基于DSP的合成孔径雷达成像系统逆存储转置器设计

5．软件设计与实现

TMS320C6415是面向C结构的DSP芯片，支持标准C/C++编程，其开发工具Code Composer Studio（CCS2.21）内嵌C编译器的编译效率可达汇编的85%。另外，C编程可提高DSP程序的可维护性、可移植性、可继承性，便于缩短软件开发周期，因此本DSP程序选择采用C语言编写。

图3 程序层次结构和模块划分

5.1软件模块划分

软件层次结构和模块划分如图3所示。DSP软件的主要部分是底层的四个功能模块，这四个功能模块分别完成以下操作：1. 从输入FIFO中读取两条方位线数据（每条方位线2048点，每点数据类型为短整型）到DSP内存中；2. 将读入的数据按顺序存储到SDRAM中；3. 把SDRAM中的数据沿距离线顺序读到DSP内存中，即完成转置操作；4. 把转置后的数据送至输出FIFO。

5.2软件各模块间关系

l 上电初始化模块：在DSP上电后，完成与硬件工作有关的各控制寄存器的初始化，以及与软件工作有关的各内部变量和存储区的初始化；
l 主处理模块：调用其它功能模块，完成整个逆存储转置流程；
l 数据输入模块：受主处理模块调用，利用EDMA完成数据输入；
l 写SDRAM模块：受主处理模块调用，利用EDMA完成数据写操作；
l 读SDRAM模块：受主处理模块调用，利用EDMA完成数据读操作；
l 数据输出模块：受主处理模块调用，利用EDMA完成数据输出。

5.3 C6415的EDMA控制寄存器

EDMA是C621x/671x/641x特有的数据存取方式。在C621x/671x/641x中，EDMA控制寄存器负责片内二级存储器与其它外设之间的数据传输。EDMA控制寄存器和DMA控制寄存器在结构上有很大不同。其增强之处包括：

l 提供了64个传输通道；
l 通道间优先级可设置；
l 支持不同结构数据传输的链接。

EDMA控制寄存器主要由事件（中断）处理寄存器、事件编码器、参数RAM以及硬件地址发生器构成。其中，事件（中断）处理寄存器负责对EDMA事件进行捕获。一个事件相当于一个同步信号，由它触发一个EDMA通道开始数据传输。如果多个事件同时发生，则由事件编码器对它们进行分辨，将同时发生的事件进行排序，并决定事件的处理顺序。EDMA的参数RAM中存放了有关的传输参数，这些参数会被送往硬件地址发生器，进而产生读写操作所需的地址。

5.4 ICTM软件设计流程

图4 ICTM软件设计流程

ICTM模块软件设计流程可用图4来表示。首先完成上电复位，初始化EMIFA和EMIFB配置寄存器、中断控制寄存器和EDMA控制寄存器，之后在主程序中完成各常量和变量的定义及初始化。完成上述初始化定义后就可以使能外部中断控制寄存器和EDMA控制寄存器，等待外部中断INT4的触发。INT4的触发源来自脉冲PRF，该脉冲的到来说明两条待输入的方位线数据已送至输入FIFO，此时CPU可以将这两条方位线数据读到DSP内存，并送至SDRAM的相应存储区。

由于输入/输出数据结构相对简单，读输入FIFO、写SDRAM、读SDRAM以及写输出FIFO四个过程可以采用“EDMA链（EDMA Chain）”的方式进行。即第一个EDMA传输完成后，紧接着启动第二个EDMA传输，直到最后一个EDMA传输完成，这样可以在不受CPU干预的情况下完成数据的搬移，有利于提高数据传输效率。

5.5 软件并行设计问题

由于EDMA不受CPU干预，因此在使用EDMA传输数据的同时，CPU可并行执行其它指令，这样可极大提高代码的执行效率。举例如下：

if(EDMA_intTest(22))
{
*ifoeoff=0;
EDMA_intClear(22);
EDMA_setChannel(hEdmaCha25);// trigger EDMA to reading data from SDRAM
#pragma MUST_ITERATE(32,,8);
for(i=0;i {
headwriteaddr[ i]=inputa[ i];
}
WORD_ALIGNED(inputb);
WORD_ALIGNED(inputc);
WORD_ALIGNED(inputa);
#pragma MUST_ITERATE(64,,8);
for(i=0;i {
inputb[ i]=inputa[2*i+64];
inputc[ i]=inputa[2*i+65];
}
}

其中EDMA_setChannel(hEdmaCha25)语句用来启动EDMA25通道的传输，完成从SDRAM读取转置数据的任务。EDMA在进行数据传输的同时，CPU则继续执行之后的三条语句headwriteaddr[ i]=inputa[ i]、inputc[ i]=inputa[2*i+65]、inputb[ i]=inputa[2*i+64]，直到EDMA传输完成并发出中断，CPU才响应EDMA中断。

显然，采用上述并行处理的方式，CPU工作周期得到充分利用，提高了代码的执行效率，有利于满足系统的实时性要求。

6．结束语

逆存储转置器（ICTM）是合成孔径雷达（SAR）实时成像处理系统的一个重要模块。本文选择TI的一款高性能定点DSP芯片TMS320C6415为核心处理器，两条大容量SDRAM作为外部存储器，实现输入数据的逆存储转置操作。软件编程采用并行处理方式，提高了代码执行效率。单板测试和系统联调表明，设计的逆存储转置器满足各项性能指标，已通过项目组验收，即将投入实际应用。