基于ADSP-TS101S的超分辨測向算法硬件設計

3.2 電源與復位電路

ADSP-TS101S采用三電源供電，其中模擬1.2V為內(nèi)部鎖相環(huán)和倍頻電路供電；數(shù)字1.2V為DSP內(nèi)核供電；數(shù)字3.3V為I／O供電。內(nèi)核最大電流為1.277A，I／O平均電流為0.137A。

ADSP-TS101S要求內(nèi)核電源1.2V和I／O電源3.3V同時上電。若不能嚴格同步，應保證內(nèi)核比I／O先上電。本系統(tǒng)在數(shù)字3.3V輸入端并聯(lián)了一個十幾微法大電容，而在數(shù)字1.2V輸入端只并聯(lián)了一個零點幾微法小電容，從而保證了3.3V充電時間大于1.2V充電時間，解決了電源供電先后的問題。

ADSP-TS101S要求復位信號的特殊波形，否則不能保證100％正確復位，設計時應充分引起重視。上電復位波形要求如圖2所示。圖2中低電平時間tPULSE1_HI在上電穩(wěn)定后必須大于2ms；高脈沖時間tPULSE1_HI必須大于50個系統(tǒng)時鐘周期，小于100個系統(tǒng)時鐘周期；低脈沖時間tPULSE2_LO必須大于100個系統(tǒng)時鐘周期。

3.3 鏈路口加載

ADSP-TS101S可以通過鏈路口加載方式實現(xiàn)單片EPROM加載多片ADSP-TS101S，從而降低系統(tǒng)的復雜度。第一片DSP采用EPROM(Flash)加載方式實現(xiàn)自身加載，其余處理器通過鏈路口實現(xiàn)加載。在通過鏈路口松耦合方式連接的多處理器系統(tǒng)中，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的程序加載也是非常關鍵的一步。具體的軟件設計可參考相關資料。

鏈路口加載完成之后，還可以進行數(shù)據(jù)傳輸工作，不會有任何沖突問題。通過鏈路口的復用方式可以更有效地利用鏈路口資源。值得注意的是，采用鏈路口松耦合方式連接的多處理器系統(tǒng)中，所有處理器的ID號都設置為0。

3.4 鏈路口通信

由系統(tǒng)硬件設計可以看出，正確充分地應用鏈路口傳輸是本系統(tǒng)的關鍵。ADSP-TS101S片上有四個鏈路口，每個鏈路口均有8位數(shù)據(jù)總線進行通信，有三個控制引腳控制通信的時鐘、數(shù)據(jù)傳輸方向和確認應答信號，可支持多片ADSP-TS101S處理器間點對點的雙向數(shù)據(jù)傳輸。四個鏈路口數(shù)據(jù)吞吐率最高可達1.2GBps，而且其傳輸速率在軟件上也可以控制。數(shù)據(jù)傳輸時，鏈路口可以直接由處理器核控制，也可以由DMA控制器控制。每個鏈路口都有專門的DMA發(fā)送通道和DMA接收通道，DMA可以將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)自動打包成四個組，方便使用。全0全1的突變是數(shù)據(jù)傳輸最惡劣的情況，對傳輸效果影響極大，所以應當盡量想辦法避免。

當鏈路口布線比較長，特別是跨板連接時，傳輸線的阻抗將影響信號的延遲或者會產(chǎn)生振蕩。此時應該在鏈路口上加上緩沖區(qū)，增強信號的傳輸驅動能力并進行阻抗匹配，而且鏈路口時鐘輸入控制線上應該加50pF。左右的電容進行濾波，保證接收端鏈路口輸入時鐘免受窄脈沖干擾的影響。

4 DSP芯片應用情況比較

現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)中常用的DSP有TI公司的C62x、C64x、C67x，ADI公司的ADSP-21160、ADSP-TS101S、ADSP-TS201S。其中C62x和C64x是定點DSP，其他四種DSP都支持浮點運算。本系統(tǒng)中要求進行浮點運算，而用定點DSP C62x和C64x進行浮點運算，速度顯然達不到實時性要求。C67x、ADSP-21160、ADSP-TS101S、ADSP-TS201S這兒種浮點DSP，性能各不相同。C67x主頻只有167MHz，片內(nèi)只有1Mbit的內(nèi)存。ADSP-21160內(nèi)核時鐘只有100MHz。ADSP-TS101S、ADSP-TS201S都有很高的浮點運算能力。ADSP-TS101S是一款性價比很高的浮點DSP，而且應用非常方便。ADSP-TS201S的片上內(nèi)存、內(nèi)核時鐘和浮點運算能力都比ADSP-TS101S更有優(yōu)勢。各DSP芯片性能比較見表1。

相同的方案下可選用不同的DSP芯片實現(xiàn)本系統(tǒng)中的超分辨測向，其實際應用情況如表2(程序都未曾進行優(yōu)化)。從表2可以看出，由于制作工藝和電源時鐘不理想，各DSP并不能工作在最高核速率。ADI公司的兩款DSP采用匯編語言編程，執(zhí)行同一任務所用的匯編指令比C語言編譯產(chǎn)生的匯編指令少，因此相同的核速率下，用匯編語苦編程的DSP計算速度快。其中兩個定點DSP C62x和C64x運算速度很慢。綜合這些結果可知，ADSP-TS101S多處理器系統(tǒng)住實用方面有明顯的優(yōu)勢。

因DSP-TS201S價格相對昂貴，而且進行高速信號處理對制板的要求極高，一般的Protel軟件畫的PCB電路板達不到要求，加上電源和時鐘的因素，影響信號的質量，使DSP無法有效工作在最高頻率而實現(xiàn)更快速的運算，不能發(fā)揮其優(yōu)勢，故未進行ADSP-TS201S的實驗。如果條件成熟后，則可以采用這些更高性能的DSP實現(xiàn)超分辨測向。

MUSIC算法的譜峰搜索占用了運算的絕大部分時間。以本系統(tǒng)為例，計算數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣和其特征值以及特征向量只需要3ms，而其余一百多毫秒時間全都花在譜峰搜索上。

本文研究了基于ADSP-TS101S多處理器系統(tǒng)的空間譜估計超分辨測向系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)，同時結合實例說明了其有效性和實用性。工程實踐表明基于ADSP-TS101S的多處理器系統(tǒng)能夠完成雷達信號的超分辨測向，實現(xiàn)近實時處理。目前該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達到預期效果。