TMC2310 DSP在水下目標檢測與參數(shù)估計中的應用
王英哲1 tmc2310簡介 tmc2310是美trw公司生產(chǎn)的高速度(實現(xiàn)一次基二蝶形運算僅需100ns)、多功能(共有16種運算功能)、可編程的專用數(shù)字信號處理(dsp)器件,其使用靈活、操作方便、性價比高,可廣泛應用于雷達、聲納、通訊及虛擬儀器等領域。1.1 主要特點 可自動或手動地實現(xiàn)浮點塊的溢出調(diào)整
具有流水線及管道操作兩種尋址方式
用戶可編程窗函數(shù)功能
具有片內(nèi)系數(shù)存儲器
具有兩個算術運算單元
19bit的運算精度及輸出位寬 1.2 主要功能可快速完成不加窗及加窗(實數(shù)窗或復數(shù)窗)的fft及ifft算法
可同時構成兩路并行的fie濾波器(16~1024階)
可構成自適應fir濾波器
可進行實數(shù)、復數(shù)的乘及乘加運算
可進行復數(shù)求模及陣列矢量的平方運算 1.3 結構與管腳 tmc2310由兩個算術單元(ae0、ae1)、片內(nèi)系數(shù)rom、控制邏輯單元和外部接口電路五個主要部分構成,其邏輯框圖見圖1。每個算術單元包括一個乘法序列電路和乘—加算術邏輯電路塊。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(tǒng)時鐘輸入引腳 讀信號,低電平有效 寫信號,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(tǒng)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(shù)據(jù)總線,用于輸入窗函數(shù)、 濾波器系數(shù)及輸出定標器的移位指數(shù)和最后一次溢出ad0~ad9 外部數(shù)據(jù)存儲器地址總線rg0~rg18 實部雙向數(shù)據(jù)總線im0~im18 虛部雙向數(shù)據(jù)總線1.4 配制寄存器 tmc2310片內(nèi)有兩個16bit的配制寄存器(cr1、cr2),用來對tmc2310進行編程設置,其主要用途如下:cr1 用來設定芯片的處理功能、轉換長度、輸出格式及定標方式;cr2 主要用來設定尋址方式和變換路數(shù)(1~64路)。2 電路設計 由于tmc2310是可編程的專用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進行編程及控制外,還以并行運算處理的方式完成一些后續(xù)處理及輔助運算(如數(shù)據(jù)抽取、積分等)。整個電路系統(tǒng)采用模塊化設計,便于調(diào)試及擴展。信號處理模塊原理框圖如圖2所示?! ≡趫D2中,tmc2310和tms320c25之間設計了一個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(shù)據(jù)(實部數(shù)據(jù)放在rem塊,虛部數(shù)據(jù)放在imm塊);(2)存放tmc2310所需的系數(shù)或參數(shù)(放在wdm塊);(3)存放tmc2310的輸出結果并作為tmc2310中間結果緩存;(4)構成tms320c25的運算內(nèi)存。為了便于構成系統(tǒng)及滿足實時需要,用一片idt7025雙口ram(8k×16)構成一個tms320c25與外部共享的ram區(qū),以便實時地與外部進行數(shù)據(jù)交換和通訊。這個雙口ram區(qū)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(jù)系統(tǒng)的節(jié)拍時序進行控制的??刂齐娐反_保caa12與cab12互斥,cal12與car12互斥。整個電路簡單、緊湊、協(xié)調(diào)有序。由于采用了vlsi器件設計,電路設計大大簡化,調(diào)試方便、功能強大、性能可靠、吞吐量大(完成1024點fft的數(shù)據(jù)通過率為2.343m字/秒)。3 軟件設計 tms320c25的主要任務有:(1)根據(jù)功能需要對tmc2310進行編程設置及控制管理;(2)與tmc2310進行數(shù)據(jù)交換;(3)完成部分處理運算(如:抽樣、積分、數(shù)值及參量計算等);(4)與系統(tǒng)進行通訊(如數(shù)據(jù)輸入輸出及功能、方式的設立等)。我們將這些內(nèi)容分成不同的子程序按模塊進行設計,既便于調(diào)試又易于功能擴展?! ≤浖饕梢粋€主程序與若干個子程序模塊組成。主要的模塊有:tmc2310的設置與控制;與外部的通訊;數(shù)據(jù)的輸出、數(shù)據(jù)加載、系數(shù)加載及十幾個運算子模塊。由于篇幅有限,以下僅給