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基于TMS320VC5409与Cygnal的移动数据处理传输系统设计

消耗积分:1 | 格式:rar | 大小:0.3 MB | 2017-10-26

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1 引言
  移动数据处理传输系统主要应用在小型或便携仪器上。它能够采集、处理和并通过无线移动网传送和接收数据。由于无线移动网的费用,应使移动数据处理传输系统有较强的实时数据处理和数据压缩功能,以减少通过移动网传送和接收数据量。另外由于仪器具有体积小、便于携带、较长的工作时间,电池供电等特点,因而要求移动数据处理传输系统有较低的功耗。为达到上述目的,本文设计了一种基于Ti公司低功耗DSP芯片和Cygnal低功耗的混合信号系统级单片机移动数据处理传输系统。
  基于TMS320VC5409与Cygnal的移动数据处理传输系统设计
  图1移动数据处理传输系统
  该移动数据处理传输系统(见图1)由三个主要DSP单元、CPU单元,GSM单元组成。经放大、滤波后模拟信号送入CPU单元进行A/D转换。CPU单元将A/D转换后的模拟信号通过HPI总线送入DSP单元进行多种数据处理和数据压缩等大量的和高速的运算(例如:FFT、小波变换、滤波、模式识别、编码压缩等)。运算的结果再通过HPI总线送入CPU单元。CPU单元还可对由DSP单元送来的信号再进行简单的处理、分析。CPU单元还分别控制其他辅助单元(例:键盘单元、时钟单元、LCD单元、LED单元等)工作。CPU单元通过串口控制GSM单元通过无线移动网传送和接收数据。所以移动数据处理传输系统实际是一个以CPU为核心的数据采集、处理系统和传输系统。
  2 DSP单元
  DSP单元将CPU单元通过HPI总线送来的 A/D转换后的原始数据信号进行多种高速运算,运算的结果再通过HPI总线送入CPU单元。DSP单元可以承担信号预处理、信号的检测及分类等实时性要求高、计算量大的算法。这里选用Ti公司TMS320-54系列DSP中的TMS320VC5409[1]芯片。TMS320C54X是为实现低功耗、高性能和低成本而专门设计的定点DSP芯片。TMS320C54X的主要特点包括:
  ⑴ 运算速度快。指令周期为25/20/15/12.5/10ns,运算能力为40/50/66/80/100 MIPS;
  ⑵ 优化的CPU结构。内部有1个40位的算术逻辑单元,2个40位的累加器,2个40位加法器,1个17×17的乘法器和1个40位的桶形移位器,允许16 位带/不带符号的乘法。有4条内部总线和2个地址产生器。此外,内部还集成了维特比加速器,用于提高维特比编译码的速度。
  ⑶ 低功耗方式。TMS320C54X可以在3.3V电压下工作,三个低功耗方式(IDLE1、IDLE2和IDLE3)可以节省DSP的功耗,TMS320C54X特别适合于无线移动设备。
  ⑷ 智能外设。除了标准的串行口和时分复用(TDM)串行口外,TMS320C54X还提供了自动缓冲串行口BSP(auto-Buffered Serial Port)和与外部处理器通信的HPI(Host Port InteRFace)接口。
  TMS320VC5409除了具有54X的特点外,它还有一个16位16 K的片内只读存储器, 一个16位32 K 的片内双操作数据存储器,三个多通道缓冲串型接口(McBSPs),一个增强型的具有16位数据/地址驱动功能的8位主机接口(HPI)[2],一个 16bit定时器和6个通道(DMA)控制器,操作速率达100MIPS,支持8 兆外部的程序空间,低功耗工作:3V和1.8V(内核),特别适合电池供电设备。
  在移动数据处理传输系统中,CPU以主机方式运行,而VC5409以从机的方式运行。CPU单元在启动时控制RESDSP信号复位VC5409,在复位时将放在DCM8512SRAM(图5)中的VC5409用户程序经HPI总线传送到VC5409的片内高速RAM中,以提高DSP的执行速度和减少功耗。由于VC5409的HINT和INT2相连,所以当RESDSP信号为高时,VC5409引导程序(Bootloader)将以HPI[3]方式启动。 VC5409将自动执行由引导程序装入在VC5409的片内数据存储器中程序。在其他时间VC5409经HPI总线与CPU单元交换数据。为了满足能够进行实时数字信号处理需要,DSP工作频率为100 MHz。
  在系统功耗是系统设计首要考虑的情况下,应尽可能地选择低电压供电的DSP器件。选择3.3V低电压供电的DSP除了能减小DSP本身的功耗以降低系统的总功耗外,还可以使外部逻辑电路功耗降低,这对实现系统低功耗有着重要的作用。另外在软件上使用IDLE指令降低功耗。VC5409有IDLE1、IDLE2和IDLE3几种降功耗模式。IDLE指令将CPU内部操作挂起(suspend activity),但是仍保留内部各部件逻辑的时钟,允许串口等片内外设继续工作。在50MHz的系统时钟时,执行IDLE2指令所需电流的典型值为 2mA。若关闭内部部件的输入时钟时执行IDLE3指令,这时电流值仅为20μA。

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