基于FPGA和DSP的微振動傳感器信號采集系統(tǒng)設(shè)計

作者：時間：2013-01-18 來源：網(wǎng)絡(luò)

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2．2．2 EDMA3控制器
TMS320C6747內(nèi)的EDMA3控制器是一個高效的數(shù)據(jù)傳輸引擎，可在沒有CPU參與的前提下，完成DSP存儲空間內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，保證CPU核心專注于信號處理算法的運算。
EDMA3傳輸有3種觸發(fā)方式：事件觸發(fā)、連鎖觸發(fā)和CPU觸發(fā)。本系統(tǒng)設(shè)計選擇事件觸發(fā)，FPGA內(nèi)FIFO的half_full輸出信號和DSP的GP4[2]相連，滿足條件會自動觸發(fā)一個EDMA請求，執(zhí)行對應(yīng)于參數(shù)RAM的數(shù)據(jù)傳輸。
EDMA3數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂仆ㄟ^設(shè)置參數(shù)RAM來實現(xiàn)。本系統(tǒng)設(shè)計設(shè)置OPT=0x0010000C。其中TCINTEN位置1，當(dāng)最后傳輸事務(wù)完成之后會觸發(fā)DSP系統(tǒng)的EDMA中斷；STATIC位置1，在EDMA事務(wù)傳輸請求完成之后參數(shù)RAM不會被更新或者鏈接到別的參數(shù)RAM；SYNCDIM位置1，EDMA傳輸類型是二維，每一個傳輸請求傳輸BCNT x ACNT字節(jié)。
為使EDMA事件傳輸及中斷能夠被觸發(fā)并順利執(zhí)行，本系統(tǒng)設(shè)計進行下列配置：
(1)GPIO4[2]配置為邊沿觸發(fā)，且打開中斷使能；
(2)對EDMA寄存器EESR相應(yīng)位寫1，使EER相應(yīng)位置1，使EDMA3CC監(jiān)測外部觸發(fā)事件；
(3)配置EDMA的參數(shù)RAM并寫進配置寄存器，定義EDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)；
(4)配置EDMA寄存器DMAQNUM，映射GP4[2]中斷對應(yīng)的28號事件到隊列0；
(5)配置EDMA寄存器DRAE[1]，使能EDMA傳輸完成產(chǎn)生的中斷；
(6)置EDMA寄存器IER相應(yīng)位為1，使對應(yīng)通道的傳輸完成能觸發(fā)EDMA中斷；
(7)DSP控制寄存器IER．NMIE置1，使能DSP所有非重啟的中斷；
(8)DSP控制寄存器CSR．GIE置1，打開DSP中斷的總開關(guān)。
2．3 FPGA和DSP接口
系統(tǒng)設(shè)計采用FPGA和DSP雙核心，F(xiàn)PGA在并行運算方面有很高的效率，可負責(zé)控制信號的采集和預(yù)處理，而DSP擅長信號處理，負責(zé)信號的算法，保證系統(tǒng)的高效運行。FPGA和DSP的接口設(shè)計是保證兩者進行有效通信的關(guān)鍵。
本系統(tǒng)設(shè)計中DSP通過EMIFA和FPGA相連的物理接口如圖2所示。接口的信號線可分3部分：DSP對FPGA的控制線，F(xiàn)PGA通知DSP的中斷信號線和數(shù)據(jù)線。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/189702.htm

(1)控制線：在FPGA內(nèi)部和DSP相連的是一個輸出FIFO，它的片選信號、時鐘信號和寫使能信號對應(yīng)于TMS320C6747的信號EMA_CS3，EMA_ CLK，EMA_WE信號；而讀使能信號由EMA_OE，EMA_CS3和EMA_CLK共同產(chǎn)生，因為EMIFA的每一個讀時序包含多個EMA_CLK時鐘周期，在EMA_OE有效電平期間，F(xiàn)IFO的讀使能信號只能持續(xù)一個時鐘周期，否則多個數(shù)據(jù)將被讀出。
(2)中斷信號線：FIFO的信號線half_full和C6747的其中一個通用管腳GP4[2]相連，通過配置GPIO的配置寄存器SET_RIS_TRIG45，CLR_ FAL_TRIG45和BINTEN，GPIO4[2]電平由低到高的變化將會產(chǎn)生中斷。
(3)數(shù)據(jù)線：EMIFA的數(shù)據(jù)線是16位，12位的FIFO的輸出數(shù)據(jù)線直接和EMIFA的EMA_D低12位相連，在FPGA中配置與EMA_D高4位相連的管腳一直為0。

3 軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計包括FPGA模塊和DSP模塊的軟件流程控制，F(xiàn)PGA模塊內(nèi)部主要是FIFO設(shè)計，控制數(shù)據(jù)的采集以及配合DSP進行通信，而在DSP模塊中主要包含EDMA數(shù)據(jù)傳輸控制和算法處理。
3．1 FPGA的FIFO
FPGA模塊采用Xilinx公司的XC4VSX35型號，其內(nèi)部設(shè)計有DCM模塊和FIFO模塊。DCM模塊和外部的晶振相連，引入時鐘信號，通過DCM輸出時鐘信號給AD9235作時鐘信號以及FPGA內(nèi)部FIFO的寫時鐘信號。FIFO模塊設(shè)有相互獨立的讀寫時鐘，是異步讀寫方式，能夠協(xié)調(diào)模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和DSP模塊之間的工作，把數(shù)據(jù)從模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出轉(zhuǎn)移到DSP模塊。
FIFO模塊采用XC4VSX35內(nèi)部的Block RAM，通過IP核配置的方式，生成所需的FIFO緩沖存儲器，F(xiàn)IFO的寫入時鐘由FPGA內(nèi)部的DCM提供。在寫入時鐘的控制下AD9235的輸出數(shù)據(jù)寫入FIFO緩沖器，當(dāng)FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)數(shù)量達到設(shè)定值時，F(xiàn)IFO的half_full信號線電平由低轉(zhuǎn)高，以GPIO中斷的方式觸發(fā)DSP的EDMA事務(wù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。圖3是ISE7．1中FIFO的仿真時序圖。