采用TigerSHARC DSP開發(fā)實時信號處理平臺

tigersharc處理器ts201/2/3產(chǎn)品特性

ts20x系列處理器的基本特性包括：600mhz主頻下每次可進行48億次16bit定點全累加操作，或者每秒可進行12億次32bit浮點全累加操作。在25mm 25mm的封裝內(nèi)通過先進的edram技術(shù)提供了4/12/24mbit的彈性內(nèi)部存儲器密度。此外，i/o端口linkport和clusterbus具有5gbyte/s的吞吐能力，并可提供多處理器之間的無縫互連。

ts201系列的幾款dsp的代碼和管腳都兼容，它內(nèi)置有針對無線通信的擴編解擴、信道編解碼等通信邏輯單元。ts202、ts203則有不同的內(nèi)部存儲器和i/o配置，用戶可根據(jù)不同系統(tǒng)的需求進行選擇。

圖1為tigersharc處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。ts201為通信處理單元clu提供了專門的指令集，用于無線通信、軟件無線電的實現(xiàn)。4路128bit位寬的片內(nèi)總線在600mhz時鐘下，可與內(nèi)部存儲器之間提供帶寬高達38.4mbytes/s的傳輸速率。24mbit的內(nèi)部存儲器適合于單處理器解決方案，避免了外擴存儲器帶來的設(shè)計問題。i/o處理器提供14條零開銷dma通道，使得tigersharc具有傳遞、裝載大量數(shù)據(jù)的性能。

tigersharc dsp一直堅持了平穩(wěn)結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展目標，關(guān)注于內(nèi)核性能、內(nèi)部存儲器大小和外部i/o吞吐能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而為用戶帶來了穩(wěn)定而高性價比的系統(tǒng)設(shè)計。

tigersharc的多處理架構(gòu)對于很多不同的應用極具吸引力。tigersharc穩(wěn)定的內(nèi)核、存儲器、i/o間的平衡體系，以及其完整的多處理體系，都能為客戶實現(xiàn)低功耗、小尺寸的高性能系統(tǒng)提供了可能。

系統(tǒng)平臺的建立

tigersharc多處理器接口資源分為鏈路口（link port）和并行總線/簇總線（cluster bus）。

一個多級dsp互連的例子是在各個dsp之間采用鏈路口連接，數(shù)據(jù)按照流水線方式從dsp1流向dspx。處理完成后再將數(shù)據(jù)輸出到下一級的信號處理模塊。每個鏈路口都配有一組flag irq的握手信號。鏈路口組成多dsp平臺的特點：

（1）其最大優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，傳輸可靠，而且其數(shù)據(jù)傳輸速率與由cluster bus組成的系統(tǒng)不相上下。

（2）鏈路口傳輸時數(shù)據(jù)的共享性不如總線形式，這種結(jié)構(gòu)方式特別適用于實時信號處理的場合。例如，一個信號處理機的各功能模塊間數(shù)據(jù)是采用流水線方式進行處理的，先進行脈沖壓縮然后再進行自適應濾波，這時各dsp之間采用鏈路口方式進行連接和實現(xiàn)信號處理是最合適的方式。

在并行總線方面，tigersharc提供完整的存儲器接口、多處理器接口和主機接口，基于并行總線，至多8個tigersharc一起構(gòu)成的多處理器系統(tǒng)在一個整體地址空間內(nèi)，可以方便地實現(xiàn)整個多處理器系統(tǒng)的資源共享。

tigersharc并行總線的最大特點是其無縫連接能力。無論是sram、sdram還是多處理器連接，用戶只需要按照芯片提供的管腳對應連接，不必做更多的工作。圖2中，4個dsp可以共享sdram資源和其他各dsp內(nèi)部存儲器資源。各個dsp與sdram、fpga的總線接口都是無縫連接的，從而做到了資源共享和并行分布式處理，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。

多dsp系統(tǒng)設(shè)計中的功能劃分

多處理器系統(tǒng)要求將系統(tǒng)處理功能分解到各個dsp內(nèi)完成，系統(tǒng)功能劃分是一個重要的問題。以圖3所示的信號處理機為例，當對16個周期的同一距離單元數(shù)據(jù)作動目標檢測時，會產(chǎn)生16個輸出。圖中將信號處理功能分解成功能模塊，由各個dsp來完成。功能劃分的合理與否將直接影響到系統(tǒng)的實時性、接口復雜性和系統(tǒng)成本。

概括來講，系統(tǒng)功能的劃分方式應由系統(tǒng)的處理方式來確立。圖3的例子中，由于處理功能是先進行脈沖壓縮再進行雜波對銷，然后進行相參積累，最后才是恒虛警，故dsp功能的分割也是按照流水線先后順序分配到各個dsp的。它的特點是前一個處理模塊的輸出數(shù)據(jù)是后一個處理模塊待處理的輸入數(shù)據(jù)。多dsp處理系統(tǒng)中，處理器功能劃分應遵循以下準則：

（1）每個dsp的功能應當盡可能相對獨立，使dsp內(nèi)部處理程序相對簡單；

（2）每個dsp的運算應當盡可能均衡，這樣不會造成處理瓶頸；

（3）dsp之間的數(shù)據(jù)傳輸量應當盡可能少，即dsp之間的數(shù)據(jù)接口盡可能簡單； （4）多dsp系統(tǒng)內(nèi)dsp間的數(shù)據(jù)傳輸方式，可以優(yōu)先選用鏈路口方式，其次是并行總線的dma方式，最后才是內(nèi)核指令方式。
需要特別提醒的一點是，在給每個dsp分配任務時要留有一定的余地。

設(shè)計應用實例

圖4是wimax無線基站的物理層信號處理框圖，其中綠色部分在tigersharc中實現(xiàn)，藍色部分可在tigersharc或fpga中實現(xiàn)，根據(jù)用戶的實際系統(tǒng)規(guī)格進行選擇。目前單片ts201可以支持載波寬度為365mhz的基帶信號處理。

圖5是一個支持彩色和黑白超聲波系統(tǒng)的統(tǒng)一平臺，藍色部分的數(shù)據(jù)處理由兩片tigersharc負責，對于彩超系統(tǒng)，一片tigersharc負責d和b模式，另一片負責處理f模式。對于黑白超系統(tǒng)，只有d和b模式，一片dsp即可滿足需求。

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