采用TigerSHARC DSP開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)信號處理平臺

tigersharc處理器ts201/2/3產(chǎn)品特性

ts20x系列處理器的基本特性包括：600mhz主頻下每次可進(jìn)行48億次16bit定點(diǎn)全累加操作，或者每秒可進(jìn)行12億次32bit浮點(diǎn)全累加操作。在25mm 25mm的封裝內通過(guò)先進(jìn)的edram技術(shù)提供了4/12/24mbit的彈性?xún)炔看鎯ζ髅芏?。此外，i/o端口linkport和clusterbus具有5gbyte/s的吞吐能力，并可提供多處理器之間的無(wú)縫互連。

ts201系列的幾款dsp的代碼和管腳都兼容，它內置有針對無(wú)線(xiàn)通信的擴編解擴、信道編解碼等通信邏輯單元。ts202、ts203則有不同的內部存儲器和i/o配置，用戶(hù)可根據不同系統的需求進(jìn)行選擇。

圖1為tigersharc處理器內部結構圖。ts201為通信處理單元clu提供了專(zhuān)門(mén)的指令集，用于無(wú)線(xiàn)通信、軟件無(wú)線(xiàn)電的實(shí)現。4路128bit位寬的片內總線(xiàn)在600mhz時(shí)鐘下，可與內部存儲器之間提供帶寬高達38.4mbytes/s的傳輸速率。24mbit的內部存儲器適合于單處理器解決方案，避免了外擴存儲器帶來(lái)的設計問(wèn)題。i/o處理器提供14條零開(kāi)銷(xiāo)dma通道，使得tigersharc具有傳遞、裝載大量數據的性能。

tigersharc dsp一直堅持了平穩結構體系的發(fā)展目標，關(guān)注于內核性能、內部存儲器大小和外部i/o吞吐能力的協(xié)調統一，從而為用戶(hù)帶來(lái)了穩定而高性?xún)r(jià)比的系統設計。

tigersharc的多處理架構對于很多不同的應用極具吸引力。tigersharc穩定的內核、存儲器、i/o間的平衡體系，以及其完整的多處理體系，都能為客戶(hù)實(shí)現低功耗、小尺寸的高性能系統提供了可能。

系統平臺的建立

tigersharc多處理器接口資源分為鏈路口（link port）和并行總線(xiàn)/簇總線(xiàn)（cluster bus）。

一個(gè)多級dsp互連的例子是在各個(gè)dsp之間采用鏈路口連接，數據按照流水線(xiàn)方式從dsp1流向dspx。處理完成后再將數據輸出到下一級的信號處理模塊。每個(gè)鏈路口都配有一組flag irq的握手信號。鏈路口組成多dsp平臺的特點(diǎn)：

（1）其最大優(yōu)勢是結構簡(jiǎn)單，傳輸可靠，而且其數據傳輸速率與由cluster bus組成的系統不相上下。

（2）鏈路口傳輸時(shí)數據的共享性不如總線(xiàn)形式，這種結構方式特別適用于實(shí)時(shí)信號處理的場(chǎng)合。例如，一個(gè)信號處理機的各功能模塊間數據是采用流水線(xiàn)方式進(jìn)行處理的，先進(jìn)行脈沖壓縮然后再進(jìn)行自適應濾波，這時(shí)各dsp之間采用鏈路口方式進(jìn)行連接和實(shí)現信號處理是最合適的方式。

在并行總線(xiàn)方面，tigersharc提供完整的存儲器接口、多處理器接口和主機接口，基于并行總線(xiàn)，至多8個(gè)tigersharc一起構成的多處理器系統在一個(gè)整體地址空間內，可以方便地實(shí)現整個(gè)多處理器系統的資源共享。

tigersharc并行總線(xiàn)的最大特點(diǎn)是其無(wú)縫連接能力。無(wú)論是sram、sdram還是多處理器連接，用戶(hù)只需要按照芯片提供的管腳對應連接，不必做更多的工作。圖2中，4個(gè)dsp可以共享sdram資源和其他各dsp內部存儲器資源。各個(gè)dsp與sdram、fpga的總線(xiàn)接口都是無(wú)縫連接的，從而做到了資源共享和并行分布式處理，提高了數據傳輸速率。

多dsp系統設計中的功能劃分

多處理器系統要求將系統處理功能分解到各個(gè)dsp內完成，系統功能劃分是一個(gè)重要的問(wèn)題。以圖3所示的信號處理機為例，當對16個(gè)周期的同一距離單元數據作動(dòng)目標檢測時(shí)，會(huì )產(chǎn)生16個(gè)輸出。圖中將信號處理功能分解成功能模塊，由各個(gè)dsp來(lái)完成。功能劃分的合理與否將直接影響到系統的實(shí)時(shí)性、接口復雜性和系統成本。

概括來(lái)講，系統功能的劃分方式應由系統的處理方式來(lái)確立。圖3的例子中，由于處理功能是先進(jìn)行脈沖壓縮再進(jìn)行雜波對銷(xiāo)，然后進(jìn)行相參積累，最后才是恒虛警，故dsp功能的分割也是按照流水線(xiàn)先后順序分配到各個(gè)dsp的。它的特點(diǎn)是前一個(gè)處理模塊的輸出數據是后一個(gè)處理模塊待處理的輸入數據。多dsp處理系統中，處理器功能劃分應遵循以下準則：

（1）每個(gè)dsp的功能應當盡可能相對獨立，使dsp內部處理程序相對簡(jiǎn)單；

（2）每個(gè)dsp的運算應當盡可能均衡，這樣不會(huì )造成處理瓶頸；

（3）dsp之間的數據傳輸量應當盡可能少，即dsp之間的數據接口盡可能簡(jiǎn)單； （4）多dsp系統內dsp間的數據傳輸方式，可以?xún)?yōu)先選用鏈路口方式，其次是并行總線(xiàn)的dma方式，最后才是內核指令方式。
需要特別提醒的一點(diǎn)是，在給每個(gè)dsp分配任務(wù)時(shí)要留有一定的余地。

設計應用實(shí)例

圖4是wimax無(wú)線(xiàn)基站的物理層信號處理框圖，其中綠色部分在tigersharc中實(shí)現，藍色部分可在tigersharc或fpga中實(shí)現，根據用戶(hù)的實(shí)際系統規格進(jìn)行選擇。目前單片ts201可以支持載波寬度為365mhz的基帶信號處理。

圖5是一個(gè)支持彩色和黑白超聲波系統的統一平臺，藍色部分的數據處理由兩片tigersharc負責，對于彩超系統，一片tigersharc負責d和b模式，另一片負責處理f模式。對于黑白超系統，只有d和b模式，一片dsp即可滿(mǎn)足需求。

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