥，软件的开发就一直随其不断发展着，时至今日，软件的体系结构变得越来越复杂，应用范围也深入到生活与生产的各个方面。组建软件工程本不是软件体系结构中的核心内容，但其互操作性与软件结构模型结合起来后能使软件的性能更为优化，这也是研究软件体系结构与组建工程的关键所在。

篇9：数字信号处理器的研究与设计论文

数字信号处理器的研究与设计论文

摘要：随着科学技术的飞速发展，芯片制造技术的水平也在不断的提高，这对供电模块也提出了更为严格的要求。本文对芯片选型和功能介绍，详细描述了电路设计的过程，以供参考。

关键词：高性能；数字信号；研究

1、芯片选型和功能介绍

为了让该系统在条件比较恶劣的条件下仍然能够保持良好的通信功能，选择通信模块就显得十分重要，经过实践证明，HAC-UM系列的一款微功率无线数据传输模块能够适应复杂的条件,其功率为10mW，电源是3.3到5.5V之间,该通信模块的体积为46毫米*27毫米*10毫米,视距在500米之内都可以保证可靠传输,通过其透明的数据接口,可以与许多不一样的用户协议相适应。能通过分析，将空气介质中原本存在或是最新产生的虚假数据自动过滤掉,因此能够对较长数据帧进行传输。通过直接接驳PC机或是单片机的串口,数据收发转换就能够自动完成，只需要向接口发出或是手机数据就可以了。

2、电路设计

2.1ARM嵌入式系统

在投入成本相对较低的情况下，为了使系统得到较大幅度的提高，主控端就应该使用ARM嵌入式系统。这种系统使用的处理器价格在100到200元之间,使用免费的ARM-linux操作系统,在加上不收取费用的工程专用绘图软件包QWT，这样就能够用非常低的成本来成功构建一个拥有强大功能的处理主控数据的中心。若还需要对视频数据进行处理,还可以使用拥有更为强大多媒体处理功能的ARM10处理器的xScale系列芯片,它的成本仅仅是在200到300元之间。

2.2传感器

在装配传感器时应该按照系统实际的应用来进行。比如说:对中心医院病房中每一个病人的心电图进行检测时，就应该使用心电传感器；对公路上所有公共照明设备进行监控时,就应该使用监控路灯的传感器；针对某公司会议厅内的投票系统,就要将传感器全部改成参加会议的人员进行投票的按键。

2.351单片机

在远端没有工作人员看守的情况下，这时对传感器信号进行收集时就必须要用到S系列的51单片机，其对通信模块的控制是依据协议和主控端通信进行的。为了让系统的外观更加小巧轻便，使用价格是数元贴片进行封装的AT89S51型号的单片机,这样一来能够使印制电路板的面积大为减小，使投入成本大大降低。除此之外，51单片机依靠其较为强大的在线下载功能能够使系统可扩展性得到大幅度的提高。

3、软件的设计

3.1整体软件的设计

3.1.1通信过程及原理无线采集系统使用的通信模块是半双工通信，其载波频率是固定的，所以在采用的时候利用分复用的方式实现点对多点通信是最好的，也就是各个从机占用一些不同时间片来实现与主控机之间的通信。实现分配好的时间片的方式要配以精确的同步系统，因此本文设计的系统使用的是论询式的通信手段，也就是主控端依据实际的需要对各个从机进行查询，当从机接收到主控端的询问信号之后，在限制的时间段之内完成应答就可以和主机进行通信，若是主机在该时间段内没有收到来自从机的应答，就判断从机处于忙碌的状态，这时候就依次对一个从机进行询问。3.1.2ID编号为了使从机能对各个查询包作出准确的'应答,主机的查询包中都会有各个从机相应的ID编号,当从机接收到查询包之后，会对该ID号进行检查,若是与从机自身的ID相符就会作出应答,如果不符就不会作出应答。

3.2ARM嵌入式系统的软件设计

3.2.1对通信模块和各从机之间的通信进行控制

在无线采集系统设定等待的限制时间以及时间间隔之后,无线采集系统就会根据设定好的时间间隔来向各个串口发送查询包。并且每个查询包最少由3部分组成，也即是控制交互信息、主控端ID以及待查从机ID三部分。在查询包发送之后,将定时器的开关打开,若是在超过定时期之前接收到串口数据,那么无线采集系统就会认为接收到的数据是所查询的从机返回的,若是在限定时间内没有接收到数据,那么系统就会向下一个从机发出带有ID的查询包。

3.2.2灵活的管理各个从机

在实际的应用过程中,从机数量并不是一成不变的，其存在着动态变化。比如:中心医院住院部对病房内病人心率的检测；某运动会体育馆内对不同运动员身体各项指标的监控等。因此要对各个从机进行灵活的管理,一般情况下，系统可以使用注册与注销的手段来对从机的接入与撤出进行灵活的管理。为了实现上述内容,程序可以维护一个对从机ID进行轮询的链表,若是该系统内的链表不是空白,就会轮询所有存在的从机,若是上层用到注册从机函数,链表中就会新增加一个节点,若是上层用到注销从机函数,链表中就会减少一个节点。部分比较复杂的应用,可采取在该链表节点中注入信息的方式。

3.351单片机软件的设计

当单片机接收到串口数据时首相要对其进行判断，如果该数据不是主控机对单片机的查询包,就要返回到采集数据的状态下,当确认ID匹配就能够传输数据,在此之前单片机也可以判断该数据是否有必要传输,若是无传输数据的必要,从机单片机则能无任何反应,在超出限制时间之后，主控机就会下一个从机进行查询。在实际设计系统的过程中,还需要考虑到从机传输数据的过程中模拟电路是否收到无线通信模块的干扰，若受到干扰，可根据电路和检测环境的不同，采取不同的解决办法。

4、仿真分析

通过仿真分析可以得知，在设计过程中所使用的电源转换可以拥有非常高的转换效率，与此同时因为输入抖动从而造成的影响也属于正常的范围之内，其电声的指标优良，全机效率高，运行比较稳定。再加上外围的电容滤波之后，输出的电压纹波效果会得到更好的改进。因为所使用的软件无法针对电次序给出较为直观的仿真效果，但是还能够借助两个电源芯片启动时间的差别进行控制，这样也可以取得较好的效果。

参考文献：

[1]赵云鹏;基于ADμC812的工频电量网络仪表设计[D];天津科技大学;2013年

[2]毕爱波;基于TCP/IP协议的嵌入式Internet技术的研究与应用[D];中国海洋大学;2013年