基于DSP的開(kāi)發(fā)/高速處理系統的設計

數字信號處理器（digital signal processor,dsp）集中體現了微電子學(xué)、數字信號處理、 計算技術(shù)三種學(xué)科，并在短時(shí)間內獲得飛速發(fā)展。他可以用于語(yǔ)音處理、圖形圖像處理、高速控制、數字通信、地震信號分析、生物醫學(xué)工程等多種與數字信號處理相關(guān)的領(lǐng)域。由于他能把數字信號處理的一些理論和算法實(shí)時(shí)實(shí)現，并迅速地推廣到應用方面，因此得到學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。開(kāi)發(fā)dsp硬件和軟件需要有專(zhuān)用的開(kāi)發(fā)工具。目前在pc機上實(shí)現d sp的軟硬件開(kāi)發(fā)，或者pc機上利用dsp高速處理板加速運算，以便實(shí)時(shí)實(shí)現信號處理和儀器儀表等多種應用，已經(jīng)成為工程界的熱門(mén)課題。

1　tms320c32的性能和特點(diǎn)

tms320c32是美國ti公司生產(chǎn)的第三代32位浮點(diǎn)dsp芯片，該產(chǎn)品具有存儲空間大、運算精度高等特點(diǎn)。c32不僅提供了簡(jiǎn)捷便利的使用模式和所有32位浮點(diǎn)dsp的良好性能，其系統造價(jià)也遠遠低于16位的定點(diǎn)dsp。c32與c3x家族擁有相互兼容的目標碼，而且與c4x家族的源碼也是相互兼容的，開(kāi)辟了ti公司低造價(jià)、低成本生產(chǎn)32位浮點(diǎn)dsp芯片的新途徑。tms320c32芯片不同于其他c3x產(chǎn)品的典型特征有：

1)tms320c32中央處理單元cpu。

2)單指令執行周期為33 ns，40 ns，50 ns，對應的外部時(shí)鐘周期分別是60 mhz，50 mhz 和40 mhz。

3) 具有2塊容量為256×32 b的雙向存取片上ram。

4)具有上電復位后自動(dòng)引導程序的功能。

5)1個(gè)串行口、2個(gè)計時(shí)器、2個(gè)dma控制器、可編程的存儲器接口。

2　基于tms320c32的dsp系統構成

本系統用模塊式結構,硬件由不同類(lèi)型的插件板組成，能插進(jìn)pc插槽，軟件按功能分成多種軟件包，用戶(hù)可根據自己的要求，用這些軟件組成一個(gè)功能完備的系統，系統框圖如圖1所示。

3　基于tms320c32的開(kāi)發(fā)/高速處理系統設計思想

微型計算機以其豐富的軟件，可靠的性能及低廉的價(jià)格已經(jīng)應用于各個(gè)領(lǐng)域中，但是在某些數字信號處理應用中，微型計算機顯得速度太慢，不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求，而一般速度較高的小型機用于數字信號處理又因為價(jià)格較高而不能普及。如果把數字信號處理器的高速運算能力和微型計算機完善的操作系統結合在一起就能形成一個(gè)既能滿(mǎn)足數字信號處理速度上的需要，又能得到一個(gè)可以普及的數字信號處理系統。

對于本開(kāi)發(fā)/高速處理系統，只要使用隨系統所給的實(shí)時(shí)調試軟件和開(kāi)發(fā)板中的eprom芯片，就可以在微型計算機上完成tms320c32系統的實(shí)時(shí)軟件調試和數字信號處理方面的實(shí)時(shí)模擬。但是對于大多數用戶(hù)，在實(shí)時(shí)調試后還需要形成專(zhuān)用的高速處理系統，所以本系統是在力求實(shí)時(shí)性和實(shí)現用戶(hù)專(zhuān)用性設計的設計思想指導下完成的，他以tms320c32為數字信號處理運算核心，以微機為控制系統，由dsp目標板和微機一起構成一個(gè)高速數字信號處理系統。

4　開(kāi)發(fā)/高速處理系統的基本原理

開(kāi)發(fā)/高速處理板的原理圖如圖2所示，在這種設計方案中，把微型計算機和由tms320c32處 理器組成的數字信號處理系統作為一個(gè)并行處理系統，根據各自的特長(cháng)在并行系統中擔負著(zhù)不同的任務(wù)：微型計算機主要承擔文件管理和用戶(hù)界面等方面的工作，而數字信號處理系統則用來(lái)完成系統中數字信號處理方面的運算。

本開(kāi)發(fā)/高速處理板采用和微型計算機并行處理的設計思想，使本系統具有兩個(gè)突出特點(diǎn)：

在數字信號處理系統中只需考慮dsp目標板與微機之間的并行通信問(wèn)題，而不需考慮二者之間的控制電路問(wèn)題，從而使得dsp目標板的電路設計簡(jiǎn)單，減少了元器件、降低了成本。

本開(kāi)發(fā)/高速處理板是適于脫離微型計算機，單獨供電形成專(zhuān)用的數字信號處理系統。

在tms320c32開(kāi)發(fā)/高速處理系統中，由于具有eprom，可以固化用戶(hù)應用程序，還有自動(dòng) 復位電路、模擬接口，所以他可以構成一個(gè)獨立的運行系統。當開(kāi)發(fā)/高速處理系統的硬件系統能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需要時(shí)，用戶(hù)還可以先在微型計算機上調試自己所需要的應用程序。由于本系統提供了實(shí)時(shí)調試軟件，給用戶(hù)開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應用程序提供了很大的方便，當用戶(hù)把實(shí)時(shí)程序調試完成后，即可以把程序固化在eprom中，再把單一的+5 v電源加到tms320c32目標板上，這個(gè)系統就可以按照用戶(hù)的需要進(jìn)行工作了。

dsp目標板只占用微型計算機的并行打印口。

eprom、sram及命令口占用tms320c32地址內存分配如表1所示。

c32口地址分配如表2所示。

5　系統的工作過(guò)程

在硬件設計中相關(guān)信號確定的基礎上，可以確定該系統的工作過(guò)程如下：

微型計算機和dsp目標板加電之后，tms320c32的信號為低電平，使tms320c32復位之后，c3 2檢低電平，其他外部中斷信號則為高電平，因此c32將從eprom中引導程序(eprom中已固化了實(shí)用的數字信號s處理程序)。

c32按照eprom各程序中指定的起始地址開(kāi)始放置程序，將全部程序引導到指定的地址段并 初始化c32的控制寄存器之后，即跳轉到eprom中的第一個(gè)程序開(kāi)始運行。在本系統中，c32將等待和微型計算機進(jìn)行數據交換或接收微型計算機命令，微型計算機根據實(shí)際應用程序的需要通過(guò)打印口向tms320c32處理系統傳遞待處理的數據或接收tms320c32處理系統的處理結果。

6　開(kāi)發(fā)/高速處理板形成用戶(hù)系統的方法

利用實(shí)時(shí)調試軟件，用戶(hù)可以在微型計算機上完成tms320c32系統的實(shí)時(shí)軟件調試和數字信號處理方面的實(shí)時(shí)模擬，并可在軟件調試生成后形成專(zhuān)用的高速處理系統。對于用戶(hù)系統的形成一般分為2種情況：

1)dsp目標板插在微型計算機的擴展槽中，或通過(guò)通訊口與微型計算機相連。

這種情況就是把數字信號處理的程序調試好后，形成一個(gè)專(zhuān)用的數字信號處理系統，需要完成的任務(wù)有：利用c32的實(shí)時(shí)調試軟件和c32目標板上的目標程序，調試用戶(hù)需要的數字信 號處理實(shí)時(shí)工作程序，當實(shí)時(shí)工作程序已調試完畢，用戶(hù)再根據自己的需要編制一個(gè)工作軟 件，以便在該應用程序中調用、管理dsp目標板，這時(shí)用戶(hù)必須做以下幾項工作：

首先調試tms320c32的實(shí)時(shí)程序。 把調試好的tms320c32的實(shí)時(shí)程序生成目的碼，燒結在eprom中。 在微機上編制通過(guò)打印口和tms320c32交換數據的程序。

一般的工作過(guò)程是：微型計算機和dsp目標板加電之后，tms320c32的信號為低電平，tms320c32復位之后，c32將從eprom中引導程序 。引導完成之后即可進(jìn)入到應用程序中，等待和微型計算機進(jìn)行數據 交換或接收微型計算機命令，微型計算機根據實(shí)際應用程序的需要通過(guò)打印口向tms320c32處理系統傳遞待處理的數據或接收tms320c32處理系統的處理結果。

2)開(kāi)發(fā)/高速處理板脫離微型計算機，單獨供電形成的專(zhuān)用數字信號處理系統。

在本開(kāi)發(fā)/高速處理系統中，由于具有eprom可固化用戶(hù)程序，還有自動(dòng) 復位電路、模擬接 口電路，因而他是一個(gè)獨立的運行系統。當開(kāi)發(fā)/高速處理系統的硬件系統能滿(mǎn)足用戶(hù)的需 要時(shí)，用戶(hù)在微型計算機上調試自己所需要的實(shí)時(shí)程序后，就可以將程序固化在eprom中， 把　圖2j　開(kāi)關(guān)選擇在手動(dòng)或自動(dòng)復位狀態(tài)，再把單一的+5 v電源加到tms3 20c32開(kāi)發(fā)板中，這樣就形成了一個(gè)可以按照用戶(hù)要求進(jìn)行工作的單獨供電的數字信號處理 系統。