基于PCI总线通用DSP信号处理系统的设计
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:374
1 引言
1.1 dsp简介及基本特点
数字信号的处理离不开算法和实现手段。数字信号处理器（digital signal processor简称dsp）。是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，是实现实时数字信号处理的有力工具。dsp目前广泛应用于模式识别，数字通信，信号处理，工业控制等领域。ti公司的tms320c54x系列dsp有着以下的特点：采用先进的修正增强型哈佛结构，片内共有8条总线（1条程序存储器总线，3条数据存储器总线和4条地址总线）；高度并行和带有专用硬件逻辑的cpu设计；高度专业化的指令系统；模块化结构设计；能降低功耗和提高抗辐射能力的新的静电设计方法。因此它能高速实时以及灵活地应用于图像处理、语言处理、频谱分析、数字滤波、实时控制 等各个领域。tms320vc5402是54x系列中应用比较广泛的一种芯片，它有着丰富的接口资源，是一种集数据处理和通信功能于一体的高速微处理器。其操作速率为40～100mips。
1.2 pci局部总线的性能和特点
pci总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看，pci是在cpu和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能。pci总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权以加速数据传送。
2信号处理系统的功能构成
通用信号处理系统一般分为数据采集、数据处理和数据管理3个部分（图1）。采集部分可以采用通用的数据采集卡，数据管理部分则必须用 pc机才能完成。在信号处理系统中，最费时间，也即影响信号处理系统的实时性的瓶颈是数据的处理部分。数据的处理通常采用微机软件的方法， 但完全由pc机处理有个缺点，就是信号处理需要的运算主要是数字运算，因相对于通用cpu（gpp）来说，它是采用冯·诺依曼存储器结构，并不适用于数字信号的运算，不仅会造成处理速度慢，而且占用cpu时间过多，直接影响了pc机对数据的管理。因此，我们提出用另一种方法把信号处理部分从微机软件中分离出来，交给dsp处理，然后把dsp处理好的数据再传给pc机管理。该系统的功能构成如图1所示。这样不仅可以做到信号处理和数据管理并行进行，而且充分利用dsp对数字信号处理高速，并行的优势，提高了信号处理系统的实时性和稳定性。在对信号作连续的流水处理时，其性能优势更能得以体现，同时这也是一个廉价的产品，有着很高的性能价格比。
3 信号处理部分的硬件构成
信号处理部分接口电路的结构如图2所示。信号处理程序保存在主机中，在上电以后，自举加载到dsp中，并由固化在dsp的rom中的 bootloader来完成。
主要的处理流程是：信号采集卡把模拟的信息转化为数字的信息，进入pc机；由pc机通过pci接口把数字的信息传输到dsp，保存在sram中； dsp从sram中读取数据，对信号进行处理；然后，把处理后的数据再从pci接口传回pc机，交给数据管理部分处理。
3.1 pci接口
为了管理数据和寻址、接口控制、仲裁以及系统运行，pci接口对单个目标设备需要至少47个引脚，对主控设备最少需要49个引脚。图3给出了按功能组划分的引脚，左边的为必需引脚，右边的为可选引脚。图中的信号的方向是对主控设备/ 目标设备的组合而言。总引脚数120条（包含电源、地、保留引脚等）。pci的总线宽度有32位和64位。在本系统中，设备是32位，没有作64位扩展。
由于pci总线时钟高达33mhz，信号线应按微波传输线对待，再加上接口逻辑本身的复杂性，设计难度很大。实现接口的办法：（1）用可编程逻辑器件epld或fpga和用epld或fpga实现。pci接口的优点在于其灵活的可编程性。首先pci接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有的pci功能，这样可以节约系统的逻辑资源；其次可以将pci插卡上的其他用户逻辑与pci接口逻辑集成在一个芯片上，实现紧凑的系统设计；再者当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计而无需更新pcb版图。（2）用专用pci接口芯片实现。专用pci接口芯片可以实现完整的pci主控模块和目标模
1 引言
1.1 dsp简介及基本特点
数字信号的处理离不开算法和实现手段。数字信号处理器（digital signal processor简称dsp）。是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，是实现实时数字信号处理的有力工具。dsp目前广泛应用于模式识别，数字通信，信号处理，工业控制等领域。ti公司的tms320c54x系列dsp有着以下的特点：采用先进的修正增强型哈佛结构，片内共有8条总线（1条程序存储器总线，3条数据存储器总线和4条地址总线）；高度并行和带有专用硬件逻辑的cpu设计；高度专业化的指令系统；模块化结构设计；能降低功耗和提高抗辐射能力的新的静电设计方法。因此它能高速实时以及灵活地应用于图像处理、语言处理、频谱分析、数字滤波、实时控制 等各个领域。tms320vc5402是54x系列中应用比较广泛的一种芯片，它有着丰富的接口资源，是一种集数据处理和通信功能于一体的高速微处理器。其操作速率为40～100mips。
1.2 pci局部总线的性能和特点
pci总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看，pci是在cpu和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能。pci总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权以加速数据传送。
2信号处理系统的功能构成
通用信号处理系统一般分为数据采集、数据处理和数据管理3个部分（图1）。采集部分可以采用通用的数据采集卡，数据管理部分则必须用 pc机才能完成。在信号处理系统中，最费时间，也即影响信号处理系统的实时性的瓶颈是数据的处理部分。数据的处理通常采用微机软件的方法， 但完全由pc机处理有个缺点，就是信号处理需要的运算主要是数字运算，因相对于通用cpu（gpp）来说，它是采用冯·诺依曼存储器结构，并不适用于数字信号的运算，不仅会造成处理速度慢，而且占用cpu时间过多，直接影响了pc机对数据的管理。因此，我们提出用另一种方法把信号处理部分从微机软件中分离出来，交给dsp处理，然后把dsp处理好的数据再传给pc机管理。该系统的功能构成如图1所示。这样不仅可以做到信号处理和数据管理并行进行，而且充分利用dsp对数字信号处理高速，并行的优势，提高了信号处理系统的实时性和稳定性。在对信号作连续的流水处理时，其性能优势更能得以体现，同时这也是一个廉价的产品，有着很高的性能价格比。
3 信号处理部分的硬件构成
信号处理部分接口电路的结构如图2所示。信号处理程序保存在主机中，在上电以后，自举加载到dsp中，并由固化在dsp的rom中的 bootloader来完成。
主要的处理流程是：信号采集卡把模拟的信息转化为数字的信息，进入pc机；由pc机通过pci接口把数字的信息传输到dsp，保存在sram中； dsp从sram中读取数据，对信号进行处理；然后，把处理后的数据再从pci接口传回pc机，交给数据管理部分处理。
3.1 pci接口
为了管理数据和寻址、接口控制、仲裁以及系统运行，pci接口对单个目标设备需要至少47个引脚，对主控设备最少需要49个引脚。图3给出了按功能组划分的引脚，左边的为必需引脚，右边的为可选引脚。图中的信号的方向是对主控设备/ 目标设备的组合而言。总引脚数120条（包含电源、地、保留引脚等）。pci的总线宽度有32位和64位。在本系统中，设备是32位，没有作64位扩展。
由于pci总线时钟高达33mhz，信号线应按微波传输线对待，再加上接口逻辑本身的复杂性，设计难度很大。实现接口的办法：（1）用可编程逻辑器件epld或fpga和用epld或fpga实现。pci接口的优点在于其灵活的可编程性。首先pci接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有的pci功能，这样可以节约系统的逻辑资源；其次可以将pci插卡上的其他用户逻辑与pci接口逻辑集成在一个芯片上，实现紧凑的系统设计；再者当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计而无需更新pcb版图。（2）用专用pci接口芯片实现。专用pci接口芯片可以实现完整的pci主控模块和目标模
 热门点击
推荐技术资料
| |
公网安备44030402000607
