TigerSHARC DSP在信號處理系統(tǒng)中的應用

1、TigerSHARC DSP在信號處理系統(tǒng)中的應用時間：2004-12-06 17:48:00 來源：國外電子元器件 作者：西安電子科技大學電子工程學院 林文峰 劉書明摘要：文中討論了TiserSHARC DSP在信號處理系統(tǒng)中的幾個應用問題。介紹了多片TigerSHARC DSP芯片構成的信號處理系統(tǒng)組成；估計了系統(tǒng)的運算量、所需的計算時間以及完成算法所需的DSP數目；討論了DSP復位波形的要求以及與CPLD配置芯片的關系；最后說明了DSP的電源供電和功耗的計算方法。     關鍵詞：TigerSHARC DSP；運算量；復位；功耗隨著人們對實時信號處理要求的不

2、斷提高和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，作為數字信號處理核心和標志的數字信號處理器?芯片得到了快速的發(fā)展和應用。本文將介紹 公司的一款在信號處理系統(tǒng)中的應用，并將對設計中的一些問題進行討論說明。系統(tǒng)設計及各部分功能簡介圖所示是一個信號處理系統(tǒng)的硬件框圖。實際上，為了簡化系統(tǒng)硬件，減少片間連線，該系統(tǒng)的個以松耦合的鏈路方式進行連接。首先由通過外部方式讀入中頻解調后的、路數據，并由對讀入數據進行脈沖壓縮?匹配濾波?，脈沖壓縮后進行二次對消，以消除固定雜波。再由將處理后的數據按距離單元段通過鏈路口、分別發(fā)送給、。、主要進行目標檢測?，并采用滑窗加權實現(xiàn)窄帶多譜勒濾波器組。當、完成后? 再將對應每個距離單元

3、的個輸出數據通過鏈路口分別送到和。之后，由、先進行求模運算，再進行恒虛警計算。、處理后的數據經鏈路口傳輸到，在接到該信號后，先對距離單元內個輸出進行門限處理，并選擇其中最小雜波剩余值作為本單元的輸出。門限處理后，還應完成視頻積累，視頻積累采用累加求平均的方式，這樣可以避免反饋積累的拖尾現(xiàn)象。視頻數據以方式通過外部口送出，并分別加到與等輸入端，前者產生模擬視頻，后者以差分形式送到顯示單元。圖1 簡介 是一款高性能的靜態(tài)超標量數字信號處理器，該處理器專為大的信號處理和通信任務而在結構上進行了優(yōu)化。由于該處理器將非常寬的存儲帶寬和雙運算模塊結合在一起，從而建立了數字信號處理器性能的新標準。靜態(tài)超標量

4、結構使每周期能夠執(zhí)行多達條指令、個定點運算和個浮點運算。該 器件在三條相互獨立的寬度的內部數據總線中，每條可連接三個內部存儲器中的一個，并可提供個字的數據、指令及訪問和的內部存儲器帶寬。當其運行在時，的內核指令周期為，同時可以提供億次的 運算或者萬次 運算。 器件的主要性能如下：最高運行速度為，指令周期為；帶有片內；帶有雙運算模塊?每個內部包含有一個、一個乘法器、一個移位器和一個寄存器組；具有一個外部端口、個鏈路口和可編程標志引腳、控制器和個定時器；與用于片上仿真的標準的接口兼容；可通過共享總線無縫連接多達個- 的片內總線仲裁。系統(tǒng)運算量分析及計算時間估計根據信號處理任務，下面具體分析系統(tǒng)各組

5、成部分的運算量，并估計所需的時間，并確定完成算法所需的數目（總信號處理周期小于）。 脈沖壓縮圖所示是采用技術實現(xiàn)脈沖壓縮濾波的算法框圖。若總距離單元數為，則需做點復數。當點復數完成后，還必須和預先存儲好的匹配濾波器系數?相乘。一般需要做個復數乘法，相乘結果還需做點復數以獲得脈沖壓縮結果。 做點復數?大約需要?工作在?。因此，可以充分利用 的雙運算塊和單指令多數據?特點同時進行兩個距離單元的復數乘法，這種方法完成個復數乘法僅需。固定雜波對消可以采用二次對消器來實現(xiàn)，其差分方程為：（）（）（）（）對于每個距離單元，它都需要取三個數、做兩個減法、一個加法并存儲一個數，這樣，完成個距離單元的二次對消大

6、約需要。因此，脈沖壓縮和固定雜波二次對消只需要一片便可完成，而且還有較多時間富余。 動目標檢測（）用實現(xiàn)窄帶多譜勒濾波器組時，為了降低旁瓣，可在系統(tǒng)中采用滑窗加權的方法，權系數為海明權，即：（）()()?,其中()為雷達回波序列,而()則可用下式表示：()（） , 做點加權復數大約需要個指令周期?，因此，當距離單元數為時，共需。這樣，此滑窗多譜勒濾波器組?考慮到運算的輔助操作?僅需要兩片 就可實現(xiàn)并行處理，且還有較多的富余時間。 求模求模可采用如下近似公式：一般情況下，求模須對每個距離單元的個通道輸出進行運算。 做一個通道的求模運算需要，距離單元數為時，共需?故可由兩片 并行處理。

7、恒虛警恒虛警算法框圖如圖所示。該算法可充分利用 的雙運算模塊，同時并行處理兩個距離單元的兩個通道，完成個距離單元的個通道的恒虛警計算共需，故可用和并行處理。 積累積累可采用簡單累加求平均的方式，由于其計算量較少，因此，用一片 實現(xiàn)仍有較大時間富余。綜上所述，由 構成的高速信號處理系統(tǒng)總共僅需片，即可對不同的距離單元段進行并行處理。 特殊的復位方式 的上電復位波形較為特殊，在設計時應充分重視，建議采用實現(xiàn)其復位。上電復位波形要求如圖所示。但應注意以下幾點：（）在供電穩(wěn)定之后必須至少大于?（）必須大于個系統(tǒng)時鐘周期，同時小于個系統(tǒng)時鐘周期；（） 必須大于個系統(tǒng)時鐘周期。（）在上電后，如需正常復位，

8、其低電平持續(xù)時間必須大于個系統(tǒng)時鐘周期。本系統(tǒng)采用產生上電復位波形和時序控制。由于需要一個配置芯片，而且它和存在一個上電先后的問題。也就是說，在上電后，如果芯片完成配置文件的讀入時，仍未上電穩(wěn)定，則應充分延長的低電平時間，以避免上電未穩(wěn)定而上電波形已結束。因此，應保證上電穩(wěn)定先于芯片配置文件的讀入，此問題在系統(tǒng)設計時應予以充分重視，否則將無法正常工作。電源供電及功耗估計 有三個電源，其中數字為供電；數字為內核供電；模擬為內部鎖相環(huán)和倍頻電路供電。 要求數字和應同時上電。若無法嚴格同步，則應保證內核電源先上電，電源后上電。本系統(tǒng)在數字輸入端并聯(lián)了一個大電容，而在數字輸入端并聯(lián)了一個小電容，其目的

9、就是為了保證充電時間大于充電時間，以便很好地解決電源供電先后的問題。 內核功耗估計內核最大電流為，該電流是進行單指令多數據（）方式下，個位定點字乘加與兩個四字讀取并行操作以及進行由外部口到內部存儲器操作所需的電流。實際上，內核電流大小還和內核工作頻率有關，圖所示是其內核電流與頻率的關系曲線。因此，供給內核電流可根據不同的并行處理任務和內核工作頻率來確定。若并行處理較少，工作頻率低，所需電流就小。這樣，最大內核功耗為：×× 外部口功耗估計外部口的功耗（對）主要是輸出引腳(例如數據線的某個位由高到低，或由低到高) 轉換的功率消耗，而且該功耗與系統(tǒng)無關。由于這種轉換的外部平均電流為，因此，功耗為：× 結束語本文介紹了多片 在實時信號處理系統(tǒng)中的應用。該系統(tǒng)充分利用了 高