基于SCA规范的FPGA硬件抽象层设计研究

基于SCA规范下FPGA的硬件抽象层设计 软件无线电（Software Radio）是一种使用软件定义的、能实现多种功能的无线电通讯系统。其思想是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，以将各种功能（如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等）用软件来完成，从而通过加载不同的通信软件来实现不同的通信模式和功能。 软件无线电的优点包括： * 灵活性强：由于功能的定义和实现都由软件完成，所以可以通过配置不同的参数来支持不同电台系统的互连互通。 * 模块化：软件无线电可以实现电台硬件的模块化，软件的可移植、可重用和可互操作性。 * 高度灵活性：软件无线电可以通过配置不同的参数来支持不同电台系统的互连互通。 软件通信体系结构（SCA）规范是美军的联合战术无线电系统（JTRS）计划中所定义的规范。SCA规范的目的是实现电台硬件的模块化，软件的可移植、可重用和可互操作性。 在SCA规范中，FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可以编程的器件，能够满足高速数字信号处理的需求。但是，FPGA并不支持CORBA中间件，故不能直接应用到SCA体系结构中。此外，由于FPGA芯片的外部输入／输出端口没有像通用处理器和DSP芯片那样从应用程序中抽象出来，当每次应用程序代码移植到新的平台时，这些接口都要改变，这一点不利于实现波形应用的可移植性。 为解决这些问题，SCA规范中提出了硬件抽象层连接（HAL-C）的概念。硬件抽象层可对具体硬件的实现进行抽象，它介于硬件平台和运行于硬件平台上的软件之间。负责完成软件设计中与硬件相关的内容，并完成相关的接口功能，它可使软件设计更容易、更灵活。 在基于SCA规范下FPGA的硬件抽象层设计中，硬件抽象层可以对FPGA芯片的外部输入／输出端口进行抽象，使得FPGA芯片可以与SCA体系结构集成，从而实现波形应用的可移植性。 基于SCA规范下FPGA的硬件抽象层设计可以实现电台硬件的模块化，软件的可移植、可重用和可互操作性，并满足高速数字信号处理的需求。