基于ISA總線的通用多DSP目標系統

2019-11-03 10:24:32

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供稿：網友

龐雄昌，樓順天

西安電子科技大學電子工程學院　陜西西安　710071

　　摘　要：基于ISA總線的通用多DSP（數字信號處理器）目標系統，采用6片定點ADSP2181實現對2路采集數據的處理，目標系統板的地址可從2E8H～366H中選擇。DSP與ISA總線和A／D轉換器之間的時序控制由FPGA完成，編寫的下載軟件完成DSP程序和數據的加載。目標系統具有編程簡單、操作方便、使用靈活的特點。

　　關鍵詞：ISA總線；DSP；FPGA；A／D轉換器

　　1　概　述

　　隨著大規模集成電路水平的發展，以數字信號處理器（Digital Signal PRocess，DSP）為基礎的實時數字信號處理技術正在迅速發展，現已廣泛應用于圖像處理技術、語聲處理、智能化儀表、生物醫學與工程、通信、自動控制等領域。由Analog Device公司生產的ADSP是應用非常廣泛的一類DSP，其典型產品有定點的ADSP2181和浮點的ADSP21060。在許多實際系統中，需要采用多片DSP級聯的方式進行處理。因此，ADSP2181經常經級聯后用在實際系統中，我們設計了基于ISA總線的通用多DSP目標系統，這種系統可以用于早期研發及各種算法的硬件平臺，他對縮短實際系統開發周期、項目預研等都有重要意義和應用價值。

　　2　通用多DSP目標系統的構成

　　通用多DSP目標系統由6片ADSP2181、2片A／D 變換器以及實現邏輯功能的FPGA組成，其原理框圖如圖1所示。

　　（1）處理系統

　　整個處理系統由6片DSP構成，他完成對2路模擬信號的采集和數據處理。本系統采用的是AnalogDevice公司較為典型的定點DSP系列ADSP2181，相鄰2片DSP之間的串口數據的發送與接收、幀同步信號的發送與接收分別對應相連，數據的傳輸采用自動緩沖的方式。

　　（2）系統輸入

　　系統輸入的模擬信號由2路精度為12 b的串行A／D變換器完成，采樣率最高達400 kS／s，輸入模擬量為單極性（0～2．5 V）信號。模擬信號經A／D變換器后以串行方式送入第1片DSP。

　　（3）時序控制

　　系統時序控制由FPGA（Field ProgrammableGate Array，現場可編程門陣列）實現，系統采用Altera公司的FPGA芯片EPF10K10，其實現的主要功能有：

　　①產生ISA總線對各片DSP訪問的地址譯碼與控制；

　　②產生通過IDMA端口訪問DSP所需的控制信號

　　③產生各個DSP的復位信號；

　　④產生滿足A／D轉換器時序要求的控制信號CLK（串口時鐘）和CONV（轉換控制）。

　　另外，FPGA還完成了DSP與ISA總線之間數據傳輸所需的控制時序，有效地保證了數據傳輸的可靠性。

　　3　通用多DSP目標系統的硬件設計

　　（1）目標系統的地址分配與實現

　　每塊DSP目標板只占用一組端口地址，每組地址共4個：數據端口、地址端口、復位端口和控制端口。組起始地址通過4 b跳線開關加以選擇，設開關值為n，則板卡起始地址為360－4×n（記作port），其他3個端口地址分別為port＋2，port＋4，port＋6。在FPGA中采用如圖2所示的邏輯，實現了目標系統板端口地址的動態分配。

　　數據端口port　用于實現對DSP內部存儲器的讀寫操作，完成DSP與上位機之間的數據傳輸。

　　地址端口port＋2　用于提供對DSP進行讀寫操作時DSP內部程序存儲區（PM）或數據存儲區（DM）的起始地址。

　　復位端口port＋4　用于對DSP進行復位操作，實現對DSP的軟復位。

　　控制端口port＋6　用于選擇要操作的DSP。

　　（2）控制信號的形成

　　目標板上6片DSP占用同一端口地址，系統工作時，可以對任意DSP的任一數據區進行讀寫操作。對DSP的片選信號是通過對控制端口的操作來實現的。當A2A1＝11時，對應于DSP的控制端口，這時數據線的低3位（DATA［2．．0］）用于指定6個DSP中的一個。

　　4　下載軟件設計

　　ADSP2181片內集成了一個可以訪問其內部存儲器的16 b IDMA端口，主機通過此端口可以訪問ADSP2181片內的程序存儲器和數據存儲器的任一單元，實現對DSP下載文件、傳輸數據等操作，這一過程是通過上位機對DSP的IDMA端口的操作來完成的。本文設計了基于VB的通用多DSP目標系統的下載軟件，通過上位機對目標系統進行各種操作。

　　（1）端口選擇　選擇一組端口地址，他應與目標板的端口地址相一致；

　　（2）處理器選擇　選擇所要進行讀寫操作及下載的處理器號（1＃～6＃）；

　　（3）下載文件選擇　選擇要加載到指定DSP的程序；

　　（4）下載　執行下載操作，并自動檢查加載是否成功，若不成功，則重新加載；

　　（5）讀處理器選擇　調用讀處理器模塊，讀選定處理器的指定單元的內容；

　　（6）寫處理器選擇　調用寫處理器模塊，在所選的處理器的指定單元寫入數據。

　　5　結　語

　　通用多DSP目標系統，在地址分配上充分考慮到了ISA總線和定點ADSP2181的特點，采用地址的動態分配技術，有效地節省了系統的資源。下載軟件可以對1片或多片DSP進行文件下載、讀、寫等操作，極大地增強了系統的通用性與靈活性。該系統可用于各種算法的硬件平臺和早期研發，具有較高的應用價值。

　　參考文獻

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摘自《現代電子技術》　

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