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摘要：多dsp信號(hào)處理板廣泛地運(yùn)用于工業(yè)、軍事、通信和醫(yī)療等許多方面。本文介紹一種基于vxworks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的adsp21160的多dsp板設(shè)計(jì),以及該板在數(shù)字式聲納的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，并介紹在vxworks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下的軟件算法仿真和實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：多dsp陣列 聲納系統(tǒng) vxworks 近年來(lái)，計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)展表現(xiàn)得尤為明顯。dsp芯片制造商和dsp板開發(fā)商利用自身的優(yōu)勢(shì)不斷開發(fā)出多dsp結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品來(lái)滿足這種需求。通常的dsp設(shè)備是與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合，來(lái)實(shí)時(shí)地完成某一特定任務(wù)。隨著信號(hào)采集速度和處理速度的要求越來(lái)越高，許多領(lǐng)域都需要進(jìn)行多處理器運(yùn)算，其中包括醫(yī)學(xué)、圖像處理、軍事、工業(yè)控制、電信等許多領(lǐng)域。多處理器系統(tǒng)可以根據(jù)所需實(shí)現(xiàn)的功能和處理器的性能來(lái)調(diào)節(jié)處理結(jié)點(diǎn)的數(shù)目，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。 實(shí)際上，只有從芯片開始仔細(xì)設(shè)計(jì)，才能方便地實(shí)現(xiàn)多處理器系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。這里選用的是ad公司新出品的sharc級(jí)處理器adsp21160。 adsp21160具有很大的片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)、多重內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)、獨(dú)立的i/o子系統(tǒng)；具
學(xué)信息工程學(xué)院 河南鄭州 450002) 隨著dsp技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)處理速度的提高，動(dòng)態(tài)范圍的增大，數(shù)據(jù)格式也由定點(diǎn)型向浮點(diǎn)型轉(zhuǎn)換并且支持匯編和高級(jí)語(yǔ)言編程，這些優(yōu)勢(shì)使得dsp的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。ad公司的adspsharc系列處理器是一種高性能的數(shù)字信號(hào)處理器，這一系列芯片內(nèi)部采用超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)，集成了大容量的雙端口sram，程序／數(shù)據(jù)外部總線以及i/o外設(shè)，從而形成了一個(gè)完整的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。adsp21160就是其中的一種，他支持32位浮點(diǎn)和定點(diǎn)數(shù)據(jù)格式，內(nèi)部sram容量4mb，片內(nèi)有2個(gè)相同的運(yùn)算單元，支持simd(single lnstruction multiple data)方式，增強(qiáng)了并行處理能力，數(shù)據(jù)總線的寬度64位，程序總線寬度32位，數(shù)據(jù)傳輸吞吐率大，性價(jià)比高。本文在實(shí)現(xiàn)基本的陣列信號(hào)測(cè)向算法一music算法中就選用了adsp21160芯片。 2 music算法
引 言 adsp-tsl01是ad公司新一代tigersharc結(jié)構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理器，具有多指令流多數(shù)據(jù)流(mimd)結(jié)構(gòu)；有兩個(gè)計(jì)算單元，每個(gè)單元包括算術(shù)邏輯單元(alu)、移位寄存器(shift)、乘法器(mult)、寄存器組(register files)。adsp-tsl01性能比adsp21160有顯著提高，且與之兼容，使得以adsp21160開發(fā)的產(chǎn)品升級(jí)快速、簡(jiǎn)捷。adsp-tsl01是64位處理器，工作在250 mhz時(shí)鐘下，可進(jìn)行32位定點(diǎn)和32位或40位浮點(diǎn)運(yùn)算，提供最高1500 mflops(millions of floating-pointoperations per second，每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作)的運(yùn)算能力；內(nèi)部具有6 m位雙口 sram，同時(shí)集成了i/o處理器，加上內(nèi)部總線，消除了i/o瓶頸。此外，adsp-tsl01適宜多處理器結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成總線仲裁，通過(guò)鏈路(1ink)12i和外部(external)口可支持并行處理器，而不需任何附加邏輯電路，每一個(gè)處理器可直接讀寫任何一個(gè)并行處理器的內(nèi)存。本文簡(jiǎn)要介紹其性能、應(yīng)用特點(diǎn)及芯片內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能框圖，給出a
adsp-ts101是ad公司新一代tigersharc結(jié)構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理器，具有多指令流多數(shù)據(jù)流（mimd）結(jié)構(gòu)；有兩個(gè)計(jì)算單元，每個(gè)單元包括算術(shù)邏輯單元（alu）、移位寄存器（shift）、乘法器（mult）、寄存器組（register files）。adsp-ts101性能比adsp21160有顯著提高，且與之兼容，使得以adsp21160開發(fā)的產(chǎn)品升級(jí)快速、簡(jiǎn)捷。adsp-ts101是64位處理器，工作在250 mhz時(shí)鐘下，可進(jìn)行32位定點(diǎn)和32位或40位浮點(diǎn)運(yùn)算，提供最高1500 mflops（millions of floating-pointoperations per second，每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作）的運(yùn)算能力；內(nèi)部具有6 m位雙口 sram，同時(shí)集成了i/o處理器，加上內(nèi)部總線，消除了i/o瓶頸。 在雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)中，被處理的回波信號(hào)可能來(lái)自運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，如飛機(jī)、艦艇、車輛等，也可能是固定背景或緩慢運(yùn)動(dòng)背景，如海浪和金屬絲干擾所產(chǎn)生的雜波。在實(shí)際應(yīng)用中，從固定雜波背景中提取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波是很重要的問(wèn)題。由于固定雜波和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的多譜勒頻移不相同，利用多譜勒濾波器濾去固定
狀態(tài)。這樣，輸入序列就可以連續(xù)地輸入到fft/ifft處理器中進(jìn)行變換，以達(dá)到實(shí)時(shí)處理的要求。輸出結(jié)果存放在ram z中，可以由用戶讀出。4 測(cè)試結(jié)果這個(gè)電路采用verilog hdl完成設(shè)計(jì)，采用virtex-ii xc2v250實(shí)現(xiàn)。使用vilinx ise4.2i完成整套流程，圖5是部分仿真波形（modelsim+sdf）。在系統(tǒng)時(shí)鐘為100mhz時(shí)，完成一次1024點(diǎn)復(fù)數(shù)fft/ifft需要12.8μs。相比之下，ti公司的tms320c67（主頻167mhz）需要120μs，ad公司的adsp21160（主頻100mhz）需要90μs?？梢?jiàn)，基于fpga的fft/ifft處理器由于其硬件上的并行性，速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于一般的通用dsp。5 結(jié)束語(yǔ)fpga具有成千上萬(wàn)的查找表和觸發(fā)器，因此，fpga平臺(tái)可以利用更低的成本達(dá)到此通用dsp更快的速度。采用fpga技術(shù)，還可以獲得高性能，滿足成本要求，并享有快速有效地對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的靈活性。針對(duì)這一特性，本文研制了一種基于并行算法的fft/ifft處理器，可以廣泛應(yīng)用在高速信號(hào)處理系統(tǒng)中。 參考文獻(xiàn):[1]. rom datasheet http:/
工作于高頻波段(３～３０ＭＨｚ)的高頻地波雷達(dá)是一種新體制雷達(dá)，具有優(yōu)異的超視距探測(cè)能力，可應(yīng)用于海態(tài)遙感以及對(duì)海面艦船目標(biāo)和海上飛行目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)與跟蹤。雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)是高頻地波雷達(dá)的重要組成部分，由于在雷達(dá)信號(hào)處理過(guò)程中采用了大...
頻信號(hào)。同時(shí)它還附加了其他功能，可以對(duì)視頻信號(hào)的色度、亮度、飽和度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)行、場(chǎng)相位、負(fù)載波相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并具有時(shí)鐘臺(tái)標(biāo)的功能。 控制模塊主要負(fù)責(zé)控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)邏輯電路以管理和操作各功能模塊，如顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的管理和操作，負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿唬?fù)責(zé)將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯。內(nèi)部的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生控制信號(hào)及地址，根據(jù)水平和垂直顯示及消隱計(jì)數(shù)器的值產(chǎn)生控制信號(hào)。此外，它還可以接收外部控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而使該電路的功能更加強(qiáng)大，更加靈活。 此外，adsp21160的內(nèi)部還設(shè)計(jì)了i2c總線控制模塊，模擬i2c總線的工作，為外部的具有i2c接口的器件提供sclk（串行時(shí)鐘信號(hào)）和sda（雙向串行數(shù)據(jù)信號(hào)）。模擬i2c工作狀態(tài)如圖5和圖6所示。 圖5 串行端口讀/寫時(shí)序 圖6串行接口-典型的字節(jié)傳送 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 在軟件設(shè)計(jì)如圖7所示，采用matlab軟件計(jì)算出校正值，并以查找表的文件形式存儲(chǔ)，供時(shí)序的調(diào)用。系統(tǒng)上電開始，首先要完成adsp- 21160的一系列寄存器
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