普通PCI接口的高速數(shù)字信號處理板卡設(shè)計

本文介紹了PCI接口的基本功能和特點；利用PLX9054接口芯片，結(jié)合雙口RAM和EPLD邏輯電路，實現(xiàn)了TMS320C6701與PCI總線間的雙向高速實時數(shù)據(jù)交換；分析了DSP與SBSRAM接口信號的完整性，對PCB設(shè)計作了仿真分析。
關(guān)鍵詞：PCI DSP 數(shù)字信號處理
隨著數(shù)字信號處理器（DSP）及其外圍支持芯片性能的提高，軟件無線電已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，大大增強了實時信號處理系統(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。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準。PCI接口從1993年提出至今，得到了眾多計算機設(shè)備廠商的支持，已經(jīng)在PC機、工業(yè)控制等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

無源雷達是利用非合作的外輻射源發(fā)出的信號作為探測信號（如廣播信號、電視信號、GSM手機基站信號等），從接收目標反射的回波信號中提取目標的方位、速度等參數(shù)的設(shè)備。與傳統(tǒng)的雷達相比，它是被動接收的，因此隱蔽性強。在隱身飛機出現(xiàn)后，無源雷達技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。由于隱身飛機引入特殊的微波吸收材料，并采用了特別的外形設(shè)計，因而傳統(tǒng)的單基地毫米波雷達很難發(fā)現(xiàn)它。而無源雷達采用的探測信號是廣播電視號，由于廣播電視信號波長在米波范圍內(nèi)，從而使針對毫米波波長設(shè)計的微波吸收材料失去作用；另外，在收發(fā)站的配置上，由于無源雷達設(shè)計為雙站或多站系統(tǒng)工作，因此也破壞了隱身飛機對收發(fā)同方向消隱發(fā)射電磁波信號的設(shè)計思路；因而無源雷達正成為對抗隱身飛機的有力武器。本文針對無源定位雷達信號處理機的應(yīng)用，利用PCI接口實現(xiàn)了將DSP處理結(jié)果快速實時地傳輸給PC機，由PC機完成數(shù)據(jù)融合與顯示記錄等功能。
1 基于PCI接口的高速信號處理板卡的設(shè)計
圖1是該板卡的原理框圖。無源雷達接收機輸出的中頻（30MHz）窄帶（帶寬為30MHz）窄帶（帶寬為200kHz）正交信號經(jīng)過緩沖、濾波后送入A/D變換器AD9051進行高速模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于采用直接中頻帶通采樣，不但降低了接收機的復(fù)雜度，而且減小了接收機的輸出噪聲電平，有利于提高接收機的靈敏度和動態(tài)范圍。采用30MHz的采樣頻率，數(shù)據(jù)流首先進入FIFO存儲器IDT72V255中緩存。當FIFO充滿時，EPLD（EMP7128）給TMS3206701 DSP一個外中斷信號，啟動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)存儲器（samsung K7A163601M）中。DMA傳輸結(jié)束后，DSP對采樣的數(shù)據(jù)作時-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）的方式進行。具體實現(xiàn)如下：先在雙口RAM中的某一固定的地址定義一個存儲單元作為雙方通信的“郵箱”，該存儲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，同時將郵相寄存器置為空值。利用這種方法的優(yōu)點是無需外加數(shù)據(jù)通信握手信號和邏輯，就可以直接完成雙向數(shù)據(jù)流的交換，對通信重復(fù)間隔長、數(shù)據(jù)塊大的傳輸十分適用。