TigerSHARCDSP在信号处理系统中的应用

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:22:35

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摘要：文中讨论了TiserSHARC DSP在信号处理系统中的几个应用问题。介绍了多片TigerSHARC DSP芯片构成的信号处理系统组成；估计了系统的运算量、所需的计算时间以及完成算法所需的DSP数目；讨论了DSP复位波形的要求以及与CPLD配置芯片的关系；最后说明了DSP的电源供电和功耗的计算方法。

关键词：TigerSHARC DSP；运算量；复位；功耗

随着人们对实时信号处理要求的不断提高和大规模集成电路的迅速发展，作为数字信号处理核心和标志的数字信号处理器ＤＳＰ　芯片得到了快速的发展和应用。本文将介绍ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅ公司的一款ＤＳＰ－ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣ在信号处理系统中的应用，并将对设计中的一些问题进行讨论说明。

１　系统设计及各部分功能简介

图１所示是一个信号处理系统的硬件框图。实际上，为了简化系统硬件，减少ＤＳＰ片间连线，该系统的６个ＤＳＰ以松耦合的链路方式进行连接。首先由ＤＳＰ１通过外部ＤＭＡ方式读入中频解调后的Ｉ、Ｑ路数据，并由ＤＳＰ１对读入数据进行脉冲压缩匹配滤波　，脉冲压缩后进行二次对消，以消除固定杂波。再由ＤＳＰ１将处理后的数据按距离单元段通过链路口０、１分别发送给ＤＳＰ２、ＤＳＰ４。ＤＳＰ２、ＤＳＰ４主要进行目标检测ＭＴＤ　，并采用滑窗加权ＦＦＴ实现窄带多谱勒滤波器组。当ＤＳＰ２、ＤＳＰ４完成ＭＴＤ后 再将对应每个距离单元的１６个输出数据通过链路口分别送到ＤＳＰ３和ＤＳＰ５。之后，由ＤＳＰ３、ＤＳＰ５先进行求模运算，再进行恒虚警计算。ＤＳＰ３、ＤＳＰ５处理后的数据经链路口传输到ＤＳＰ６，在ＤＳＰ６接到该信号后，先对距离单元内１６个输出进行门限处理，并选择其中最小杂波剩余值作为本单元的输出。门限处理后，ＤＳＰ６还应完成视频积累，视频积累采用累加求平均的方式，这样可以避免反馈积累的拖尾现象。视频数据以ＤＭＡ方式通过外部口送出，并分别加到Ｄ／Ａ与ＤＳ９６Ｆ１７２等输入端，前者产生模拟视频，后者以差分形式送到显示单元。

图1

２　ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ简介

ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ是一款高性能的静态超标量数字信号处理器，该处理器专为大的信号处理和通信任务而在结构上进行了优化。由于该处理器将非常宽的存储带宽和双运算模块结合在一起，从而建立了数字信号处理器性能的新标准。ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣ静态超标量结构使ＤＳＰ每周期能够执行多达４条指令、２４个１６－ｂｉｔ定点运算和６个浮点运算。

该ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ器件在三条相互独立的１２８ｂｉｔ宽度的内部数据总线中，每条可连接三个２Ｍｂｉｔ内部存储器中的一个，并可提供４个字的数据、指令及Ｉ／Ｏ访问和１２Ｇｂｙｔｅｓ／ｓ的内部存储器带宽。当其运行在２５０ＭＨｚ时，ＡＤＳＰ－ＴＳ１０１Ｓ的内核指令周期为４ｎｓ，同时可以提供２０亿次的４０ｂｉｔＭＡＣ运算或者５００万次８０ｂｉｔＭＡＣ运算。

ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ器件的主要性能如下：javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

●最高运行速度为２５０ＭＨｚ，指令周期为４ｎｓ；

●带有６Ｍｂｉｔｓ片内ＳＲＡＭ；

●带有双运算模块每个内部包含有一个ＡＬＵ、一个乘法器、一个移位器和一个寄存器组；

●具有一个外部端口、４个链路口和可编程标志引脚、ＳＤＲＡＭ控制器和２个定时器；

●与用于片上仿真的ＩＥＥＥ１１４９．１标准的ＪＴＡＧ接口兼容；

●可通过共享总线无缝连接多达８个Ｔｉｇｅｒ-ＳＨＡＲＣＤＳＰ的片内总线仲裁。

３　系统运算量分析及计算时间估计

根据信号处理任务，下面具体分析系统各组成部分的运算量，并估计所需的时间，并确定完成算法所需的ＤＳＰ数目（总信号处理周期小于１０００μｓ）。

３．１脉冲压缩javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

图２所示是采用ＦＦＴ技术实现脉冲压缩滤波的算法框图。若总距离单元数为１２００，则需做２０４８点复数ＦＦＴ。当２０４８点复数ＦＦＴ完成后，还必须和预先存储好的匹配滤波器系数Ｈｋ　相乘。一般需要做２０４８个复数乘法，相乘结果还需做２０４８点复数ＩＦＦＴ以获得脉冲压缩结果。ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ做２０４８点复数ＦＦＴＩＦＦＴ　大约需要１００μｓ工作在２５０ＭＨｚ　。因此，可以充分利用ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣＤＳＰ的双运算块和单指令多数据ＳＩＭＤ　特点同时进行两个距离单元的复数乘法，这种方法完成２０４８个复数乘法仅需２５μｓ。

固定杂波对消可以采用二次对消器来实现，其差分方程为：

ｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）－２ｘ（ｎ－１）＋ｘ（ｎ－２）

对于每个距离单元，它都需要取三个数、做两个减法、一个加法并存储一个数，这样，完成１２００个距离单元的二次对消大约需要２５μｓ。因此，脉冲压缩和固定杂波二次对消只需要一片ＤＳＰ便可完成，而且还有较多时间富余。

３．２动目标检测（ＭＴＤ）

用ＦＦＴ实现窄带多谱勒滤波器组时，为了降低旁瓣，可在系统中采用滑窗加权ＦＦＴ的方法，权系数为海明权，即：

Ｓ（ｋ）＝ＦＦＴ{Ｓ(ｎ)Ｗ(ｎ)}　　ｎ＝０,１,２,…Ｎ－１

其中Ｓ(ｎ)为雷达回

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