基于DSP的抖動(dòng)測量的方案

　　3.1 DSP選擇

　　TMS320F206是德州儀器公司用靜態(tài)CMOS技術(shù)集成的DSP芯片，屬于TMS320C2000系列。這是一種低功耗器件，采用了改進(jìn)的哈佛結構，有1條程序總線(xiàn)和3條數據總線(xiàn)，有高度并行性的算術(shù)邏輯單元ALU、專(zhuān)用硬件邏輯、片內存儲器、片內外設和高度專(zhuān)業(yè)化的指令集，從而使該芯片速度高、操作靈活。TMS320F206有224K的尋址能力、3個(gè)外部中斷、1個(gè)同步串口和一個(gè)異步串口，最高時(shí)鐘為40MHz。由于每秒需處理數據2Mbit，每個(gè)符號采樣兩次，所以實(shí)際數據速率是4Mbps。通過(guò)其算法來(lái)估計其運算量，40MIPS的處理能力完全可以滿(mǎn)足其要求。在設計中使用了1個(gè)外部中斷，一個(gè)異步串口。異步串口和PC機的串口相連接，將DSP計算結果送回到PC機顯示。

　　3.2 時(shí)鐘記數模塊

　　該模塊主要作用有以下幾個(gè)：

　?、賹Χ诸l后的2MHz時(shí)鐘信號用100MHz的時(shí)鐘進(jìn)行記數；

　?、谟?00MHz時(shí)鐘對2MHz信號記數，產(chǎn)生誤差脈沖；

　?、蹖φ箤捄蟮恼`差脈沖用100MHz的時(shí)鐘進(jìn)行記數；

　?、墚a(chǎn)生與數據存儲模塊接口的寫(xiě)時(shí)鐘和寫(xiě)使能信號；

　?、輰?MHz的記數

　　值和展寬的誤差脈沖記數值通過(guò)一路8位的數據總線(xiàn)分時(shí)輸出。

　　此模塊的設計主要是用一塊XILINX公司的CPLD XC95108來(lái)完成的。

　　3.3 脈沖展寬模塊

　　脈沖展寬模塊是為了提高測試抖動(dòng)的精度，這是本設計中非常關(guān)鍵的一個(gè)模塊。本設計測試抖動(dòng)其實(shí)就是精確地測試出每個(gè)周期的時(shí)間，只有測試的時(shí)間精度提高，最終測試抖動(dòng)才能達到要求的精度。若無(wú)脈沖展寬電路，僅用100MHz的時(shí)鐘記數的話(huà)，則單個(gè)周期的測時(shí)的最大誤差將會(huì )是20ns，這樣根本無(wú)法滿(mǎn)足抖動(dòng)測試的精度要求。

　　為了測出小于度量單位的一個(gè)物理量的值，我們很容易地想到只要將該物理量放大一個(gè)固定的倍數后，使該放大后的物理量可測，此時(shí)只要測出該物理量后除以該放大倍數，即可得到原先的物理量的值。該模塊的設計就利用了這樣的思路。具體是利用LM234產(chǎn)生兩個(gè)恒流源，分別做為一個(gè)電容的充電電流和放電電流。利用充放電電流的不同產(chǎn)生斜率不同的充電曲線(xiàn)，再與一參考電壓進(jìn)行比較，即可得到一展寬的脈沖。具體的脈沖展寬電路是用兩個(gè)三級管完成充放電工作和比較電路。三級管的型號是2SC3357，2SC3357是高頻三級管，其工作頻率可達到2GHz。選用高頻三級管對此設計相當重要，因為要測的誤差脈沖其時(shí)間只有幾個(gè)ns。

　　3.4 數據存儲模塊

　　數據存儲模塊主要是作為時(shí)鐘記數模塊所記數據的緩沖器，在時(shí)鐘記數模塊和數據處理模塊之間充當接口。正如前面所介紹的，選用了一片選進(jìn)先出（FIFO）芯片，型號是IDT72230。此型號的FIFO具有2K×8的存儲空間。在FIFO的數據全滿(mǎn)后，由IDT72230的FF（全滿(mǎn)標志引腳）向數據處理模塊發(fā)送中斷請求信號。而數據處理模塊中的DSP會(huì )從FIFO中將這2K數據讀出來(lái)。

　　3.5 數據處理模塊

　　數據處理模塊以DSP為核心，來(lái)對記數器記得的值進(jìn)行處理，最終算得Jitter的值。DSP中用到了中斷口IT1，當FIFO滿(mǎn)時(shí)，從FIFO中讀出2K個(gè)數據。而DSP與外部的通信則用的是異步串口。

　　4 調試

　　由于系統工作于較高的頻率，計數器為100MHz，DSP為40MHz，DSP的外圍設備一般為20MHz，最高為40MHz，因而在系統設計中，必須注意高頻影響。

　　在布線(xiàn)時(shí)，特意把數據和地址成組布線(xiàn)，以降低對其它信號的影響。對一些關(guān)鍵的控制線(xiàn)。如存儲器讀寫(xiě)信號和FIFO讀寫(xiě)信號，在其兩邊都加上了地線(xiàn)保護特別是FIFO的讀寫(xiě)信號，由于其對干擾特別敏感。對一些較長(cháng)的引線(xiàn)，可串接一個(gè)30Ω的小電阻或加終端匹配以減小反射。

　　在軟件設計中，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程。具體的編程方法可查閱DSP的手冊。TI公司還提供了一個(gè)運行庫（RuntimeLib）。用TI公司的JATG調試器進(jìn)行調試時(shí)，在DSP程序中調用運行庫的函數，可以打開(kāi)PC機上的文件獲取數據，或將DSP的數據傳入PC機并存入文件，或通過(guò)PC機鍵盤(pán)向DSP傳遞信息和發(fā)送命令，從而為調試帶來(lái)了極大的方便。

　　由于在本設計中采用了DSP技術(shù)，使得開(kāi)發(fā)的周期大為縮減，系統的靈活性也大大增強。隨著(zhù)數字處理芯片（DSP）處理速率的加快，外圍通訊能力的加強，以及數字信號處理的實(shí)時(shí)性的需要，其應用范圍必將越來(lái)越廣泛。