基于PCI總線數(shù)字信號(hào)處理機(jī)的硬件設(shè)計(jì)(05-100)

　　引言

　　以INTEL公司為主推出的PCI總線規(guī)范。采用PCI總線設(shè)備所具有的配置空間以及PCI總線通過(guò)橋接電路與CPU相連的技術(shù)使PCI總線具有廣泛的適應(yīng)性，同時(shí)能滿足高速設(shè)備的要求。

　　另一方面，DSP的發(fā)展也異常迅速。ADI公司于2001年發(fā)布了其高性能TigerSHARC系列DSP的新成員，采用這樣系列的芯片，可研制出處理能力更強(qiáng)，體積更小，開發(fā)成本更低，性價(jià)比更高的信號(hào)處理機(jī)。并廣泛地應(yīng)用于信號(hào)處理、通信、語(yǔ)音、圖像和軍事等各個(gè)領(lǐng)域。

　　TS101S介紹

　　本系統(tǒng)采用美國(guó)ADI公司的高性能TigerSHARC101S作為主處理器，簡(jiǎn)稱TS101S。ADSPTS101S處理支持32bit和64bit浮點(diǎn)，以及8、16、32和64bit定點(diǎn)處理。它的靜態(tài)超量結(jié)構(gòu)使DSP每周期能執(zhí)行多達(dá)4條指令，進(jìn)行24個(gè)16bit定點(diǎn)運(yùn)算和6個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算。其內(nèi)部有三條相互獨(dú)立的128bit寬度和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，每條連接三個(gè)2Mbit內(nèi)部存儲(chǔ)塊中的一個(gè)，提供4字的數(shù)據(jù)、指令及I/O訪問(wèn)和14.4Gbyte/S的內(nèi)部存儲(chǔ)帶寬。以300MHZ時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)核指令周期為3.3ns。在發(fā)揮其單指令多數(shù)據(jù)特點(diǎn)后，ADSPTS101S可以提供每秒24億次40bitMAC運(yùn)算或6億次80bitMAC運(yùn)算。以300MHz時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)，完成1024點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT(基2)時(shí)間僅32.78us。1024點(diǎn)輸入50抽頭FIR需91.67us。

　　ADSPTS101S有強(qiáng)大的鏈路口傳輸功能，每個(gè)鏈路口傳輸速度已達(dá)到250Mbyte/S?？偟逆溌窋?shù)據(jù)率達(dá)1Gbyte/S(4個(gè)鏈路口)，已經(jīng)超過(guò)了外部口的傳輸速率(800Mbyte/S)。

　　信號(hào)處理機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯控制，時(shí)鐘分配和數(shù)據(jù)傳輸五大模塊。以DSP為核心處理單元的信號(hào)處理機(jī)是以PCI插卡的形式直接插入計(jì)算機(jī)的PCI總線插槽中。信號(hào)處理機(jī)通過(guò)PCI接口芯片與PCI總線連接，其功能是實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與信號(hào)處理機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1：

 

　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　其中A/D轉(zhuǎn)換器采用AD公司16位高精度A/D芯片AD976ARS，它是采用電荷重分布技術(shù)的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)逼近型ADC簡(jiǎn)單，且不再需要完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為核心。AD976ARS具有以下特點(diǎn)：

• 　　*它是16位的高精度A/D，可以做到16位不失碼。
• 　　*帶有高速并行接口。
• 　　*轉(zhuǎn)換速度為200ksps。
• 　　*可選內(nèi)部或外部的2.5V參考電源。
• 　　*帶有片上時(shí)鐘。