TMC2310 DSP在水下目標檢測與參數估計中的應用
加入技術(shù)交流群
近二十年來(lái)，相繼出現了許多重要的目標檢測及參數估計算法，如分裂波束精確測向算法[2]、ARMA法[4]、MUSIC法[5]和ESPRIT法[6]等DOA估計方法，以及LMS算法[7]等自適應信號處理方法。這些算法的實(shí)現，大多需要通過(guò)一些通用的數學(xué)運算以及矩陣運算，并采用如FFT、IFFT等快速算法，而這些運算均可方便地利用TMC2310器件來(lái)實(shí)現。本文將對TMC2310芯片應用于水下目標的檢測與估計進(jìn)行介紹。
1 TMC2310簡(jiǎn)介
TMC2310是美TRW公司生產(chǎn)的高速度（實(shí)現一次基二蝶形運算僅需100ns）、多功能（共有16種運算功能）、可編程的專(zhuān)用數字信號處理（DSP）器件，其使用靈活、操作方便、性?xún)r(jià)比高，可廣泛應用于雷達、聲納、通訊及虛擬儀器等領(lǐng)域。
1.1 主要特點(diǎn)
1.2 主要功能
1.3 結構與管腳
TMC2310由兩個(gè)算術(shù)單元（AE0、AE1）、片內系數ROM、控制邏輯單元和外部接口電路五個(gè)主要部分構成，其邏輯框圖見(jiàn)圖１。每個(gè)算術(shù)單元包括一個(gè)乘法序列電路和乘—加算術(shù)邏輯電路塊。該芯片采用了88引腳的PGA封裝形式。
 |
管腳定義如下：
VDD VSS 電源輸入引腳，采用單一＋5V供電
CLK 系統時(shí)鐘輸入引腳
讀信號，低電平有效
寫(xiě)信號，低電平有效
SEMSEL 外部存儲器選擇信號輸出引腳
SCEN 定標輸出允許引腳
DONE 系統工作結束標志輸出引腳
CMD0～CMD1 控制命令輸入引腳
W0～W16 雙功能數據總線(xiàn)，用于輸入窗函數、 濾波器系數及輸出定標器的移位指數和最后一次溢出
AD0～AD9 外部數據存儲器地址總線(xiàn)
RG0～RG18 實(shí)部雙向數據總線(xiàn)
IM0～IM18 虛部雙向數據總線(xiàn)
1.4 配制寄存器
TMC2310片內有兩個(gè)16bit的配制寄存器（CR1、CR2），用來(lái)對TMC2310進(jìn)行編程設置，其主要用途如下：
CR1 用來(lái)設定芯片的處理功能、轉換長(cháng)度、輸出格式及定標方式；
CR2 主要用來(lái)設定尋址方式和變換路數（1～64路）。
2 電路設計
由于TMC2310是可編程的專(zhuān)用DSP器件，我們用一片TMS320C25 DSP器件與之配合，采用主從結構、并行處理方式，加上外圍共享存儲器陣列對等組成處理模塊。TMS320C25除對TMC2310進(jìn)行編程及控制外，還以并行運算處理的方式完成一些后續處理及輔助運算（如數據抽取、積分等）。整個(gè)電路系統采用模塊化設計，便于調試及擴展。信號處理模塊原理框圖如圖2所示。
 |
在圖2中，TMC2310和TMS320C25之間設計了一個(gè)以乒乓方式工作的雙口RAM陣列，其作用有四：(1)存放待處理的數據(實(shí)部數據放在REM塊，虛部數據放在IMM塊)；(2)存放TMC2310所需的系數或參數（放在WDM塊）；(3)存放TMC2310的輸出結果并作為T(mén)MC2310中間結果緩存；(4)構成TMS320C25的運算內存。為了便于構成系統及滿(mǎn)足實(shí)時(shí)需要，用一片IDT7025雙口RAM（8K×16）構成一個(gè)TMS320C25與外部共享的ＲＡＭ區，以便實(shí)時(shí)地與外部進(jìn)行數據交換和通訊。這個(gè)雙口ＲＡＭ區也以乒乓方式工作，以增強模塊的寬容性。
電路的乒乓工作方式控制邏輯是由TMS320C25根據系統的節拍時(shí)序進(jìn)行控制的?？刂齐娐反_保CAA12與CAB12互斥，CAL12與CAR12互斥。整個(gè)電路簡(jiǎn)單、緊湊、協(xié)調有序。由于采用了VLSI器件設計，電路設計大大簡(jiǎn)化，調試方便、功能強大、性能可靠、吞吐量大（完成1024點(diǎn)FFT的數據通過(guò)率為2.343M字／秒）。
3 軟件設計
TMS320C25的主要任務(wù)有：(1)根據功能需要對TMC2310進(jìn)行編程設置及控制管理；(2)與TMC2310進(jìn)行數據交換；(3)完成部分處理運算（如：抽樣、積分、數值及參量計算等）；(4)與系統進(jìn)行通訊（如數據輸入輸出及功能、方式的設立等）。我們將這些內容分成不同的子程序按模塊進(jìn)行設計，既便于調試又易于功能擴展。
軟件主要由一個(gè)主程序與若干個(gè)子程序模塊組成。主要的模塊有：TMC2310的設置與控制；與外部的通訊；數據的輸出、數據加載、系數加載及十幾個(gè)運算子模塊。由于篇幅有限，以下僅給出主程序流程框圖（見(jiàn)圖3）。
 |
將TMC2310應用于水下目標的檢測與估計，具有速度快、功能強、可編程、易操作等特點(diǎn)。我們用其開(kāi)發(fā)研制的信號處理模塊，體積小、易擴展。組成的系統能在飛機、艦船等環(huán)境下可靠工作。幾年來(lái)，經(jīng)水池、湖及海上的多次試驗和試用，證明其設計合理、應用成功，已投入小批量生產(chǎn)。此外還可用于雷達、通訊及虛擬儀器等許多領(lǐng)域，具有很好的應用前景。
評論