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硕士论文| ATCA平台中板卡级设备接入环境的设计与实现
来源: | 作者:dxclww | 发布时间: 2020-08-10 | 2633 次浏览 | 分享到:

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1.2 国内外研究现状

目前国际上先进的装备研发方式朝着软件组件化、硬件平台化的方向发展。硬件上采用高性能的硬件平台,把开发人员从专用硬件开发中解放出来;软件上采用标准化、规范化的软件平台架构,提高不同平台间的可移植性和可扩展性;应用开发方式上采用可视化、组件化的应用开发方式,实现信号处理应用的可视、便捷开发。高速信号处理器平台作为软件无线电系统应用软件的硬件载体,是开发中很重要的一部分。工业上较为流行的信号处理平台主要有基于 CPCI(Compact Peripheral ComponentInterconnect)[9]总线标准的平台和基于 ATCA 标准的平台。1994 年,国际工业计算机制造者联合会(PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group, PICMIG)提出了一种总线接口标准:CPCI 规范,又称紧凑型 PCI。它改进自 PCI 电气规范 2.1,使用工业机械组织标准,具有高性能连接技术,兼容 PCI 规范,继续采用 PCI 局部总线技术,与 PCI 传统机械结构不同,改用欧洲卡结构。CPCI 板的封装结构共定义了 3U 和 6U 两种板卡尺寸。板卡在平台内采用并行总线架构互联。随着数据吞吐量的增大和数据传输速度的增快,PICMG 于2001 年制定了最新一代工业计算机架构标准 ATCA[10]以支持现代传输技术的需求。ATCA架构采用了先进的点对点交换技术,平台内的板卡级设备在硬件拓扑结构上采用双星、双双星和全网状三种结构方式,可靠性和传输速率有了明显的提高。

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第二章 基于领域建模的板卡接入框架设计

 

硬件环境是软件运行的基础,但不同的硬件为软件提供的接口不同,硬件的升级换代也为软件的移植和复用带来巨大的挑战。为了将不同的板卡级设备接入信号处理平台,最大限度的复用和继承软件成果,本章针对信号处理领域的常见概念进行建模,设计了可移植开发框架的总体方案,对领域内驱动、组件、容器三种模型进行建模描述,从模型的映射和装配方面详细进行论述,详细论述了基于领域建模的板卡级设备接入框架的设计。

 

2.1 接入环境框架的设计

领域建模[26]是近年来针对特定问题领域出现的一种新的建模方法,用于设计开发系统。领域建模用领域建模语言(Domain Special Modeling Language, DSML)代替系统中不同的方面,与通用建模语言相比,特殊领域建模语言支持高级抽象,因此只需要较少的代价和底层细节来规定一个给定的系统[27][28]。领域建模技术涉及到的概念主要由 DSML、元模型和生成器。DSML:负责对领域中的概念进行合理的抽象,对主要部分进行领域语言描述,其他部分则可以映射为属性信息等。元模型:是模型的最小单位,它提供了比模型更高级别的抽象,更接近现实问题,对如何建立模型、模型的语义或模型之间的集成等信息进行描述。生成器:在领域建模中有着重要作用,主要对模型的信息进行模板到目标平台代码的翻译,实现模型化代码自动生成。DSML 可以通过可视化的方式对信号处理领域的一些概念进行建模,使其独立于硬件平台。生成器或者模型转换技术可以将 DSML 表示的模型转换为源代码或者其他一些需要的表达形式[29][30]。从模型自动生成代码可以消除人工实现模型转换为代码的繁琐工作,还能最小化人工编写代码引起的错误。目前,DSML 已经应用在许多领域,例如多媒体、电话交换系统和操作系统中等[31]。在基于高速信号处理平台的软件无线电系统中,应用是由一个个组件组成的, SCA规范将组件看作是一段功能独立、接口清晰的代码。2005 年,JPEO 颁布了专用处理器组件移植的补充协议(Change Proposal 289,CP289),提出容器的概念,将容器看作是组件的运行环境。容器分别提供针对上层应用和底层硬件驱动的接口。一个完整的信号处理应用需要由驱动、容器和组件的互相配合才能正常运行。因此,信号处理领域的模型构建普遍以驱动、容器和组件三种元模型为基础。