软件无线电平台、用于任务程序加载的方法及装置与流程

1.本技术涉及无线通信技术领域，例如涉及一种软件无线电平台、用于任务程序加载的方法及装置。


背景技术：

2.目前，软件定义无线电(software defined radio，sdr)，是一个具有开放性、标准化和模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式和通信协议等用软件来完成。任何功能的改变或增加都可以通过软件升级来完成，能够为针对构建多模式、多频和多功能无线通信设备的问题提供有效而安全的解决方案。
3.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
4.现有的软件无线电平台由于总线数据受限和数据传输效率不够，往往存在数据传输效率不够高且延迟较大的问题，一直影响着整个软件无线电平台的使用，严重制约着软件无线电平台的应用场景和实际使用效率。


技术实现要素：

5.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
6.本公开实施例提供了一种软件无线电平台、用于任务程序加载的方法及装置，以提高软件无线电平台的传输效率并降低延迟，同时扩展软件无线电平台的应用场景。
7.在一些实施例中，所述软件无线电平台包括：
8.上位机模块；
9.加载控制模块，被配置为通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道；
10.基带与数据处理模块，被配置为通过高速总线协议与所述加载控制模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道，并通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道；
11.射频模块，被配置为通过高速总线协议与所述基带与数据处理模块之间建立第一类传输通道，并通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第二类传输通道；
12.其中，所述第一类传输通道用于将软件无线电平台运行过程中需要处理的计算数据进行传输，所述第二类传输通道用于将软件无线电平台的系统指令与系统算法进行传输，以使所述计算数据、指令与算法在各个模块之间实现交互与处理。
13.在一些实施例中，所述方法包括：
14.s11：上位机模块将任务程序通过第二类传输通道传输至加载控制模块；
15.s12：所述加载控制模块根据控制调度算法，将所述任务程序和控制加载指令通过第二类传输通道传输至基带与数据处理模块的fpga单元；
16.s13：所述fpga单元根据所述控制加载指令对所述任务程序进行加载，并将加载结果通过第二类传输通道传反馈给所述加载控制模块；
17.s14：所述加载控制模块根据所述加载结果，判断所述fpga单元是否加载成功；若是，则执行步骤s15；若否，则重新执行步骤s12至步骤s14，直至所述fpga单元加载成功；
18.s15：所述加载控制模块通过第二类传输通道通知所述上位机模块所述任务程序加载成功，并且所述fpga单元进入工作状态。
19.在一些实施例中，所述方法包括：
20.s21：上位机模块将初始化配置程序通过第二类传输通道传输至基带与数据处理模块的dsp单元；
21.s22：所述dsp单元根据所述初始化配置程序进行初始化配置和启动；
22.s23：加载控制模块通过第二类传输通道判断所述dsp单元是否启动成功；若是，所述加载控制模块通过第二类传输通道通知所述上位机模块所述任务程序加载成功并执行步骤s24；若否，则所述加载控制模块对dsp单元进行复位并再次启动，直至启动成功；
23.s24：所述上位机模块将任务程序通过第二类传输通道传输至所述dsp单元，以使所述dsp单元对所述任务程序进行加载；
24.s25：所述加载控制模块通过第二类传输通道判断所述dsp单元是否加载成功；若是，则执行步骤s26；若否，则重新执行步骤s24，直至所述dsp单元加载成功；
25.s26：所述加载控制模块通知所述上位机模块所述任务程序加载成功，并且所述dsp单元进入工作状态。
26.在一些实施例中，所述装置包括如本技术所述的软件无线电平台，所述软件无线电平台被配置为执行如本技术所述的用于任务程序加载的方法。
27.本公开实施例提供的软件无线电平台、用于任务程序加载的方法及装置，可以实现以下技术效果：
28.本技术通过高效率且高带宽的高速总线协议对各个模块进行互联与数据传输控制，从而提高整个软件无线电平台的数据交互效率和动态加载重构速度。同时，本技术的软件无线电平台的各个部分进行模块化设计，可以根据实际需求对模块进行扩展，仅需要模块符合高速总线协议就能够直接连接平台并通过上位机模块进行控制，极大的提高了本平台的灵活性、可扩展性和通用性。
29.此外，本技术的上位机模块可将控制调度算法配置给加载控制模块，从而将部分的数据传输调度与算法部署任务分配给加载控制模块，进而减少了上位机模块的负载压力，并且能够进一步提高数据传输速率与算法的部署速度。
30.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
31.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
32.图1是本公开实施例提供的软件无线电系统的环境示意图；
33.图2是本公开实施例提供的软件无线电平台的架构示意图；
34.图3是本公开实施例提供的fpga单元进行任务程序加载的方法的示意图；
35.图4是本公开实施例提供的dsp单元进行任务程序加载的方法的示意图。
具体实施方式
36.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
37.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
38.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
39.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
40.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
41.术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，a与b相对应指的是a与b之间是一种关联关系或绑定关系。
42.结合图1所示，本技术所述的用于任务程序加载的装置可以是适用于软件定义无线电系统，所述软件定义无线电系统包括上位机模块、加载控制模块、基带与数据处理模块和射频模块，各个模块之间通过高速总线协议进行通信，其中，所述上位机模块是可以直接发出控制命令的软件无线电平台的控制中心，其屏幕上能够显示各种信号变化，并用于任务程序、系统算法以及系统指令部署和下发，所述加载控制模块用于系统算法与系统指令的具体实施与系统调度，所述基带与数据处理模块用于部署相应的任务应用程序并进行数据处理，所述射频模块用于射频信号的接收与发射。
43.结合图2所示，本公开实施例提供一种用于任务程序加载的装置，包括：
44.上位机模块；
45.加载控制模块，被配置为通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道；
46.基带与数据处理模块，被配置为通过高速总线协议与所述加载控制模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道，并通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第一类传输通道和第二类传输通道；
47.射频模块，被配置为通过高速总线协议与所述基带与数据处理模块之间建立第一类传输通道，并通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立第二类传输通道；
48.其中，所述第一类传输通道用于将软件无线电平台运行过程中需要处理的计算数据进行传输，所述第二类传输通道用于将软件无线电平台的系统指令与系统算法进行传输，以使所述计算数据、指令与算法在各个模块之间实现交互与处理。
49.在具体应用中，本技术的装置在通电后首先进行初始化配置，根据高速总线协议
的具体规则，以及初始配置程序中定义的各个模块的设备标识进行设备扫描并自动识别模块种类，并反馈给上位机模块进行显示，所述上位机模块作为整个装置的控制中心，通过对应的设备标识可对任意模块进行任务程序的加载、系统算法的部署和/或系统指令的传输。
50.可选地，所述高速总线协议包括但不限于pcie(peripheral component interconnect express)协议、aurora协议、cpci(compact peripheral component interconnect，紧凑型pci)协议或pxi(pci extensions for instrumentation，面向仪器系统的pci扩展)协议，其中，所述pcie协议是一种高速串行计算机扩展总线标准，属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配单独的通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量等功能；所述aurora协议是由赛灵思(xilinx)公司提供的一个开放、免费的链路层协议，可以用来进行点到点的串行数据传输，具有实现高性能数据传输系统的高效率和简单易用的特点；所述cpci协议是国际工业计算机制造者联合会组织提出的高性能工业计算机总线标准，在电气特性上cpci总线协议以外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)电气规范为基础，解决了vme(versa module euro
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card)总线等技术与pci总线不兼容的问题，使得基于计算机的x86架构、硬盘存储等技术能在工业领域使用；所述pxi协议是结合了pci协议的电气总线特性与cpci协议的坚固性、模块化及机械封装的特性发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。
51.可选地，所述系统指令包括控制加载指令和配置参数指令，所述系统算法包括控制调度算法和动态重构算法。
52.采用本公开实施例提供的用于任务程序加载的装置，通过高效率且高带宽的高速总线协议对各个模块进行互联与数据传输控制，从而提高整个软件无线电平台的数据交互效率和动态加载重构速度。同时，本技术的软件无线电平台的各个部分进行模块化设计，可以根据实际需求对模块进行扩展，仅需要模块符合高速总线协议就能够直接连接平台并通过上位机模块进行控制，极大的提高了本平台的灵活性、可扩展性和通用性。
53.在本技术的实施例中，结合图2所示，所述基带与数据处理模块，包括：
54.dsp(digital signal processing，数字信号处理)单元，被配置为通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立单向的第二类传输通道，通过网络接口与所述上位机模块之间建立双向的第一类传输通道，通过高速总线协议与所述加载控制模块之间建立双向的第二类传输通道；
55.fpga单元，被配置为通过高速总线协议与所述加载控制模块之间建立双向的第一类传输通道和双向的第二类传输通道，通过高速总线协议与所述射频模块之间建立双向的第一类传输通道，并通过srio接口与所述dsp单元之间建立双向的第一类传输通道。
56.在上述实施例中，所述上位机模块可以通过pcie协议与所述加载控制模块建立双向传输的第一类传输通道和双向传输的第二类传输通道，从而将系统指令通过第二类传输通道传输至所述加载控制模块，通过第一类传输通道将计算数据传输至所述加载控制模块。同时，所述上位机模块可以通过pcie协议与所述dsp单元之间建立单向的第二类传输通道，从而将任务程序、系统算法和系统指令传输至所述dsp单元，并且所述dsp单元通过网络接口与所述上位机模块之间建立双向的第一类传输通道，用于与上位机模块之间进行双向的计算数据传输。
57.可选地，在具体应用中，所述dsp单元可以是型号为tms320c6678的多核固定浮点数字信号处理器，所述fpga单元可以是型号为xc7vx69tffg1926
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2的v7系列fpga芯片。
58.这样，能有效地通过dsp单元和fpga单元进行对应数据传输和处理，极大的提高了软件无线电平台的数据传输效率和重构加载速度。
59.在本技术的实施例中，结合图2所示，所述射频模块包括：
60.射频发射单元，被配置为通过高速总线协议与所述fpga单元之间建立单向接收的第一类传输通道，通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立单向接收的第二类传输通道；
61.射频接收单元，被配置为通过高速总线协议与所述fpga单元之间建立单向发送的第一类传输通道，通过高速总线协议与所述上位机模块之间建立单向接收的第二类传输通道。
62.在上述实施例中，所述上位机模块可以通过pcie协议与所述射频模块建立传输通道，以通过pcie协议给射频模块配置频点、功率和自动增益控制(automatic gain control，agc)等参数，从而能更好地增加了软件无线电平台的可扩展能力，可以根据实际需求对平台各个模块进行增加或减少，提高了软件无线电平台的与其他设备的协调工作能力，扩展了其应用场景，基于pcie的软件无线电平台极大扩展了软件无线电平台的应用场景，提高了应用效率，具有灵活性、可扩展性和通用性的特点。
63.在本技术的实施例中，所述加载控制模块包括：
64.zynq芯片，被配置为通过gpio(general purpose input output，通用输入输出)接口与所述dsp单元之间建立双向的第二类传输通道，通过高速总线协议与所述fpga单元之间建立双向的第一类传输通道和双向的第二类传输通道。
65.在本技术所述的控制调度算法运行在所述zynq芯片中的情况下，所述zynq芯片可实现的功能包括：数据中转调度、系统指令的具体实施和任务程序加载。具体而言，所述数据中转调度是指所述zynq芯片通过第一类传输通道从上位机模块获取计算数据，并通过第一类传输通道将所述计算数据传输到所述fpga单元；所述系统指令的具体实施是指所述zynq芯片通过第二类传输通道从上位机模块获取系统指令，进而通过控制调度算法区分指令类型，将所述系统指令划分为控制指令和配置参数指令，其中，所述控制指令主要负责对dsp单元的上电、复位和引脚控制以及对fpga单元的数据通道建立和任务的重构，所述配置参数指令作用于整个基带与数据处理模块，主要负责对基带与数据处理模块所运行的任务程序的实时参数进行配置，以满足不同的任务需求。
66.可选地，在具体应用中，所述zynq芯片可以是型号为xc7z045ffg676
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2的zynq系列fpga芯片。
67.这样，能更好地通过x86上位机、zynq系列fpga芯片以及高效率且高带宽的pcie总线与其他各个模块进行计算数据的交互与控制数据和加载程序的传输，极大的提高了软件无线电平台的数据传输效率和重构加载速度，通过将控制调度算法配置给加载控制模块，将部分的数据传输调度与算法部署任务分配给加载控制模块，减少上位机模块的负载压力，能够进一步提高数据传输速率与算法部署速度，提高了软件无线电平台的应用效率。
68.结合图3所示，本公开实施例提供一种用于任务程序加载的方法，涉及加载控制模块对基带与数据处理模块的fpga单元进行任务程序部署，包括以下步骤：
69.s301：上位机模块将任务程序通过第二类传输通道传输至加载控制模块。
70.s302：所述加载控制模块根据控制调度算法，将任务程序和控制加载指令通过第二类传输通道传输至基带与数据处理模块的fpga单元。
71.s303：所述fpga单元根据所述控制加载指令对所述任务程序进行加载，并将加载结果通过第二类传输通道传反馈给所述加载控制模块。
72.s304：所述加载控制模块根据所述加载结果，判断所述fpga单元是否加载成功；若是，则执行步骤s305；若否，则重新执行步骤s302至步骤s304，直至所述fpga单元加载成功。
73.s305：所述加载控制模块通过第二类传输通道通知所述上位机模块所述任务程序加载成功，并且所述fpga单元进入工作状态。
74.可选地，在所述上位机模块将任务程序通过第二类传输通道传输至加载控制模块之前，还包括：
75.所述上位机将动态重构指令通过第二类传输通道传输至所述加载控制模块；
76.所述加载控制模块根据所述动态重构指令，将动态重构算法通过第二类传输通道传输至所述fpga单元；
77.所述fpga单元根据所述动态重构算法，进行fpga单元的复位初始化操作。
78.结合图4所示，本公开实施例提供另一种用于任务程序加载的方法，涉及上位机模块对基带与数据处理模块的dsp单元进行任务程序部署，包括：
79.s401：上位机模块将初始化配置程序通过第二类传输通道传输至基带与数据处理模块的dsp单元。
80.s402：所述dsp单元根据所述初始化配置程序进行初始化配置和启动。
81.s403：加载控制模块通过第二类传输通道判断所述dsp单元是否启动成功；若是，所述加载控制模块通过第二类传输通道通知所述上位机模块所述任务程序加载成功并执行步骤s404；若否，则所述加载控制模块对dsp单元进行复位并再次启动，直至启动成功。
82.s404：所述上位机模块将任务程序通过第二类传输通道传输至所述dsp单元，以使所述dsp单元对所述任务程序进行加载。
83.s405：所述加载控制模块判断所述dsp单元是否加载成功；若是，则执行步骤s406；若否，则重新执行步骤s404，直至所述dsp单元加载成功。
84.s406：所述加载控制模块通知所述上位机模块所述任务程序加载成功，并且所述dsp单元进入工作状态。
85.可选地，在所述上位机模块将任务程序通过pcie传输通道传输至所述dsp单元，以使所述dsp单元对所述任务程序进行加载之前，还包括：
86.所述上位机模块将动态重构算法通过第二类传输通道传输至所述dsp单元；
87.所述dsp单元根据所述动态重构算法，进行dsp单元的复位初始化操作。
88.采用本公开实施例提供的用于任务程序加载的方法，通过将控制调度算法配置给加载控制模块，从而将部分的数据传输调度与算法部署任务分配给加载控制模块，并控制所述基带与数据处理模块对任务程序进行加载和部署，进而减少了上位机模块的负载压力，并且能够进一步提高数据传输速率与算法的部署速度。
89.本公开实施例提供一种用于任务程序加载的装置，包括如本技术所述的软件无线电平台，所述软件无线电平台被配置为执行如本技术所述的用于任务程序加载的方法。
90.本公开实施例提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于任务程序加载的方法。
91.上述的存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。
92.本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
93.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个软件无线电”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
94.本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
95.本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可
以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
96.附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。