基于ADSP21160的數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計
基于ADSP21160的數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計
電子科技大學電子工程系 沈逢春 鐘洪聲
摘要：本文使用ADSP21160芯片作為測量運動到達方向平臺的主處理器,構建數(shù)字信號處理系統(tǒng),用于信號的二維DOA估計的矩陣運算。
關鍵詞：DSP;DOA估計;硬件系統(tǒng)
引言
利用陣列信號進行信號的二維到達方向(DOA)估計是近些年來研究的熱點�，F(xiàn)在,DOA估計雖然已經(jīng)達到相當高的精度,但由于要進行大量的矩陣運算,必然要耗費一定的時間。在某些情況下,為保證系統(tǒng)的實時性,對系統(tǒng)的硬件的運算速度提出了一定的要求。此時,應用高端的DSP通用芯片進行數(shù)據(jù)處理是一個不錯的選擇。本文使用ADI公司的ADSP21160為主處理器搭建了信號處理硬件平臺,給出了對系統(tǒng)的構思及具體電路設計,具有一定的實用價值。
ADSP21160采用超級哈佛結構,片內(nèi)有 4 套獨立的總線,分別用于雙數(shù)據(jù)存取、指令存取和輸入 /輸出接口,片內(nèi)集成了處理器核（包括運算單元、控制單元、地址產(chǎn)生器和總線、中斷、寄存器等）、大容量雙端口靜態(tài)存儲器、程序 /數(shù)據(jù)外部總線及多處理器接口、輸入 /輸出控制器等數(shù)字信息處理系統(tǒng)的主要功能塊。
硬件系統(tǒng)的設計思路
下面從數(shù)據(jù)的輸入輸出,系統(tǒng)的上電運行,系統(tǒng)的電源配置及電路控制等方面簡單介紹系統(tǒng)的設計思路。
1. 首先考慮數(shù)據(jù)傳輸。外部設備（接收機）通過50針接口將數(shù)據(jù)經(jīng) ADSP21160處理后轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出,傳遞給外設（控制器）及計算機。為了電路系統(tǒng)的保密性以及便于系統(tǒng)中一些邏輯控制電路的實現(xiàn),在ADSP21160和50針接口之間增加了一個CPLD控制電路。
2. 為了上電后系統(tǒng)可以自行運行,需要給DSP配置一個外接FLASH,并將計算程序預先燒寫FLASH中。通過配置ADSP21160的引導方式,系統(tǒng)上電后,ADSP21160可自動從FLASH中讀取程序并運行。
3. 由于ADSP21160只有4Mbit的內(nèi)部存儲空間,且等分為數(shù)據(jù)存儲空間和程序存儲空間兩部分.。為了系統(tǒng)及程序今后升級的方便,使用SRAM配置了512K×32位的外部存儲空間。
4. 由于ADSP21160的串行口不是通用的UART串口,而系統(tǒng)和計算機均要求串行數(shù)據(jù)輸出,故系統(tǒng)中需要一個并串轉(zhuǎn)換芯片來輸出運算結果。
5. 由于外部只提供＋5V直流電源,而ADSP21160要求＋3.3V的接口電源及2.5V的內(nèi)核電源,故系統(tǒng)內(nèi)部器件也相應的盡量選擇+3.3V器件,故系統(tǒng)需要一個DC/DC轉(zhuǎn)換芯片將+5V電源轉(zhuǎn)換成+2.5V及+3.3V的電源輸出。
系統(tǒng)的各功能模塊設計
電源模塊設計
在系統(tǒng)的設計中,由于ADSP21160的外部接口電源是＋3.3V,故為了簡化電路及提高電路板的性能,在其他器件的選擇上,也盡量選擇了＋3.3V器件。少數(shù)難以找到＋3.3V電源的器件,在不影響接口及功能的情況下,選擇了＋5V器件。另外ADSP21160還要求＋2.5V的內(nèi)核電源及＋2.5V的模擬電源（供ADSP21160的內(nèi)部鎖相環(huán)使用）。而外部給系統(tǒng)提供的是＋5V的電源。綜合以上要求考慮,系統(tǒng)需要一個DC/DC轉(zhuǎn)換模塊,輸出＋3.3V及＋2.5V電壓,并將＋2.5V電源分成數(shù)字及模擬兩路。
ADSP21160要求內(nèi)核電源供電早于外部口供電,否則可能導致DSP啟動異�；虺绦驘o法加載。故在電源設計中考慮到這個問題,決定使用DC/DC的＋2.5V輸出端經(jīng)過延時電路接到＋3.3V輸出使能端,很好的解決了這個問題。
綜合系統(tǒng)對電壓和電流的具體要求,本硬件系統(tǒng)選擇了
