TMC2310 DSP在水下目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)中的應(yīng)用

王英哲1 tmc2310簡(jiǎn)介　　tmc2310是美trw公司生產(chǎn)的高速度（實(shí)現(xiàn)一次基二蝶形運(yùn)算僅需100ns）、多功能（共有16種運(yùn)算功能）、可編程的專用數(shù)字信號(hào)處理（dsp）器件，其使用靈活、操作方便、性價(jià)比高，可廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、通訊及虛擬儀器等領(lǐng)域。1.1 主要特點(diǎn) 可自動(dòng)或手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)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(chǔ)器

具有兩個(gè)算術(shù)運(yùn)算單元

19bit的運(yùn)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(shí)數(shù)窗或復(fù)數(shù)窗）的fft及ifft算法

可同時(shí)構(gòu)成兩路并行的fie濾波器（16～1024階）

可構(gòu)成自適應(yīng)fir濾波器

可進(jìn)行實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)的乘及乘加運(yùn)算

可進(jìn)行復(fù)數(shù)求模及陣列矢量的平方運(yùn)算 1.3 結(jié)構(gòu)與管腳　　tmc2310由兩個(gè)算術(shù)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(gè)主要部分構(gòu)成，其邏輯框圖見圖１。每個(gè)算術(shù)單元包括一個(gè)乘法序列電路和乘—加算術(shù)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(shí)鐘輸入引腳　讀信號(hào)，低電平有效　寫信號(hào)，低電平有效semsel 外部存儲(chǔ)器選擇信號(hào)輸出引腳scen 　定標(biāo)輸出允許引腳done 　系統(tǒng)工作結(jié)束標(biāo)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(biāo)器的移位指數(shù)和最后一次溢出ad0～ad9 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址總線rg0～rg18 實(shí)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(gè)16bit的配制寄存器（cr1、cr2），用來(lái)對(duì)tmc2310進(jìn)行編程設(shè)置，其主要用途如下：cr1 用來(lái)設(shè)定芯片的處理功能、轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度、輸出格式及定標(biāo)方式；cr2 主要用來(lái)設(shè)定尋址方式和變換路數(shù)（1～64路）。2 電路設(shè)計(jì)　　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(jié)構(gòu)、并行處理方式，加上外圍共享存儲(chǔ)器陣列對(duì)等組成處理模塊。tms320c25除對(duì)tmc2310進(jìn)行編程及控制外，還以并行運(yùn)算處理的方式完成一些后續(xù)處理及輔助運(yùn)算（如數(shù)據(jù)抽取、積分等）。整個(gè)電路系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于調(diào)試及擴(kuò)展。信號(hào)處理模塊原理框圖如圖2所示?！　≡趫D2中，tmc2310和tms320c25之間設(shè)計(jì)了一個(gè)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(shí)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(jié)果并作為tmc2310中間結(jié)果緩存；(4)構(gòu)成tms320c25的運(yùn)算內(nèi)存。為了便于構(gòu)成系統(tǒng)及滿足實(shí)時(shí)需要，用一片idt7025雙口ram（8k×16）構(gòu)成一個(gè)tms320c25與外部共享的ｒａｍ區(qū)，以便實(shí)時(shí)地與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊。這個(gè)雙口ｒａｍ區(qū)也以乒乓方式工作，以增強(qiáng)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(shí)序進(jìn)行控制的?？刂齐娐反_保caa12與cab12互斥，cal12與car12互斥。整個(gè)電路簡(jiǎn)單、緊湊、協(xié)調(diào)有序。由于采用了vlsi器件設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，調(diào)試方便、功能強(qiáng)大、性能可靠、吞吐量大（完成1024點(diǎn)fft的數(shù)據(jù)通過(guò)率為2.343m字／秒）。3 軟件設(shè)計(jì)　　tms320c25的主要任務(wù)有：(1)根據(jù)功能需要對(duì)tmc2310進(jìn)行編程設(shè)置及控制管理；(2)與tmc2310進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；(3)完成部分處理運(yùn)算（如：抽樣、積分、數(shù)值及參量計(jì)算等）；(4)與系統(tǒng)進(jìn)行通訊（如數(shù)據(jù)輸入輸出及功能、方式的設(shè)立等）。我們將這些內(nèi)容分成不同的子程序按模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，既便于調(diào)試又易于功能擴(kuò)展。　　軟件主要由一個(gè)主程序與若干個(gè)子程序模塊組成。主要的模塊有：tmc2310的設(shè)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(gè)運(yùn)算子模塊。由于篇幅有限，以下僅給