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 楼主 | 2018-7-12 10:21 | 显示全部楼层 ||阅读模式
基于ISA总线的通用多DSP目标系统

1 概 述

随着大规模集成电路水平的发展,以数字信号处理器(Digital Signal Process,DSP)为基础的实时数字信号处理技术正在迅速发展,现已广泛应用于图像处理技术、语声处理、智能化仪表、生物医学与工程、通信、自动控制等领域。ADSP是应用非常广泛的一类DSP,其典型产品有定点的ADSP2181和浮点的ADSP21060。在许多实际系统中,需要采用多片DSP级联的方式进行处理。因此,ADSP2181经常经级联后用在实际系统中,我们设计了基于ISA总线的通用多DSP目标系统,这种系统可以用于早期研发及各种算法的硬件平台,他对缩短实际系统开发周期、项目预研等都有重要意义和应用价值。

2 通用多DSP 目标系统的构成

通用多DSP 目标系统的构成由6片ADSP2181、2片A/D变换器以及实现逻辑功能的FPGA组成,其原理框图如图1所示。


(1)处理系统

整个处理系统由6片DSP构成,他完成对2路模拟信号的采集和数据处理。本系统采用的是DSP系列ADSP2181,相邻2片DSP之间的串口数据的发送与接收、帧同步信号的发送与接收分别对应相连,数据的传输采用自动缓冲的方式。

(2)系统输入

系统输入的模拟信号由2路精度为12b的串行A/D变换器完成,采样率最高达400kS/s,输入模拟量为单极性(0~2.5V)信号。模拟信号经A/D变换器后以串行方式送入第1片DSP。

(3)时序控制

系统时序控制由FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)实现,系统采用FPGA芯片EPFl0K10,其实现的主要功能有:

①产生ISA总线对各片DSP访问的地址译码与控制;
②产生通过IDMA端口访问DSP所需的控制信号IAL,IWR, IRD和IS;
③产生各个DSP的复位信号;
④产生满足A/D转换器时序要求的控制信号CLK(串口时钟)和CONV(转换控制)。
另外,FPGA还完成了DSP与ISA总线之间数据传输所需的控制时序,有效地保证了数据传输的可靠性。

3 通用多DSP目标系统的硬件设计

(1)目标系统的地址分配与实现

每块DSP目标板只占用一组端口地址,每组地址共4个:数据端口、地址端口、复位端口和控制端口。组起始地址通过4b跳线开关加以选择,设开关值为n,则板卡起始地址为360-4×n(记作port),其他3个端口地址分别为port+2,port+4,port+6。在FPGA中采用如图2所示的逻辑,实现了目标系统板端口地址的动态分配。


数据端口port 用于实现对DSP内部存储器的读写操作,完成DSP与上位机之间的数据传输。
地址端口port+2 用于提供对DSP进行读写操作时DSP内部程序存储区(PM)或数据存储区(DM)的起始地址。
复位端口port+4 用于对DSP进行复位操作,实现对DSP的软复位。
控制端口port+6 用于选择要操作的DSP。

(2)控制信号的形成

目标板上6片DSP占用同一端口地址,系统工作时,可以对任意DSP的任一数据区进行读写操作。对DSP的片选信号是通过对控制端口的操作来实现的。当A2A1=11时,对应于DSP的控制端口,这时数据线的低3位(DATA[2..0])用于指定6个DSP中的一个。

4 下载软件设计

ADSP2181片内集成了一个可以访问其内部存储器的16 b IDMA端口,主机通过此端口可以访问ADSP2181片内的程序存储器和数据存储器的任一单元,实现对DSP下载文件、传输数据等操作,这一过程是通过上位机对DSP的IDMA端口的操作来完成的。本文设计了基于VB的通用多DSP目标系统的下载软件,通过上位机对目标系统进行各种操作。

(1)端口选择 选择一组端口地址,他应与目标板的端口地址相一致;
(2)处理器选择 选择所要进行读写操作及下载的处理器号(1#~6#);
(3)下载文件选择 选择要加载到指定DSP的程序;
(4)下载 执行下载操作,并自动检查加载是否成功,若不成功,则重新加载;
(5)读处理器选择 调用读处理器模块,读选定处理器的指定单元的内容;
(6)写处理器选择 调用写处理器模块,在所选的处理器的指定单元写入数据。

5 结 语

通用多DSP目标系统,在地址分配上充分考虑到了ISA总线和定点ADSP2181的特点,采用地址的动态分配技术,有效地节省了系统的资源。下载软件可以对1片或多片DSP进行文件下载、读、写等操作,极大地增强了系统的通用性与灵活性。该系统可用于各种算法的硬件平台和早期研发,具有较高的应用价值。


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