分层结构高速数字信号处理系统的设计与应用

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1、分层结构高速数字信号处理系统的设计与应用

2、第1lunouseg(this)">　1．3系统的特点系统结构分层次后变得比较灵活，便于扩展。对于多通道并行数据处理，如材料分选，可采用多个信号处理器并联结构；对于单通道高速数据处理，如雷达脉冲信号分选，可采用多个处理器级联结构。分层结构系统的功能强大。第三层次可以处理纳秒级事件，如高速脉冲信号的瞬态参数测量；第二层次可以处理微秒、毫秒级事件，如数字滤波及高精度参数估计算法的实现；第一层次可以处理非实时但较复杂，的事件，如实现图形用户界面、存盘打印、数据库管理以及网络功能等。

3、第一、二层次在硬件上有完全的通用性，数字信号处理器的基本输入输出软件(DSP-BIOS)及其对应的主机接口软件也基本上具有完全的通用性，可编程器件的充分利用还可使第三层次在硬件上具有一定的通用性。因此，采用这种结构开发后续产品时，研发工作将越来越容易而且迅捷。2硬件／软件协同设计过程将上述具有通用性与分层结构的高速数字信号处理系统应用于具体产品设计时，首先要对硬件／软件功能进行合理的划分，这实际上是一个硬件／软件协同设计的过程，如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">　第一步，确定应用系统

4、具体功能及性能指标要求。第二步，应用独立于任何硬件／软件的功能性规格方法对系统进行描述，如有限态自动机(FSM)、统一化的规格语言(CSP、HDLs、C、…)或其它基于图形的表示工具。其作用是对硬件／软件统一表示，便于进行功能的划分和综合。第三步，从系统功能要求和限制条件出发，依据一定的算法，进行硬件／软件的功能划分。第四步，对划分结果作出评估。一种是性能评估(A)，另一种是对硬件／软件综合后的系统依据指令级评价参数作出评估(B)。如果评估结果不满足要求，需重复第三步，重新划分硬件／软件的功能，直至获得一个最佳的硬件

5、／软件实现为止。一个大的科研项目都需要多所做人分工协作，以上所述实际上也是总体上为硬件组与软件组所做的任务分配。在进行硬件系统基本功能调试的同时，软件组可以编写人机界面程序、数据库操作程序、模拟数据与处理的脱机版程序。由于用规格语言对实际硬件／软件功能描述存在失真情况，设计阶段的硬件／软件功能划分也难免有不合理之处，但这可在联机调试中得以修正。3关键技术本文用TI公司的高速处理器芯片TMS320VC33实现通用数字信号处理嵌入式系统。3．1DSP-BIOS设计DSP-BIOS软件是实现数字信号处理嵌入式系统通用性的关

6、键所在。TMS320VC33在微处理器(μP)模式下，复位后即运行DSP-BIOS软件；如在微计算机(MP)模式下，复位后运行其内部固化的Boot-Loader程序，然后从外部低速RAM或串口读取DSP-BIOS软件并调入片内高速CACHE进行全速运行。一个通用DSP-BIOS软件应具有以下功能：·DSP的初始化；·最小系统硬件的自检；·与上位机的通信；·接收上位机命令及命令处理；·从上位机下载应用程序并执行；·DSP特殊寄存器的设置，如外总线等待周期数；·DSP片上功能块(定时器、中断)的控制；．I／O口的读写(单

7、地址)；·存储器的读写(成片地址)。3．2系统调试过程系统的调试一般包括两个过程：基本功能调试与正式应用功能调试。基本功能调试的目的是排除硬件系统。设计与制作中存在的错误，并测试评估每一个子系统(模块或芯片)的功能与性能。调试步骤如下：·按设计编程并烧写DSP主板上的可编程逻辑器件(CPLD)，确认CPLD器件已正常工作。·调试确认DSP芯片。H1和H3信号是所有片内功能块时序的同步时钟，是测量关键点。·把DSP-BIOS软件烧写入Flash-ROM，调试确认DSP的Boot-Load过程。若BIOS程序未正常运行，

8、可按流程图3来调试。500)this.style.ouseg(this)">　·DSP与PC机接口的调试。在图1所示的分层系统结构中，同处层次二的多个信号处理模块是多块DSP板。各DSP板上都有拨码开关设置的"ID"标识，主机发送的每个命令中都带有板选码，只有"ID"标识与板选码相符的DSP才会响应该命令。因此，只需确认PC机能对一个DSP进行正常复位与其它控制即可。通信调试的关键是检查各标志信号。．DSP外设的调试。包括DSP板上的主内存，应用板(第三层次)上的RAM、I／O口及ASIC器件的控制接口等。正式应用功

9、能调试的主要目的是：排除应用软件与应用板上硬件系统中存在的错误，并测试评估整个系统的功能与性能。调试步骤如下：·把调试用软件提取为与硬件系统有关的一类子程序库，加入到包括界面与数据库操作的主程序中，形成联机运行的正式应用软件。·整个系统的功能与性能测试。当无法达到设计要求时，分析问题之所在，尽快修改应用软件或硬件，甚至重新设计制作硬件系统。·精