TMS320VC5402在汽車(chē)防撞警示雷達中的應用

近十幾年來(lái)，美國、日本和歐洲多家著(zhù)名汽車(chē)公司投入巨額資金，先后研制成功了24GHz、60GHz、76.5GHz三種頻率的單脈沖和調頻連續波兩種體制的汽車(chē)防撞雷達系統。這兩種體制的雷達系統已經(jīng)在高檔轎車(chē)中應用了，但沒(méi)有廣泛普及。

　　近年來(lái)價(jià)格低廉的高性能DSP芯片的出現極大地推動(dòng)了世界電子產(chǎn)品的發(fā)展，使得低成本高性能的汽車(chē)防撞雷達的實(shí)現和普及成為可能。本文提出用高性能DSP芯片TMS320VC5402擔任數字信號處理任務(wù)、CPLD完成控制和接口邏輯、單片機AT89C51提供人機通道和其余協(xié)調工作的汽車(chē)防撞警示雷達信號處理部分的原理方案，并簡(jiǎn)要介紹其實(shí)現電路和系統結構。

　　1 TMS320VC5402簡(jiǎn)介

　　TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點(diǎn)DSP芯片中的新產(chǎn)品它集中了此系列早期產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，并提供了許多新的功能，開(kāi)發(fā)和使用更加方便。C5402具有靈活的指令系統和操作性能，它可選擇助記符指令或算術(shù)指令作為編程指令，同時(shí)支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的單獨或混合編程。C5402采用改進(jìn)的Harvanl處理結構，指令流水線(xiàn)操作。計算和處理速度很高，系統單指令周期可達到10ns。在片內提供16k的RAM用作程序和數據存儲，其最大可擴展尋址空間為1M字節。C5402提供的McBSP串口和DAM數據傳送方式極大地方便它在通信領(lǐng)域的應用和開(kāi)發(fā)。C5402由于其高性能價(jià)格而成為當前語(yǔ)言和靜態(tài)圖象處理和主流產(chǎn)品：

　　(1)運算速度快。指令周期為10ns，運算能力為100 MIPS。

　　(2)強大的尋址能力。1M×16位最大可尋址外部存儲空間，內置16K×16位RAM，4K×16位ROM。

　　(3)優(yōu)化的CPU結構。內部有1個(gè)40位的算術(shù)邏輯單元，2個(gè)40位的累加器，2個(gè)40位的加法器，1個(gè)17×17的乘法器和1個(gè)40位的桶形移位器。有4條內部總線(xiàn)(三條16位數據存儲器總線(xiàn)和一條程序存儲器總線(xiàn))和2個(gè)地址產(chǎn)生器。

　　(4)智能外設。除了標準的串行口和時(shí)分復用(TDM)串行口外，TMS320VC5402還提供了自動(dòng)緩沖串行口BSP和與外部處理器通信的HPI接口。BSP可提供2K字數據緩沖的讀寫(xiě)能力，從而降低了處理器的額外開(kāi)銷(xiāo)，BSP的最大數據吞吐量為100Mbit/s，即使在IDLE方式下，BSP也可以全速工作。HPI可以與外部標準的微處理器直接接口。

　　(5)低功耗方式。TMS320VC5402內核電源1.8V，IO電源3.3V，三個(gè)低功耗方式(IDLE1、IDLE2和IDLE3)可以節省DSP的功耗?熏特別適合電池供電系統。

　　(6)體積小。144腳LQFP封裝。

　　(7)開(kāi)發(fā)方便。JTAG掃描仿真接口。

　　JTAG最初是用來(lái)對芯片進(jìn)行測試的，JTAG的基本原理是在器件內部定義一個(gè)TAP(Test Access Port;測試訪(fǎng)問(wèn)口)通過(guò)專(zhuān)用的JTAG測試工具對進(jìn)行內部節點(diǎn)進(jìn)行測試。JTAG測試允許多個(gè)器件通過(guò)JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)JTAG鏈，能實(shí)現對各個(gè)器件分別測試?，F在，JTAG接口還常用于實(shí)現ISP(In-System Programmable#0;在線(xiàn)編程)，對FLASH等器件進(jìn)行編程。

　　TMS320VC5402以其獨有的高性能、低功耗和低價(jià)格優(yōu)勢，在一推出就受到業(yè)內用戶(hù)的普遍歡迎，這也是我們選擇它作為該汽車(chē)防撞警示雷達的數字信號處理器的主要原因。

　　2 防撞雷達設計思想及性能參數簡(jiǎn)介

　　該汽車(chē)防撞警示雷達的主要設計思想，是考慮到迎面相撞和追尾等惡性交通事故往往發(fā)生在路況復雜、能見(jiàn)度差、駕駛員疲勞的情況下，所以其最主要的設計目的是及早發(fā)現前方有潛在危險的目標，并及時(shí)報警以提醒駕駛員做出相應的處理動(dòng)作。由于在汽車(chē)行駛過(guò)程中，多普勒傳感器接收到的信號十分復雜，要使之能在很小的視域里對汽車(chē)前方的多個(gè)目標進(jìn)行檢測、分類(lèi)、跟蹤，并做出判斷、報警，必須進(jìn)行大量復雜的實(shí)時(shí)數字信號處理運算，因此我們選用高性能DSP芯片TMS320VC5402來(lái)完成這一系列復雜的算法;同時(shí)，為了提高系統的靈活性和可靠性，我們采用CPLD器件來(lái)完成系統所需要的各種控制和接口功能。

　　該雷達的主要技術(shù)參數如下：

　　(1)屬于全天候型警示雷達系統，在霧、雨、雪、夜等各種惡劣的氣象環(huán)境和復雜的路況條件下均可正常工作。

　　(2)工作波段：微波或毫米波。

　　(3)發(fā)射機類(lèi)型：耿氏二極管。

　　(4)發(fā)射機輸出功率：20mW。

　　(5)天線(xiàn)水平波束寬度：6°。

　　(6)作用距離：200m。

　　(7)更新速率：20次/秒。