基于DSP的电力线载波OFDM调制解调器
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增大字体ＤＳＰ部分选用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１有３２位的外部存储接口ＥＭＩＦ，为ＣＰＵ访问外围设备提供了无缝接口。为了便于多信道数字信号处理，ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１配备了多信道带缓冲能力的串口ＭｃＢＳＰ。ＭｃＢＳＰ的功能非常强大，除具有一般ＤＳＰ串口功能之外，还可以支持Ｔ１／Ｅ１、ＳＴ－ＢＵＳ、ＩＯＭ２、ＳＰＩ、ＩＩＳ等不同标准。ＴＭＳ３２Ｃ６２０１提供的１６位主机接口（ＨＰＩ）使得主机设备可以直接访问ＤＳＰ的存储空间。通过内部或外部存储空间，主机可以与ＤＳＰ交换信息，也可以利用ＨＰＩ直接访问映射进存储空间的外围设备。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的ＤＭＡ控制器有四个独立的可编程通道，可以同时进行四种不同的ＤＭＡ操作。
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４ ＯＦＤＭ在ＤＳＰ上的软件实现
调制部分的子程序被系统调用前，发送的数据已装入数据存储器。子程序被调用时，数据区的首地址以及长度被作为入口参数传递给子程序。程序执行时首先进行一系列的配置工作，如配置ＤＳＰ片内外设以及数模转换器的各种参数等。之后，串口中断产生，中断服务程序自动依次读取发送存储器中的内容，经串口输出给数模转换器。然后程序从数据存储区读取一帧数据，并行放入ＩＦＦＴ工作区的相应位置，随后进行ＩＦＦＴ以及加入循环前缀（即复制数据的后若干位插入到数据的前段）。所得数据存入发送存储器以便中断服务程序将其输出。
解调部分的程序首先执行ＤＳＰ片内外设以及模数转换器的配置，然后开串行口，接收中断，使接收中断程序接收来自模数转换器的采样数据，并将采样数据依次存入接收存储器。每得到一帧数据，程序首先去除循环前缀（即删去数据的前若干位），然后对去除循环前缀后的数据进行ＦＦＴ变换。
图3 OFDM调制解调器电路原理图
５ ＦＦＴ在ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１上的优化算法
表１给出２５６点Ｒａｄｉｘ２ＦＦＴ和Ｒａｄｉｘ４ＦＦＴ在ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１上所需的指令周期，以及在不同的工作频率下完成ＦＦＴ所需的时间。
由表１可以看出，在ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１上采用Ｒａｉｄｘ４算法比采用Ｒａｄｉｘ２算法更加高效。并且，为了满足系统需求，即在１７．０７μｓ之内完成２５６个复数点的ＦＦＴ运算，ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１必须采用２００ＭＨｚ的工作频率。
表1 6201上实现256点FFT所需的时间
| TMS320C6201工作频率 | 256点复数FFT运算所需的总指令周期数 | 256点FFT所需时间 | |
| R2 | 100MHz | 4225 | 42.25μs |
| 200MHz | 4225 | 21.1μs | |
| R4 | 100MHz | 2763 | 27.63μs |
| 200MHz | 2763 | 13.8μs |
ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的数据通路和流水线工作方式是对算法进行优化从而获得高性能的基础。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１有两个可以进行数据处理的数据通路Ａ和Ｂ２，每个通路有４个功能单元（．Ｌ．Ｓ．Ｍ．Ｄ）和一个包括１６个３２位寄存器的寄存器组。功能单元执行逻辑、位移、乘法、加法和数据寻址等操作。两个数据寻址单元（．Ｄ１和．Ｄ２）专门负责寄存器组和存储器之间的数据传递。在同一时刻，这些功能单元能够并行地执行多条指令。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１对任何指令的操作都能分为几个子操作，每个子操作由不同单元完成。对每个单元来说，每个时钟周期可进入一条新指令，这样在不同周期内，不同单元可以处理不同的指令，这种工作方式称为“流水线”工作方式。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的特殊结构，可使８条指令同时通过流水线的每个节拍，从而大大提高了机器的吞吐量。
为使代码达到最大效率，程序将尽可能将指令安排为并行执行。为使指令并行操作，程序确定指令间的相关性，即一条指令必须发生在另一条指令之后。根据ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的数据通路和流水线工作方式，在此给出一种高效实现１６点Ｒａｄｉｘ４ＦＦＴ的方法。其基本思想是分解传统的ＦＦＴ蝶型算法循环体，将其分别展开在Ａ、Ｂ通路内计算两个ＦＦＴ蝶型算法。每个蝶型算法分别只分配自己这一侧的寄存器组和功能单元。这样在循环体内两个蝶型算法是完全不相关的，能够并行执行。下面给出基于Ｃ．Ｓ．Ｂｕｒｒｕｓ和Ｔ．Ｗ．Ｐａｒｋｓ的Ｒａｄｉｘ４ＦＦＴ算法３的优化算法的代码实现。
ｖｏｉｄ ｒａｄｉｘ４ｉｎｔ ｎ ｓｈｏｒｔ ｘ ｓｈｏｒｔ ｗ
ｉｎｔ ｎ１ ｎ２ ｉｅ ｗａ１ ｗａ２ ｗａ３ ｗｂ１ ｗｂ２ ｗｂ３ ｉａ０ ｉａ１ ｉａ２ ｉａ３ ｉｂ０ ｉｂ１ ｉｂ２
ｉｂ３ ｊ ｋ
ｓｈｏｒｔ ｔａ ｔｂ ｒａ１ ｒａ２ ｒｂ１ ｒｂ２ ｓａ１ ｓａ２ ｓｂ１ ｓｂ２ ｃｏａ１ ｃｏａ２ ｃｏａ３ ｃｏｂ１
ｃｏｂ２ ｃｏｂ３ ｓｉａ１ ｓｉａ２ ｓｉａ３ ｓｉｂ１ ｓｉｂ２ ｓｉｂ３
ｎ２＝ｎ
ｉｅ＝１
ｆｏｒｋ＝ｎｋ＞
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作者：佚名
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