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一种基于FAS466的合成孔径雷达高速数据记录器的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍一种基于高性能SCSI总线处理器FAS466的专用高速合成孔径雷达(SAR)数据存储设备的设计。该设备可以脱离微机平台时将SAR数据记录到SCSI硬盘。给出了记录器的系统结构和硬件、软件设计方法。
  关键词:FAS466处理器合成孔径雷达高速数据记录SCSI接口标准
  
  合成孔径雷达(SAR)经历了从光学记录成像到数字记录成像,从低分辨率到高分辨率,从单通道、单极化到多通道、多极化,从单频到多频的发展过程。SAR系统的迅速发展,使SAR的数据量也急剧增多,普通的存储器已经无法满足SAR系统对大容量、高速数据存储的要求。
  
  常规的数据记录器的设计思路是通过高速PCI接口,采用SCSI总线处理器将高速数字信号存入SCSI硬盘。其缺点是数据传输的速率受PCI带宽的限制,而且PCI接口对微机系统的依赖性,使系统的模块化设计变得非常困难。另外,SAR对数据记录器的可靠性和工作环境的要求也非常高,使SAR数据记录器不能按照常规的方法设计。笔者通过对SAR系统的研究,基于模块化设计的思想,开发了一种基于FAS466的高速实时数据记录器。其特点是采用高速DMA接口、可脱离微机平台工作、体积小、可靠性高,实际持续存储速度达到72MB/s。
  
  图1
  
  1SCSI总线和硬盘
  
  SCSI是美国ANSI9.2委员会定义的计算机和外设之间的接口标准。本系统采用SCSI硬盘,因为5CSI接口比常见的IDE接口具有更多优点:(1)SCSI提供了一个高速传输通道,传输速度更快;(2)SCSI接口采用总线主控数据传输(BusMasterDataTransfer),占用CPU资源少;(3)可同时串接多台不同类型的设备;(4)SCSI硬盘在标识硬盘扇区时使用了线性的概念,即硬盘只有顺序的第1扇区、第2扇区…第n扇区,不像IDE硬盘的"柱面/磁头/扇区"三维格式。这种线性编排方式访问延时最小,可加快硬盘存取速率,尤其在持续大容量控据存储时,所显现的优势更为明显。
  
  2系统的硬件结构设计
  
  整个系统的设计总体框图如图1所示,包括高速数据源、高速差分接收器、DMA控制器、数据缓存器、DSP微处理器、SCSI协议控制器和高速SCSI硬盘等子系统;下面分别给出各子系统的设计(PADBUS表示控制信号线,DATABUS表示数据信号线)。
  
  2.1高速数据源和高速差分线性接收器
  
  系统的高速数据源接口为16位的并行接口,数据传输接口的所有信号均采用低电压差分模式LVDS传输,信号进入记录器之后要将LVDS电平转换成TTL电平。
  
  2.2数据缓存器
  
  数据缓存的目的是为SCSI的高速DMA传输做好准备,使两边数据传输速度匹配。数据的流向一般是一个口进,一个口出,不对信号进行任何处理。双口随机存储器RAM虽然也可完成这个任务,但是由于它需要复杂的地址译码电路,所以不采用,而采用FIFO。由于SAR系统每帧数据小于8KB,本系统选用的FIFO深度为8KB。
  
  2.3SCSI协议控制器--FAS466
  
  FAS466(FastArchitectureSCSIProcessor)处理器是Qlogic公司1999年上市的一种高性能SCSI引擎,它源于Qlogic公司的TEC450/452三重嵌入式控制铝系列,可提供Ultra2SCSI的同步传输速率,支持先进的SCSl自动配置模式的1层和2层协议,内部嵌有微控制器,能够通过编程方式灵活地协调SCSI作业队列,可以工作在启动或目标模式并支持单端或低电压差分模式的SCSI连接。
  
  FAS466区别于其它SCSI协议控制器的最大特点是它采用微处理器和DMA接口结构,而常见的SCSI协议控制器采用PCI接口总线结构。这是本设计采用FAS466的一个主要原因。采用微处理器和DMA接口结构,可以通过DSP对传输进行控制,脱离微机平台,减少传输带宽限制,使数据记录器具有非常好的灵活性和可移植性。FAS466由SCSI控制器、微控制器、DMA接口和微处理器接口四个模块组成。外部微处理器通过微处理器接口对FAS466进行控制,SCSI控制器提供灵活、有效的底层SCSI协议控制,微控制器负责控制数据从DMA接口到SCSI硬盘的传输以及各个模块之间的协调。图2为FAS466的内部结构。
  
  2.4OMA控制器
  
  本设计采用DMA接口代替高速数据存储中常见的PCI接口。这不但使传输数据的速率有了比较明显的提高,而且使数据记录器可以脱离微机系统,使模块化设计成为现实。

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