DSP和CPLD的空間瞬態(tài)光輻射信號實時探測研究

４ ｄｓｐ信號識別及存儲模塊

４．１ ｄｓｐ處理及存儲

目標信號自動識別能量范圍和錄取的核心是ｄｓｐ信號處理模塊。為了滿足實時處理的要求，硬件的選取應以盡可能少的占用系統(tǒng)時間資源為基礎。從這個基本原則出發(fā)，采用ｔｍｓ３２０ｃ３２作為處理器。它是目前ｔｉ公司浮點ｄｓｐ系列中性價比較高、在國內已得到廣泛應用的芯片。它的指令周期為３３／４０／５０ｎｓ，具有豐富的硬件資源，如內部有５１２字節(jié)的ｒａｍ、串行口、分開的程序總線、數(shù)據(jù)總線和ｄｍａ總線等，并且外部存儲器寬度可變、有程序引導（ｂｏｏｔ－ｌｏａｄ）功能。在軟件方面，它豐富的指令系統(tǒng)、靈活的程序控制、流水線操作和多樣的尋址方式等特點使其特別適合于數(shù)字信號處理。

ｄｓｐ處理模塊主要由ｄｓｐ、慢速ｅｐｒｏｍ、高速ｓｒａｍ、絕對時鐘芯片ｒｔｃ（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ－ｃｌｏｃｋ）及ｒｓ２３２串口組成 。其中，選擇慢速ｅｐｒｏｍ主要是為了降低系統(tǒng)成本，本文采用美國ａｔｍｅｌ公司的ａｔ２７ｃ０１０芯片。用于存儲程序和初始化數(shù)據(jù)。高速ｓｒａｍ用于程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)的暫存，本文采用美國ｉｓｓｉ公司的ｉｓ６１ｃ６４１６芯片，它與慢速ｅｐｒｏｍ配合，既降低了系統(tǒng)成本，又能使程序快速運行，實現(xiàn)對信號的實時處理。

一旦目標事件發(fā)生，輸入信號經(jīng)ａ／ｄ轉換后，數(shù)據(jù)緩存在ｆｉｆｏ中，以備ｄｓｐ調用。ｄｓｐ上電復位后，將存儲在慢速ｅｐｒｏｍ中的程序裝載到高速ｓｒａｍ中運行，對暫存在ｆｉｆｏ中的目標信號數(shù)據(jù)進行能量范圍的識別和處理；然后從絕對時鐘芯片ｒｔｃ取得目標事件發(fā)生的時刻值，和處理結果一起存儲在ｓｒａｍ中；并將信號處理結果與發(fā)生時刻值從ｒｓ２３２串口輸出到ｐｃ機。

系統(tǒng)工作流程是：空間瞬態(tài)光輻射信號經(jīng)光輻射探測器轉換為電信號，經(jīng)前級預處理電路放大、去噪并壓縮動態(tài)范圍；若信號超過閾值，則閾值觸發(fā)電路觸發(fā)ａ／ｄ采樣后暫存在ｆｉｆｏ中，否則不觸發(fā)ａ／ｄ；由上升速率初判電路初步檢測信號初始值的上升速率?熏當上升速率滿足設定要求時，產(chǎn)生上升速率觸發(fā)信號，否則丟棄當前數(shù)據(jù)；上升速率觸發(fā)信號產(chǎn)生后，ｄｓｐ從ｆｉｆｏ中取得數(shù)據(jù)，對信號進行模式識別和處理，存儲處理結果并經(jīng)接口電路傳送到ｐｃ機。

４．２ 絕對時鐘芯片ｒｔｃ

所謂絕對時鐘是指不僅支持每天時間的更新，而且支持日期（世紀、年、日、星期）更新的一種永久性時鐘電路。本文采用美國ｍｏｔｏｒａｌａ公司的ｄｓ１２８８７時鐘芯片，它對年、月、日、時、分、秒、星期進行自動記錄，內含１１４字節(jié)的ｒａｍ單元和內置晶振電路，支持多種中斷方式，備用電池可供其工作１０年，是目前計算機上的主流實時時鐘芯片。

４．３ ｒｓ２３２串口

由于ｒｓ２３２串口電平標準采用了負邏輯，與ｄｓｐ的電平標準不兼容，所以采用ｒｓ２３２串口收發(fā)的數(shù)據(jù)需要進行電平轉換。本文采用美國ｍａｘｉｍ公司的ｍａｘ２３２芯片作為電平轉換器件，它僅需＋５ｖ電源，電平轉換所需的±１０ｖ電源由片內電荷泵產(chǎn)生。

ｄｓｐ芯片自帶的串口為同步串口，而ｒｓ２３２信號是異步信號，故需外加異步串行通信接口芯片ｕａｒｔ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）。本文采用美國ｔｉ公司的ｔｌ１６ｃ５５０芯片，它具有全雙工、雙緩沖器發(fā)送器和接收器。如圖７所示，ｕａｒｔ接收ｄｓｐ發(fā)送的處理結果和發(fā)生時刻值，存入自身所帶的ｆｉｆｏ中，再通過ｍａｘ２３２進行電平轉換，最后從ｒｓ２３２串口中輸出到ｐｃ機。

本系統(tǒng)采用ｄｓｐ＋ｃｐｌｄ模式實現(xiàn)對空間瞬態(tài)光輻射信號的實時處理，有效解決了線路板面積有限和實時處理需大容量存儲空間的矛盾，從而使系統(tǒng)性價比達到最佳狀態(tài)。實驗表明，系統(tǒng)可識別一般空間瞬態(tài)信號，結果較為理想。