DSP和CPLD的空間瞬態(tài)光輻射信號實(shí)時(shí)探測研究

４ ｄｓｐ信號識別及存儲(chǔ)模塊

４．１ ｄｓｐ處理及存儲(chǔ)

目標(biāo)信號自動(dòng)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(shí)時(shí)處理的要求，硬件的選取應(yīng)以盡可能少的占用系統(tǒng)時(shí)間資源為基礎(chǔ)。從這個(gè)基本原則出發(fā)，采用ｔｍｓ３２０ｃ３２作為處理器。它是目前ｔｉ公司浮點(diǎn)ｄｓｐ系列中性價(jià)比較高、在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)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(nèi)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(chǔ)器寬度可變、有程序引導(dǎo)（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(diǎn)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(shí)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(chǔ)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(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對信號的實(shí)時(shí)處理。

一旦目標(biāo)事件發(fā)生，輸入信號經(jīng)ａ／ｄ轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)緩存在ｆｉｆｏ中，以備ｄｓｐ調(diào)用。ｄｓｐ上電復(fù)位后，將存儲(chǔ)在慢速ｅｐｒｏｍ中的程序裝載到高速ｓｒａｍ中運(yùn)行，對暫存在ｆｉｆｏ中的目標(biāo)信號數(shù)據(jù)進(jìn)行能量范圍的識別和處理；然后從絕對時(shí)鐘芯片ｒｔｃ取得目標(biāo)事件發(fā)生的時(shí)刻值，和處理結(jié)果一起存儲(chǔ)在ｓｒａｍ中；并將信號處理結(jié)果與發(fā)生時(shí)刻值從ｒｓ２３２串口輸出到ｐｃ機(jī)。

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(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)前級預(yù)處理電路放大、去噪并壓縮動(dòng)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(dāng)上升速率滿足設(shè)定要求時(shí)，產(chǎn)生上升速率觸發(fā)信號，否則丟棄當(dāng)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(jìn)行模式識別和處理，存儲(chǔ)處理結(jié)果并經(jīng)接口電路傳送到ｐｃ機(jī)。

４．２ 絕對時(shí)鐘芯片ｒｔｃ

所謂絕對時(shí)鐘是指不僅支持每天時(shí)間的更新，而且支持日期（世紀(jì)、年、日、星期）更新的一種永久性時(shí)鐘電路。本文采用美國ｍｏｔｏｒａｌａ公司的ｄｓ１２８８７時(shí)鐘芯片，它對年、月、日、時(shí)、分、秒、星期進(jìn)行自動(dòng)記錄，內(nèi)含１１４字節(jié)的ｒａｍ單元和內(nèi)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(jì)算機(jī)上的主流實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。

４．３ ｒｓ２３２串口

由于ｒｓ２３２串口電平標(biāo)準(zhǔn)采用了負(fù)邏輯，與ｄｓｐ的電平標(biāo)準(zhǔn)不兼容，所以采用ｒｓ２３２串口收發(fā)的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本文采用美國ｍａｘｉｍ公司的ｍａｘ２３２芯片作為電平轉(zhuǎn)換器件，它僅需＋５ｖ電源，電平轉(zhuǎn)換所需的±１０ｖ電源由片內(nèi)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(jié)果和發(fā)生時(shí)刻值，存入自身所帶的ｆｉｆｏ中，再通過ｍａｘ２３２進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，最后從ｒｓ２３２串口中輸出到ｐｃ機(jī)。

本系統(tǒng)采用ｄｓｐ＋ｃｐｌｄ模式實(shí)現(xiàn)對空間瞬態(tài)光輻射信號的實(shí)時(shí)處理，有效解決了線路板面積有限和實(shí)時(shí)處理需大容量存儲(chǔ)空間的矛盾，從而使系統(tǒng)性價(jià)比達(dá)到最佳狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)可識別一般空間瞬態(tài)信號，結(jié)果較為理想。