4 系统实现的关键技术

在系统的设计上,比较关键的技术是:DSP同计算机之间通过HPI接口和PCI总线进行数据交换、根据数字合成频率的方法利用DSP实现数据的调制、上位机软件实现数据的编码交织、DSP的汇编程序设计和PCI接口卡驱动程序设计。

4.1 DSP同计算机数据交换的实现

DSP同计算机之间的数据交换有很多种方法:串口、并口、I/O接口还有HPI接口。为了方便并且快速的实现数据交换,在本系统中,采用TMS320C5402的HPI接口与计算机的PCI总线进行数据交换。

TMS320C5402是在类别上属于TMS320C54x系列DSP。它由中央处理单元(CPU)、总线、存储器、片内外设、以及外部总线接日等部分组成。TMS320C5402的外设有:软件可编程等待状态发件二器,有可编程的块切换等待状态;增强型的8位主机接口(HPI8 );两个硬件定时器;拥有锁相环(PLL)的时钟发生器;一个直接存储器(DMA)控制器;两个多通道缓冲串行!l(McBSPs)等。HPI接口是一个8位并行口,用来与主设备或主处理器接口。TMS320C5402采用增强型主机接口。此主机接口同标准型主机接日相比主要区别在于:增强型可以访问整个片内RAM。

在本系统中,PCI接口芯片选用TI公司的PCI2040。PCI2040可以实现8位HPI接口的TMS320C54X系列与高性能的PCI总线之间无缝连接的DSP-PCI桥。PCI2040提供了几个外部接口:

PCI总线接口:PCI2040提供了与PCI总线规范完全兼容的32位总线接口。这些总线接口可以实现配置寄存器读写,内部存储器访问,并可以通过存储器映射空间访问HPI接口。

HPI接口:PCI2040的HPI接口用于访问TMS320C54X或TMS320C6X。连接到HPI接口的设备以存储器映射的方式映射到卞机存储区内。主机通过访问PCI2040访问HPI接口。

4.2 利用DSP实现数据的调制

由于本设计的调制主要是利用软件与硬件结合的方法实现,并且力求产生的信号精确,故系统选用了高速D/A(CA3338)转换芯片,用汇编语言编程实现调制信号输出。

4.2.1 硬件连接图

调制的硬件电路如图3所示。TMS320C5402的IOSTRB和IS相或后作为CA3338的片选信号,通过数据总线将数据送到CA3338中,D/A转换后模拟信号经过运算放大器后输出。

图3 DSP同D/A转换芯片的连接图

4.2.2 DSP调制程序设计

原始数据在DSP中进行FTSK调制,它是通过DSP的软件编程利用DDS(数字合成频率)的原理实现的。

1 实现方法。DDS(直接数字频率合成)技术是一种把一系列数字量形式的信号通过DAC转换成模拟量形式的信号的合成技术。目前使用最广泛的一种DDS方式是利用高速存储器作查寻表,然后通过高速DAC产生已经用数字形式存入的正弦波。在本系统中,首先,在DSP内部ROM开辟一段存储空间作为一个周期的正弦波抽样点存储器。通过软件对该存储器进行相位一幅值的转换,从而在给定的时间确定相应的输出幅值。发送一个周期的正弦波流程图如图4所示。

    2 4FTSK信号的产生及输出。4FTSK信号包含4个频率的波形,因此先根据不同的频率,计算出相应的采样率,编写产生这四个频率正弦波的子程序。在主程序中,判断要调制的码元,决定发送的4个频率的顺序。在本系统中,频率与码元的对应关系如表1所示(fl:800; f2:1200; f3:1600; f4: 2000)

表1 频率与码元对应关系