普通PCI接口的高速數(shù)字信號(hào)處理板卡設(shè)計(jì)

本文介紹了PCI接口的基本功能和特點(diǎn)；利用PLX9054接口芯片，結(jié)合雙口RAM和EPLD邏輯電路，實(shí)現(xiàn)了TMS320C6701與PCI總線間的雙向高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換；分析了DSP與SBSRAM接口信號(hào)的完整性，對(duì)PCB設(shè)計(jì)作了仿真分析。
關(guān)鍵詞：PCI DSP 數(shù)字信號(hào)處理
隨著數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）及其外圍支持芯片性能的提高，軟件無(wú)線電已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，大大增強(qiáng)了實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)的整體性能。但另一方面，隨著ADC和DAC向射頻方向前移，信號(hào)的采樣頻率也相應(yīng)地提高，使得DSP系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的帶寬成倍增長(zhǎng)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換接口的瓶頸效應(yīng)日趨明顯，因而相應(yīng)地誕生了一批新的接口標(biāo)準(zhǔn)。PCI接口從1993年提出至今，得到了眾多計(jì)算機(jī)設(shè)備廠商的支持，已經(jīng)在PC機(jī)、工業(yè)控制等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

無(wú)源雷達(dá)是利用非合作的外輻射源發(fā)出的信號(hào)作為探測(cè)信號(hào)（如廣播信號(hào)、電視信號(hào)、GSM手機(jī)基站信號(hào)等），從接收目標(biāo)反射的回波信號(hào)中提取目標(biāo)的方位、速度等參數(shù)的設(shè)備。與傳統(tǒng)的雷達(dá)相比，它是被動(dòng)接收的，因此隱蔽性強(qiáng)。在隱身飛機(jī)出現(xiàn)后，無(wú)源雷達(dá)技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。由于隱身飛機(jī)引入特殊的微波吸收材料，并采用了特別的外形設(shè)計(jì)，因而傳統(tǒng)的單基地毫米波雷達(dá)很難發(fā)現(xiàn)它。而無(wú)源雷達(dá)采用的探測(cè)信號(hào)是廣播電視號(hào)，由于廣播電視信號(hào)波長(zhǎng)在米波范圍內(nèi)，從而使針對(duì)毫米波波長(zhǎng)設(shè)計(jì)的微波吸收材料失去作用；另外，在收發(fā)站的配置上，由于無(wú)源雷達(dá)設(shè)計(jì)為雙站或多站系統(tǒng)工作，因此也破壞了隱身飛機(jī)對(duì)收發(fā)同方向消隱發(fā)射電磁波信號(hào)的設(shè)計(jì)思路；因而無(wú)源雷達(dá)正成為對(duì)抗隱身飛機(jī)的有力武器。本文針對(duì)無(wú)源定位雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)的應(yīng)用，利用PCI接口實(shí)現(xiàn)了將DSP處理結(jié)果快速實(shí)時(shí)地傳輸給PC機(jī)，由PC機(jī)完成數(shù)據(jù)融合與顯示記錄等功能。
1 基于PCI接口的高速信號(hào)處理板卡的設(shè)計(jì)
圖1是該板卡的原理框圖。無(wú)源雷達(dá)接收機(jī)輸出的中頻（30MHz）窄帶（帶寬為30MHz）窄帶（帶寬為200kHz）正交信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖、濾波后送入A/D變換器AD9051進(jìn)行高速模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于采用直接中頻帶通采樣，不但降低了接收機(jī)的復(fù)雜度，而且減小了接收機(jī)的輸出噪聲電平，有利于提高接收機(jī)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。采用30MHz的采樣頻率，數(shù)據(jù)流首先進(jìn)入FIFO存儲(chǔ)器IDT72V255中緩存。當(dāng)FIFO充滿時(shí)，EPLD（EMP7128）給TMS3206701 DSP一個(gè)外中斷信號(hào)，啟動(dòng)DSP的DMA傳輸，將FIFO中的數(shù)據(jù)快速地傳輸?shù)紻SP片外的同步突發(fā)靜態(tài)存儲(chǔ)器（samsung K7A163601M）中。DMA傳輸結(jié)束后，DSP對(duì)采樣的數(shù)據(jù)作時(shí)-空二維相關(guān)處理[1]，處理的結(jié)果首先寫入雙口RAM（IDT70V25）中。PCI總線與雙口RAM的數(shù)據(jù)交換，采用了郵箱寄存器（Mail Box）的方式進(jìn)行。具體實(shí)現(xiàn)如下：先在雙口RAM中的某一固定的地址定義一個(gè)存儲(chǔ)單元作為雙方通信的“郵箱”，該存儲(chǔ)單元被答作郵箱寄存器。數(shù)據(jù)通信的發(fā)起方先檢查郵箱寄存器是否為空，如果郵箱寄存器是空的，則將數(shù)據(jù)寫入雙口RAM中；否則就等待郵箱寄存器為空。數(shù)據(jù)的接收方不斷地查詢郵箱寄存器，如果發(fā)現(xiàn)郵箱寄存器的值為非空，則將雙口RAM中的數(shù)據(jù)讀入，同時(shí)將郵相寄存器置為空值。利用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需外加數(shù)據(jù)通信握手信號(hào)和邏輯，就可以直接完成雙向數(shù)據(jù)流的交換，對(duì)通信重復(fù)間隔長(zhǎng)、數(shù)據(jù)塊大的傳輸十分適用。