基于DSP的便攜式雷達系統

DSP平臺的信號處理機一般只是整個(gè)系統的一個(gè)專(zhuān)用于信號處理算法的子部分，不需要控制太多的外設，而且為了滿(mǎn)足實(shí)時(shí)信號處理，盡量采用前后臺式的線(xiàn)性程序結構。

　　本設計的信號處理機是希望以他為主體構成一個(gè)完整的便攜式雷達系統，除了信號處理的任務(wù)之外，采樣、顯示、通信等多種任務(wù)也必須由他來(lái)完成，需要滿(mǎn)足實(shí)時(shí)多任務(wù)的要求，所以必須使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統。本文主要介紹了為什么使用實(shí)時(shí)操作系統以及基于DSP/BIOSⅡ實(shí)時(shí)操作系統的總體軟件設計思想和方案。

　　1、總體硬件方案設計

　　本信號處理機以TMS320C5509作為整個(gè)系統的核心，由于考慮到圖像的緩存需要較大的存儲空間，所以擴展了三星公司的16 Mb的SDRAM——KM416S1020C作 為擴展存儲器。整個(gè)系統的工作流程是由控制器和D/A提供給前端采樣頭所需的信號，并啟動(dòng)A/D對采樣頭傳來(lái)的模擬信號進(jìn)行采樣，DSP接收之后做相應的信號處理，根據鍵盤(pán)的設定將圖像按照一定的要求顯示到彩色圖形液晶上，并通過(guò)USB接口將數據傳送到PC機存儲以便做進(jìn)一步的處理和顯示?？傮w硬件框圖如圖1所示。

　　TMS320C5509數字信號處理器是德州儀器公司(TI)TMS320C5000系列中新推出的一種，極大降低了功耗，達到了每個(gè)MIPS只需0.05 mW的水平，與市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品TMS320C54x相比，功耗降低了6倍。TMS320C5509的內核是從TMS320C54x上發(fā)展而來(lái)的，所以可以完全兼容現在市場(chǎng)主流的TMS320C54x系列處理器的指令，既保護了用戶(hù)在軟件方面的投資，又使得熟悉TMS320C54x編程的軟件人員幾乎不用再學(xué)習就可以編寫(xiě)他的軟件。同時(shí)，TMS320C5509中還集成了大量諸如AD，USB控制器之類(lèi)的片內外設，使其成為了一款具有SOC(片上系統)性質(zhì)處理器，用戶(hù)只需外加很少的輔助器件就可以構成一個(gè)較完整的DSP系統。從以上特點(diǎn)可以看出，TMS320C5509非常適合于應用在便攜式系統中。

　　2、實(shí)時(shí)操作系統DSP/BIOSⅡ的簡(jiǎn)介

　　TI公司的DSP/BIOSⅡ是一種專(zhuān)門(mén)為T(mén)I公司的TMS320系列DSP芯片設計的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統。主要由5個(gè)部分組成：

　　(1)線(xiàn)程和調度(Procedure and Scheduling)

　　DSP/BIOSⅡ提供了4種不同的執行線(xiàn)程，包括HWI(硬中斷任務(wù))、SWI(軟中斷任務(wù))和TSK(任務(wù))等，每一類(lèi)線(xiàn)程又具有不同的執行、掛起、休眠等特性。DSP/BIOSⅡ支持基于靜態(tài)優(yōu)先級的調度方法，又可以通過(guò)修改內核提供搶先式多任務(wù)服務(wù)。

　　(2)硬件抽象(Hardware Abstraction)

　　他提供了PIP和SIO兩種數據傳輸模式，可以方便DSP與外設之間的數據交換。Pipe(數據管道)使用了較少的內存，并且傳輸的速度快、效率高。SIO(流)對內存有了更高的抽象，便于創(chuàng )建設備驅動(dòng)程序更加結構化的方法。

　　(3)資源管理(Resoure Management)

　　利用DSP/BIOSⅡ的邏輯接口可以對特定的硬件部分進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和配置。DSP/BIOSⅡ不僅可以通過(guò)其設置工具來(lái)定義內存映射、中斷向量表而且還可以設置定時(shí)器、串行口等硬件設備。

　　(4)通信和同步(Communication and Synchronization)

　　DSP/BIOSⅡ支持旗語(yǔ)(Semaphores)、郵箱(Mailbox)和數據隊列(Queue)等多種內部線(xiàn)程通信和同步的方式。旗語(yǔ)是最主要的同步方式，可以使任務(wù)通過(guò)旗語(yǔ)來(lái)運行和掛起，還可以用互斥旗語(yǔ)來(lái)管理緩沖區和設備。

　　(5)實(shí)時(shí)分析(Real-Time Analysis)

　　實(shí)時(shí)分析工具能夠讓開(kāi)發(fā)者在程序執行期間對DSP進(jìn)行交互和診斷。DSP/BIOSⅡ不僅提供了常用的日志(LOG)，STS，TRC模塊，還提供了CPU負載圖(CPULoad Graph)、執行圖(Execution Graph)等多種更方便的調試和觀(guān)察工具。