SCA体系结构中ARM组件的设计

XJzy

SCA的出现使得软件无线电的民用成为现实，SCA是通信平台组件可移植性、可交换性、互用性、软件可重用性、体系结构可扩展性的一个标准，这个标准主要体现在以下4个方面：1)使移植费用降到最低;2)使一个波形应用在不同厂商的多个平台(比如操作系统、硬件、主机环境)上能实现最大无缝移植;3)多使用和重用即插即用组件来建立波形;4)支持通信平台体系结构可扩展性，这样从手持到基站都使用同样的体系结构。

　　SCA的开发主要包括以下3点：1)核心框架的设计，核心框架是SCA系统的核心，通常选用成熟的核心框架产品，而不是开发新的核心框架实现;2)设备节点开发和波形应用开发：3)系统集成，主要是把上两步中的核心框架和设备节点，波形应用集成到一个系统。

　　1 SCA节点开发

　　在SCA体系结构中，Node(节点)是指注册在同一个Device Manager(设备管理器)上的一系列Deviee(逻辑设备)，包括GPP，DSP，FPGA，声卡等。一个实际的基于SCA的软件无线电电台，是由一个或多个节点构成的，每个节点包含一个设备管理器，管理本节点内的所有设备和服务，完成相应的功能。图1所示为SCA节点设计框图。





　　整个软件无线电电台由图1中虚线框中所示的实际硬件设备构成，按SCA规范分为Device(如I/0设备，声卡设备等)，Loadable Device(可加载设备)和Executable Device(可执行设备)3类。SCA节点运行在Executable Device上。然后对组件进行封装：对每一个 Device组件，都需要根据SCA体系里规定的APl完成所有的实现，然后对文件进行编译，最后设计逻辑设备的各种端口(Port)以实现与其他组件之间的数据通信。

　　2 ARM组件的设计

　　一个设备组件的设计工作包括两大部分：一是设备组件的API(应用程序编程接口)实现，二是组件的端口和属性设计。接下来将按照这两个方面介绍ARM组件的设计。表1给出了ARM组件端口与属性设计。




　　2.1 ARM组件API的实现

　　根据可执行设备在SCA体系中的继承关系，结合系统设计，得到所需的设备组件API，并逐步实现所有的接口。然后，根据设备的功能需求以及动态调整设备属性等需要，完成对该设备组件的端口和属性的设计。按照SCA标准，ARM API如图2所示。逻辑设备接口(Device)是实际硬件的逻辑设备，它需要根据SCA体系里规定的API完成所有的实现，通过API与时间的硬件设备通信。再通过LoadDevice来加载执行设备，ARM处理器属于执行设备。在设计中需要注意组件的属性和操作，应根据其API详细分析，这将直接影响上层波形应用对底层硬件的操作。




　　2.2 ARM组件的端口和属性

　　作为SCA系统的一个逻辑设备，它需要有各种端口(Port以实现与其他组件之间的数据通信，以及各种属性(Property)，以便在系统运行阶段实现动态调整组件乃至整个波形的功能。可执行组件主要用于在其上运行其他设备代理以及波形组件，它无需与其他组件进行直接的数据通信，所以不需要为它设计输入输出的端口，只需要保留与SCA体系里相关服务的连接端口。

　　3 结论

　　本文给出了具有SCA功能的软件无线电平台中核心设备ARM处理器的设备组件设计，通过对其进行组件封装，使得CF可以通过逻辑设备的相关API控制实际设备的行为，以完成整个系统预定的功能，SCA系统中波形应用通过设备组件以透明的方式使用硬件设备提供的功能。当然还有很多组件需要封装设计，如DSP，FPGA，声卡等，通过这些设计可以保证无线电平台上波形应用实现在不同操作系统和各种调制方式间进行移植。