嵌入式計(jì)算機(jī)在軟件無線電方面的應(yīng)用

程序和數(shù)據(jù)空間分開允許同時(shí)對(duì)程序指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，提供 了很高的并行度?？梢栽谝粋€(gè)周期完成兩個(gè)讀和一個(gè)寫操作。因此，并行存儲(chǔ)指令和專用指令可以在這種結(jié)構(gòu)中得到充分的利用。另外， 數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)空間和程序空間之間傳送。并行性支持一系列算術(shù)、 邏輯和位處理運(yùn)算，它們都能在一個(gè)機(jī)器周期里完成。另外，C54X 具有管理中斷、循環(huán)運(yùn)算和功能調(diào)用的控制結(jié)構(gòu)。

4.2 由TMS32005402構(gòu)成的一種軟件無線電系統(tǒng)模式 在以上模式中可選用多個(gè)C5402對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理。而在其軟

件實(shí)現(xiàn)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）數(shù)據(jù)格式：

TMS320C5402是16位定點(diǎn)DSP，在進(jìn)行復(fù)點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，必須用定 點(diǎn)數(shù)來表示復(fù)點(diǎn)數(shù)，這

種軟件組成。軟件無線電的天線一般要覆蓋比較寬的頻段，例如

1MHZ~2GHZ，要求每個(gè)頻段的特性均勻，以滿足各種業(yè)務(wù)的需要。 射頻前端在發(fā)射時(shí)主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務(wù)。接

受實(shí)現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后的處理任 務(wù)完全由DSP軟件完成。為了減輕通用DSP的處理壓力，通常把A/D 轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過專用的數(shù)字信事情處理器件（如數(shù)字下 變頻器DDC）處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并把信號(hào)變至基帶后，再把數(shù)

樣做盡管提高了運(yùn)算速

度卻很可能會(huì)使精度不 夠。實(shí)現(xiàn)時(shí)采用以下幾種方法：對(duì)精度過高的 地方，將計(jì)算的中間變 量采用32 位來表示；對(duì) 有些幅度變化較大的數(shù)

據(jù)傳給通用DSP進(jìn)行處理。通用DSP主要完成數(shù)據(jù)率相對(duì)較低的基帶 信號(hào)的處理。

3. DSP技術(shù)在軟件無線電中的應(yīng)用

3.1 DSP的特點(diǎn)及在軟件無線電中面臨的挑戰(zhàn)

數(shù)字信號(hào)處理器是整個(gè)軟件無線電方案的靈魂和核心所在。軟 件無線電的靈活性、開放性、兼容性等特點(diǎn)主要是通過數(shù)字信號(hào)處理 器為中心的硬件通用平臺(tái)及DSP軟件來實(shí)現(xiàn)的。軟件無線電的發(fā)展使 DSP技術(shù)不斷面對(duì)新的挑戰(zhàn)。

在軟件無線電中，經(jīng)過寬帶A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）后的數(shù)據(jù)流速率 高達(dá)幾十甚至幾百兆MBPS，對(duì)數(shù)字中頻進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)字變頻、 數(shù)字頻率合成往往需要幾十甚至上百M(fèi)OPS運(yùn)算資源和幾十甚至幾百 MBPS的I/O速度。而基帶部分主要完成各種同步數(shù)字的處理，每路 需要幾兆，幾十兆甚至幾百兆MOPS的處理能力；比特流處理主要完 成信道編解碼，復(fù)分接或分接、信令、控制、操作、管理或加接密等 功能，也需要100 MOPS以下的處理能力。另外信源編解碼部分為完 成話音、圖象的編解碼算法同樣需要幾十兆甚至幾百兆BPS的DSP運(yùn) 算能力，外加管理所需的開銷，所以軟件無線電要求DSP能達(dá)到每秒 千兆指令數(shù)的數(shù)字處理能力。

3.2 DSP系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)所運(yùn)用DSP芯片的性能、結(jié)構(gòu)與封 裝，按照系統(tǒng)的性能要求完成DSP芯片外圍電路的設(shè)計(jì)，如A/D轉(zhuǎn) 換、時(shí)鐘電路和外存儲(chǔ)器電路等。軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)系統(tǒng)要求和選 用的DSP芯片編寫相應(yīng)的匯編源程序，若系統(tǒng)的運(yùn)算量不大且高級(jí)語 言編譯器支持，也可用高級(jí)語言（如C語言）編程。但由于用高級(jí)語 言編寫的代碼，其最終的執(zhí)行效率比手工編寫的匯編的執(zhí)行效率要 低，因此在實(shí)際系統(tǒng)中，通常采用高級(jí)語言和匯編語言混合編程的方 法，在運(yùn)算量大時(shí)，采用匯編語言完成，運(yùn)算量不大時(shí)則采用高級(jí)語言完成。采用這種方法，既可縮短軟件開發(fā)周期，提高編程的可讀性 和可移植性，又能滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性運(yùn)算的要求。

4. 一種軟件無線電中DSP應(yīng)用模式

4.1 TMS320C54X的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

TMS320C54X是16 bit定點(diǎn)DSP，采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。C54X有

值，采用適當(dāng)?shù)姆椒▉頊p小幅度變化，從而在同樣的數(shù)據(jù)格式下提高

精度。

（2）存儲(chǔ)器空間的分配：

TMS320C5402片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)包括10 K的RAM和2 K的ROM。若 RAM不夠，可以通過外接RAM或選用其它芯片來解決。當(dāng)處理的數(shù) 據(jù)量較大時(shí)也可以采用多個(gè)芯片并行處理的方法。處理時(shí)，可將存儲(chǔ) 區(qū)分成不同的段，以存放程序、已初始化數(shù)據(jù)和未初始化數(shù)據(jù)，并重 新設(shè)置堆棧和中斷向量表。

（3）DSP的互連技術(shù)： 當(dāng)要求滿足高速處理和軟件重構(gòu)等要求的多功能電臺(tái)時(shí)，則必

須采用基于全局和局部存儲(chǔ)器的多處理器互連技術(shù)。這是因?yàn)槠溥B接 鏈路加快了數(shù)據(jù)流的速度，同時(shí)統(tǒng)一的地址空間和專用的控制操作簡(jiǎn) 化了存儲(chǔ)器的訪問與處理過程，而內(nèi)部的存儲(chǔ)器簡(jiǎn)化了I/O的數(shù)據(jù)流 量，從而減輕了總線的瓶頸效應(yīng)。

5. 結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展主要體現(xiàn)在芯片技術(shù)的進(jìn)步上，以及在芯片

技術(shù)限制下的算法與軟件的進(jìn)步上。隨著數(shù)字化的急速進(jìn)程，DSP技 術(shù)的地位將會(huì)更加突顯。因?yàn)閿?shù)字化的基礎(chǔ)技術(shù)就是數(shù)字信號(hào)處理， 而數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)，主要是由通用的或?qū)Ｓ玫腄SP處理器來完成 的。因此，隨著DSP技術(shù)的逐步發(fā)展，相信將會(huì)使軟件無線電的發(fā)展 更加迅速，從而也推動(dòng)無線通信的進(jìn)一步發(fā)展。

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