普通PCI接口的高速數字信號處理板卡設計

本文介紹了PCI接口的基本功能和特點(diǎn)；利用PLX9054接口芯片，結合雙口RAM和EPLD邏輯電路，實(shí)現了TMS320C6701與PCI總線(xiàn)間的雙向高速實(shí)時(shí)數據交換；分析了DSP與SBSRAM接口信號的完整性，對PCB設計作了仿真分析。
關(guān)鍵詞：PCI DSP 數字信號處理
隨著(zhù)數字信號處理器（DSP）及其外圍支持芯片性能的提高，軟件無(wú)線(xiàn)電已經(jīng)得到廣泛應用，大大增強了實(shí)時(shí)信號處理系統的整體性能。但另一方面，隨著(zhù)ADC和DAC向射頻方向前移，信號的采樣頻率也相應地提高，使得DSP系統數據交換的帶寬成倍增長(cháng)。傳統數據交換接口的瓶頸效應日趨明顯，因而相應地誕生了一批新的接口標準。PCI接口從1993年提出至今，得到了眾多計算機設備廠(chǎng)商的支持，已經(jīng)在PC機、工業(yè)控制等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

無(wú)源雷達是利用非合作的外輻射源發(fā)出的信號作為探測信號（如廣播信號、電視信號、GSM手機基站信號等），從接收目標反射的回波信號中提取目標的方位、速度等參數的設備。與傳統的雷達相比，它是被動(dòng)接收的，因此隱蔽性強。在隱身飛機出現后，無(wú)源雷達技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。由于隱身飛機引入特殊的微波吸收材料，并采用了特別的外形設計，因而傳統的單基地毫米波雷達很難發(fā)現它。而無(wú)源雷達采用的探測信號是廣播電視號，由于廣播電視信號波長(cháng)在米波范圍內，從而使針對毫米波波長(cháng)設計的微波吸收材料失去作用；另外，在收發(fā)站的配置上，由于無(wú)源雷達設計為雙站或多站系統工作，因此也破壞了隱身飛機對收發(fā)同方向消隱發(fā)射電磁波信號的設計思路；因而無(wú)源雷達正成為對抗隱身飛機的有力武器。本文針對無(wú)源定位雷達信號處理機的應用，利用PCI接口實(shí)現了將DSP處理結果快速實(shí)時(shí)地傳輸給PC機，由PC機完成數據融合與顯示記錄等功能。
1 基于PCI接口的高速信號處理板卡的設計
圖1是該板卡的原理框圖。無(wú)源雷達接收機輸出的中頻（30MHz）窄帶（帶寬為30MHz）窄帶（帶寬為200kHz）正交信號經(jīng)過(guò)緩沖、濾波后送入A/D變換器AD9051進(jìn)行高速模數轉換。由于采用直接中頻帶通采樣，不但降低了接收機的復雜度，而且減小了接收機的輸出噪聲電平，有利于提高接收機的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。采用30MHz的采樣頻率，數據流首先進(jìn)入FIFO存儲器IDT72V255中緩存。當FIFO充滿(mǎn)時(shí)，EPLD（EMP7128）給TMS3206701 DSP一個(gè)外中斷信號，啟動(dòng)DSP的DMA傳輸，將FIFO中的數據快速地傳輸到DSP片外的同步突發(fā)靜態(tài)存儲器（samsung K7A163601M）中。DMA傳輸結束后，DSP對采樣的數據作時(shí)-空二維相關(guān)處理[1]，處理的結果首先寫(xiě)入雙口RAM（IDT70V25）中。PCI總線(xiàn)與雙口RAM的數據交換，采用了郵箱寄存器（Mail Box）的方式進(jìn)行。具體實(shí)現如下：先在雙口RAM中的某一固定的地址定義一個(gè)存儲單元作為雙方通信的“郵箱”，該存儲單元被答作郵箱寄存器。數據通信的發(fā)起方先檢查郵箱寄存器是否為空，如果郵箱寄存器是空的，則將數據寫(xiě)入雙口RAM中；否則就等待郵箱寄存器為空。數據的接收方不斷地查詢(xún)郵箱寄存器，如果發(fā)現郵箱寄存器的值為非空，則將雙口RAM中的數據讀入，同時(shí)將郵相寄存器置為空值。利用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需外加數據通信握手信號和邏輯，就可以直接完成雙向數據流的交換，對通信重復間隔長(cháng)、數據塊大的傳輸十分適用。