УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ

Предлагаемое устройство для обработки цифровых сигналов относится к области радиоэлектроники, в частности, к устройствам обработки сигналов РЛС.
Известны устройства для обработки цифровых сигналов с помощью цифровых сигнальных процессоров, организованных в кластеры (группы), - модули типа «VANTEGRA» фирмы «RADSTONE technology». Недостатком такого устройства является его сложность и высокая стоимость.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к предлагаемому устройству является устройство для обработки сигналов приемной системы многоканальной РЛС (блок 1Р4ИИ01 ЕСБИ. 466535.007), разработанное в ОАО «ЛАНТАН» и принятое за прототип.
Устройство содержит: управляющую ЭВМ с программным драйвером контроллера системной шины, внешнюю многоразрядную системную шину, идентичные кластеры обработки, включающие в себя схему синхронизации, управления и сигнализации, схемы внутренних и внешних сигнальных связей, внутреннюю многоразрядную системную шину, контроллер системной связи, цифровые сигнальные процессоры с линк-портами, загрузочными линк-портами и программными драйверами контроллера системной связи.
Каждый цифровой сигнальный процессор подключен в кластере обработки к схеме синхронизации, управления и сигнализации и к внутренней многоразрядной системной шине, а линк-порты и загрузочные линк-порты - к схемам внутренних и внешних сигнальных связей.
Контроллер системной связи подключен к внутренней многоразрядной системной шине и к внешней многоразрядной системной шине, которая подключена к управляющей ЭВМ.
Структурная схема прототипа приведена на фиг.1 (показана схема одного кластера).
Такое устройство имеет недостатки:
- контроллер системной связи содержит большое число внешних связей, имеет сложную структуру и сложный протокол преобразования сигналов одной шины в сигналы другой, что снижает надежность устройства и повышает его стоимость;
- для связи кластеров обработки с управляющей ЭВМ необходима сложная внешняя многоразрядная системная шина, содержащая большое количество проводных связей, что уменьшает надежность устройства и увеличивает его стоимость;
- наличие сложных программных драйверов в сигнальных процессорах и в управляющей ЭВМ сокращает вычислительные возможности устройства для выполнения функциональных программ обработки.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит: управляющую ЭВМ, идентичные кластеры обработки, включающие в себя схему синхронизации, управления и сигнализации, схемы внутренних и внешних сигнальных связей, внутреннюю многоразрядную системную шину, цифровые сигнальные процессоры с линк-портами и загрузочными линк-портами, при этом цифровые сигнальные процессоры подключены к схеме синхронизации, управления и сигнализации и к внутренней многоразрядной системной шине, а линк-порты цифровых сигнальных процессоров подключены соответственно к схемам внутренних и внешних сигнальных связей. Отличается тем, что устройство дополнительно содержит внешнюю магистраль, а кластеры обработки снабжены преобразователем интерфейсов. При этом преобразователь интерфейсов подключен к загрузочным линк-портам двух
цифровых сигнальных процессоров и через внешнюю магистраль к байтовому многопользовательскому порту управляющей ЭВМ.
Введение в устройство внешней магистрали, а в каждый кластер - преобразователя интерфейсов, подключенного к загрузочным линк-портам двух цифровых сигнальных процессоров, подключение преобразователя интерфейсов к внешней магистрали и через нее к байтовому многопользовательскому порту управляющей ЭВМ исключает множество элементов связи, что упрощает конструкцию устройства, увеличивает надежность и уменьшает его стоимость. Кроме того, отсутствие сложных программных драйверов сложных системных шин, увеличивает вычислительные ресурсы устройства.
Предлагаемое устройство особенно полезно в адаптивных системах обработки цифровых сигналов многоканальных РЛС со сложной структурой сигнала.
Сущность предлагаемого устройства для обработки цифровых сигналов поясняется схемой на фиг.2 (приведена схема одного кластера).
Устройство содержит управляющую ЭВМ 1, внешнюю магистраль 2 и идентичные кластеры обработки 3. Каждый кластер обработки 3 содержит цифровые сигнальные процессоры 4 с линк-портами 5, загрузочным линк-портом 6, схему синхронизации, управления и сигнализации 7, внутреннюю многоразрядную системную шину 8, схему внутренних сигнальных связей 9, схему внешних сигнальных связей 10 и преобразователь интерфейсов 11. При этом управляющая ЭВМ 1 через свой байтовый многопользовательский порт подключена к внешней магистрали 2, к которой подключен преобразователь интерфейсов 11 каждого кластера обработки 3. Преобразователь интерфейсов 11 подключен к загрузочным линк-портам 6 двух цифровых сигнальных процессоров 4. Цифровые сигнальные процессоры 4 подключены к схеме синхронизации, управления и сигнализации 7 и к внутренней системной шине 8. Линк-порты 5 цифровых
сигнальных процессоров 4 подключены соответственно к схемам внутренних 9 и внешних сигнальных связей 10.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Схема синхронизации, управления и сигнализации 7 обеспечивает начальную установку в исходное состояние всех электронных компонентов в каждом кластере обработки 3, в том числе, установку начальной конфигурации в цифровых сигнальных процессорах 4, формирование для них сигналов синхронизации, прием и передачу сигналов управляющих флажков и прерываний и сигнализацию выполнения вычислительных процессов в цифровых сигнальных процессорах 4.
Управляющая ЭВМ 1 в соответствии с заданными определенными алгоритмами обработки и заданной структурой распределения задач обработки в кластерах обработки 3 осуществляет начальную загрузку программ обработки в цифровые сигнальные процессоры 4. Загрузка происходит последовательно в каждый кластер обработки 3 от ЭВМ 1 (через ее байтовый многопользовательский порт), внешнюю магистраль 2, преобразователь интерфейсов 11 и через загрузочные линк-порты 6 в два цифровых сигнальных процессора 4 в каждом кластере обработки 3. Эти два цифровых сигнальных процессора 4 обеспечивают начальную загрузку остальных цифровых сигнальных процессоров 4 в кластере обработки 3.
Цифровые сигнальные процессоры 4 подключены к внутренней многоразрядной системной шине 8, через которую обеспечен двусторонний обмен информацией управления и программами текущей загрузки между процессорами 4. В каждом процессоре 4 имеется несколько линк-портов 5 - параллельных байтовых каналов, через которые осуществляется прием и передача основных потоков цифровых сигналов, как входных, так и подвергнутых обработке в соответствии с заданными алгоритмами обработки. Для этого ряд линк-портов 5 подключен к схеме внутренних сигнальных связей 9, а другой ряд - к схеме внешних сигнальных связей 10.
Распределение количества линк-портов, подключаемых к схемам 9 и 10, определяется выбранными структурой и алгоритмами обработки, причем схема внешних сигнальных связей 10 обеспечивает двусторонний обмен сигнальной информацией между кластерами обработки 3 и/или связь с внешними устройствами в соответствии с заданным распределением сигнальных потоков и алгоритмами обработки.
Загрузочные линк-порты 6 двух цифровых сигнальных процессоров 4 в каждом кластере обработки 3 подключены к преобразователю интерфейсов 11, который имеет двустороннюю связь через внешнюю магистраль 11 с управляющей ЭВМ 1 через ее байтовый многопользовательский порт. Преобразователь интерфейсов 11 служит для преобразования интерфейсов двустороннего информационного обмена загрузочных линк-портов 6 в интерфейс двустороннего информационного обмена по внешней магистрали 2 с байтовым многопользовательским портом ЭВМ 1. Этим обеспечена передача информационного потока, связанного с программами начальной загрузки цифровых сигнальных процессоров 4, передачей команд управления от ЭВМ 1 и приемом обработанных пакетов цифровой информации из кластеров обработки 3 в ЭВМ 1. При этом кластеры обработки 3 осуществляют обработку цифровых сигналов по заданным алгоритмам в соответствии с программами, загруженными в цифровые сигнальные процессоры 4. ЭВМ 1 полностью определяет направление передачи информационных потоков по внешней магистрали 2 и информационное подключение к ней кластеров обработки 3. Результаты обработки цифровых сигналов поступают в ЭВМ 1 по магистрали 2, при этом пропускная способность байтового многопользовательского порта ЭВМ 1 достаточна для формируемых информационных потоков, особенно для устройств обработки сигналов РЛС.
Использование загрузочных линк-портов 6 для информационной связи кластера 3 через схему преобразования интерфейсов 11, магистраль 2 с
байтовым многопользовательским портом управляющей ЭВМ 1 значительно уменьшает число проводных связей в каждом кластере обработки 3 и между кластерами обработки 3 и ЭВМ 1 и упрощает используемые для этих целей схемотехнические решения. Это обеспечивает увеличение надежности устройства и уменьшение его стоимости. Кроме того, для цифровых сигнальных процессоров 4 и ЭВМ 1 не требуются специальные программные драйверы системных шин, так как для связи с линк-портами 6 в процессорах 3 и с байтовым многопользовательским портом в ЭВМ 1 имеются соответствующие стандартные средства. Это позволяет высвободить дополнительные вычислительные ресурсы для функциональных программ обработки.
Предлагаемое устройство обработки цифровых сигналов было отмакетировано, изготовлено и проверено в ОАО «Лантан». Проверка подтвердила функциональную работоспособность устройства и достижение целей упрощения устройства для снижения его стоимости и повышения надежности.