摘要：本文介绍了dsp和fpga在数字电子设计中的优势，并结合雷达模拟系统的硬件设计实例，重点阐述了相应的硬件与软件实现方法。
　　关键词：dsp fpga 数字电路设计 雷达模拟系统

1引言
　　随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，低速、低可靠性的单片机以及小规模的集成电路已经越来越不能满足需要，正逐渐被dsp与可编程逻辑器件（如fpga、cpld）所取代。一方面，数字信号处理技术逐渐地发展成为一门关键的技术学科，而dsp芯片由于集成度高、运算速度快、性能稳定等特点，极大地促进了数字信号处理技术，也使其在数字信号处理的应用领域得到了极大的拓展；另一方面，电子系统集成化程度的提高，不仅可使系统的体积变小、重量减轻、功耗降低，更重要的是可使系统的可靠性大大地提高，因此电子系统日趋数字化、复杂化和大规模集成化。而由于可编程逻辑器件（如fpga、cpld）是一种数字集成电路的半成品，在其芯片上按一定排列方式集成了大量的门和触发器等基本逻辑元件，利用某种开发工具对其进行加工，即按设计要求将这些片内的元件连接起来（此过程称为编程），就能使其完成某个逻辑电路或系统的功能，成为一个可在实际电子系统中使用的专用集成电路，这样就使得集成电路的体积大大地缩小，电路的集成规模也大大地提高。因此，dsp与可编程逻辑器件已经越来越广泛地应用于当今各个领域中。

2系统组成及芯片介绍
　　该雷达模拟系统对真实雷达的整个操作和探测实施过程进行了全仿真，能与雷达本机完全脱离，并能够对错误操作情况作出实时提示及对训练结果进行定量成绩评估。该系统主要由两个分系统构成，一个是在主控计算机上的软件模拟分系统；另一个是在主机柜方面的硬件模拟分系统，它包括了实现全仿真效果所需的全部硬件电路以及相应的软件控制程序。其中数字电路部分是以ti公司的tms320c32式浮点dsp芯片为主控制芯片，与altera公司的可编程逻辑阵列flex 10k系列器件组成核心控制系统，采用c语言作dsp的软件开发程序。dsp芯片完成数据的采集、处理以及通讯，fpga中集成了实现雷达模拟系统功能的各种模块，而所需的输出波形由独立的模拟电路完成。

　　ti公司的tms320c32式浮点dsp芯片是一个性能价格比比较高的浮点处理器，为用户提供了丰富的硬件与软件资源。它的主要特点包括：哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的dsp指令、快速的指令周期等，这些特点使其可以实现快速的dsp运算，并使大部分运算（如乘法）能在一个指令周期内完成。而且该dsp芯片是软件可编程器件，具有通用微处理器的方便灵活等特点。

　　altera公司的flex 10k系列器件是业界第一块嵌入式可编程逻辑器件，它基于可重复配置的cmos sram工艺，为柔性逻辑元素阵列架构，使用通用的门海架构来实现一般性的逻辑功能，同时采用专用的硅片来实现规模较大的专用功能。和标准的门阵列比较，由于嵌入式功能在硅片上实现，因此所需的硅片面积更小，系统速度更高。flex 10k系列器件不仅能够提供高密度、高速度和系统集成功能，并且在单个器件内部包含多重32比特总线、6144比特的ram空间，还支持串行与并行两种配置方式以及jtag模式的在线仿真，这些特点使得flex 10k系列器件成为目前应用最为广泛的可编程逻辑器件之一。

3硬件实现
　　在硬件模拟分系统中，主要使用的开发工具是maxplusii可编程逻辑开发软件。maxplusii提供了一种与结构无关的设计环境，使应用altera公司通用fpga的设计者能够方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。maxplusii提供了全面的逻辑设计能力，可将文本、图形和波形等设计输入方法任意组合建立起有层次的单器件或多器件设计。maxplusii编译器（compiler）完成最小化和逻辑综合，把设计装配成一个或多个器件并产生编程数据；还可进行设计校验，包括功能仿真、定时仿真、影响速度的关键路径的延时预测以及多系列器件交叉的多器件仿真。compiler的fitter（适配）模块应用试探法把经过综合的设计最恰当地用一个或多个器件实现。这种自动适配功能使设计者得以从繁琐的布局与布线工作中解脱出来。综上所述，以maxplusii为eda软件工具，周期短、集成度高、价格合适、可实现强大的逻辑功能。因此，用maxplusii可编程逻辑开发软件来完成fpga内部的逻辑模块。并且，由于这些逻辑模块都是在fpga中实现，所以这些模块都具有很高的可移植性与易维护性，修改也非常方便，并且减少了电路板面积，使电路的集成度大大地提高。

　　硬件模拟分系统是整个雷达模拟系统的核心部分，主要完成真实雷达系统中主机柜的全部功能，包括数据的采集、处理、与主控计算机之间的通信以及操作过程中各种状态信息的读取等。其系统总体结构框图如图1所示：

　　其中，tms320c32式浮点dsp芯片为主控制芯片，而fpga为核心芯片。为了完成雷达模拟功能，