基于DSP的开发/高速处理系统的设计

只看该作者 · 2012-5-6 21:03

数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）集中体现了微电子学、数字信号处理、计算技术三种学科，并在短时间内获得飞速发展。他可以用于语音处理、图形图像处理、高速控制、数字通信、地震信号分析、生物医学工程等多种与数字信号处理相关的领域。由于他能把数字信号处理的一些理论和算法实时实现，并迅速地推广到应用方面，因此得到学术界和工程界的高度重视。开发DSP硬件和软件需要有专用的开发工具。目前在PC机上实现D SP的软硬件开发，或者PC机上利用DSP高速处理板加速运算，以便实时实现信号处理和仪器仪表等多种应用，已经成为工程界的热门课题。
1　TMS320C32的性能和特点
TMS320C32是美国TI公司生产的第三代32位浮点DSP芯片，该产品具有存储空间大、运算精度高等特点。C32不仅提供了简捷便利的使用模式和所有32位浮点DSP的良好性能，其系统造价也远远低于16位的定点DSP。C32与C3X家族拥有相互兼容的目标码，而且与C4X家族的源码也是相互兼容的，开辟了TI公司低造价、低成本生产32位浮点DSP芯片的新途径。TMS320C32芯片不同于其他C3X产品的典型特征有：
1)TMS320C32中央处理单元CPU。
2)单指令执行周期为33 ns，40 ns，50 ns，对应的外部时钟周期分别是60 MHz，50 MHz 和40 MHz。
3) 具有2块容量为256×32 B的双向存取片上RAM。
4)具有上电复位后自动引导程序的功能。
5)1个串行口、2个计时器、2个DMA控制器、可编程的存储器接口。
2　基于TMS320C32的DSP系统构成
本系统用模块式结构,硬件由不同类型的插件板组成，能插进PC插槽，软件按功能分成多种软件包，用户可根据自己的要求，用这些软件组成一个功能完备的系统，系统框图如图1所示。

3　基于TMS320C32的开发/高速处理系统设计思想
微型计算机以其丰富的软件，可靠的性能及低廉的价格已经应用于各个领域中，但是在某些数字信号处理应用中，微型计算机显得速度太慢，不能满足用户要求，而一般速度较高的小型机用于数字信号处理又因为价格较高而不能普及。如果把数字信号处理器的高速运算能力和微型计算机完善的操作系统结合在一起就能形成一个既能满足数字信号处理速度上的需要，又能得到一个可以普及的数字信号处理系统。
对于本开发/高速处理系统，只要使用随系统所给的实时调试软件和开发板中的EPROM芯片，就可以在微型计算机上完成TMS320C32系统的实时软件调试和数字信号处理方面的实时模拟。但是对于大多数用户，在实时调试后还需要形成专用的高速处理系统，所以本系统是在力求实时性和实现用户专用性设计的设计思想指导下完成的，他以TMS320C32为数字信号处理运算核心，以微机为控制系统，由DSP目标板和微机一起构成一个高速数字信号处理系统。
4　开发/高速处理系统的基本原理
开发/高速处理板的原理图如图2所示，在这种设计方案中，把微型计算机和由TMS320C32处理器组成的数字信号处理系统作为一个并行处理系统，根据各自的特长在并行系统中担负着不同的任务：微型计算机主要承担文件管理和用户界面等方面的工作，而数字信号处理系统则用来完成系统中数字信号处理方面的运算。
本开发/高速处理板采用和微型计算机并行处理的设计思想，使本系统具有两个突出特点：
在数字信号处理系统中只需考虑DSP目标板与微机之间的并行通信问题，而不需考虑二者之间的控制电路问题，从而使得DSP目标板的电路设计简单，减少了元器件、降低了成本。
本开发/高速处理板是适于脱离微型计算机，单独供电形成专用的数字信号处理系统。
在TMS320C32开发/高速处理系统中，由于具有EPROM，可以固化用户应用程序，还有自动复位电路、模拟接口，所以他可以构成一个独立的运行系统。当开发/高速处理系统的硬件系统能够满足用户的需要时，用户还可以先在微型计算机上调试自己所需要的应用程序。由于本系统提供了实时调试软件，给用户开发实时应用程序提供了很大的方便，当用户把实时程序调试完成后，即可以把程序固化在EPROM中，再把单一的+5 V电源加到TMS320C32目标板上，这个系统就可以按照用户的需要进行工作了。
DSP目标板只占用微型计算机的并行打印口。

EPROM、SRAM及命令口占用TMS320C32地址内存分配如表1所示。

C32口地址分配如表2所示。

5　系统的工作过程
在硬件设计中相关信号确定的基础上，可以确定该系统的工作过程如下：
微型计算机和DSP目标板加电之后，TMS320C32的信号为低电平，使TMS320C32复位之后，C3 2检低电平，其他外部中断信号则为高电平，因此C32将从EPROM中引导程序(EPROM中已固化了实用的数字信号s处理程序)。
C32按照EPROM各程序中指定的起始地址开始放置程序，将全部程序引导到指定的地址段并初始化C32的控制寄存器之后，即跳转到EPROM中的第一个程序开始运行。在本系统中，C32将等待和微型计算机进行数据交换或接收微型计算机命令，微型计算机根据实际应用程序的需要通过打印口向TMS320C32处理系统传递待处理的数据或接收TMS320C32处理系统的处理结果。
6　开发/高速处理板形成用户系统的方法
利用实时调试软件，用户可以在微型计算机上完成TMS320C32系统的实时软件调试和数字信号处理方面的实时模拟，并可在软件调试生成后形成专用的高速处理系统。对于用户系统的形成一般分为2种情况：
1)DSP目标板插在微型计算机的扩展槽中，或通过通讯口与微型计算机相连。
这种情况就是把数字信号处理的程序调试好后，形成一个专用的数字信号处理系统，需要完成的任务有：利用C32的实时调试软件和C32目标板上的目标程序，调试用户需要的数字信号处理实时工作程序，当实时工作程序已调试完毕，用户再根据自己的需要编制一个工作软件，以便在该应用程序中调用、管理DSP目标板，这时用户必须做以下几项工作：
首先调试TMS320C32的实时程序。把调试好的TMS320C32的实时程序生成目的码，烧结在EPROM中。在微机上编制通过打印口和TMS320C32交换数据的程序。
一般的工作过程是：微型计算机和DSP目标板加电之后，TMS320C32的信号为低电平，TMS320C32复位之后，C32将从EPROM中引导程序。引导完成之后即可进入到应用程序中，等待和微型计算机进行数据交换或接收微型计算机命令，微型计算机根据实际应用程序的需要通过打印口向TMS320C32处理系统传递待处理的数据或接收TMS320C32处理系统的处理结果。
2)开发/高速处理板脱离微型计算机，单独供电形成的专用数字信号处理系统。
在本开发/高速处理系统中，由于具有EPROM可固化用户程序，还有自动复位电路、模拟接口电路，因而他是一个独立的运行系统。当开发/高速处理系统的硬件系统能满足用户的需要时，用户在微型计算机上调试自己所需要的实时程序后，就可以将程序固化在EPROM中，把　图2J　开关选择在手动或自动复位状态，再把单一的+5 V电源加到TMS3 20C32开发板中，这样就形成了一个可以按照用户要求进行工作的单独供电的数字信号处理系统。

本文摘自《E代电子》

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