TMC2310 DSP在水下目標檢測與參數估計中的應用

王英哲1 tmc2310簡介　　tmc2310是美trw公司生產的高速度（實現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浮點塊的溢出調整

具有流水線及管道操作兩種尋址方式

用戶可編程窗函數功能

具有片內系數存儲器

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（實數窗或復數窗）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、復數的乘及乘加運算

可進行復數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）、片內系數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 雙功能數據總線，用于輸入窗函數、 濾波器系數及輸出定標器的移位指數和最后一次溢出ad0～ad9 外部數據存儲器地址總線rg0～rg18 實部雙向數據總線im0～im18 虛部雙向數據總線1.4 配制寄存器　　tmc2310片內有兩個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（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（如數據抽取、積分等）。整個電路系統采用模塊化設計，便于調試及擴展。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)存放待處理的數據(實部數據放在rem塊，虛部數據放在imm塊)；(2)存放tmc2310所需的系數或參數（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的運算內存。為了便于構成系統及滿足實時需要，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據交換和通訊。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根據系統的節(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、協調有序。由于采用了vlsi器件設計，電路設計大大簡化，調試方便、功能強大、性能可靠、吞吐量大（完成1024點fft的數據通過率為2.343m字／秒）。3 軟件設計　　tms320c25的主要任務有：(1)根據功能需要對tmc2310進行編程設置及控制管理；(2)與tmc2310進行數據交換；(3)完成部分處理運算（如：抽樣、積分、數值及參量計算等）；(4)與系統進行通訊（如數據輸入輸出及功能、方式的設立等）。我們將這些內容分成不同的子程序按模塊進行設計，既便于調試又易于功能擴展?！　≤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；數據的輸出、數據加載、系數加載及十幾個運算子模塊。由于篇幅有限，以下僅給