1　引　言

dsp芯片自誕生以來，在短時間內(nèi)得到了飛速的發(fā)展，并已經(jīng)在社會生活各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，開發(fā)應(yīng)用dsp需要高額投資購置dsp開發(fā)系統(tǒng)和相應(yīng)的開發(fā)軟件，這對剛開始學(xué)習(xí)使用dsp的人來說，是難以接受的。

德克薩斯儀器公司（ti）開發(fā)生產(chǎn)的初學(xué)者工具dsk（dspstarter kit），是為初學(xué)者進行dsp編程練習(xí)而提供的一套廉價的實時軟件調(diào)試工具。它的特點是功能全，價格低，代碼編譯速度快，使用簡單。

dsk可以與pc機進行通信，在pc上進行編譯、匯編，連接之后的程序可以通過串口或并口下載到dsk上dsp芯片的內(nèi)部ram執(zhí)行。為了方便存儲器等硬件資源的擴展，并形成用戶dsp系統(tǒng)，dsk還將dsp芯片的數(shù)據(jù)與地址相應(yīng)的控制信號引出。dsk的特點決定了它非常適合初次接觸dsp的人員去掌握dsp，以及在系統(tǒng)設(shè)計階段評估dsp的性能。ti公司目前的dsk產(chǎn)品可以支持c3x、c5x、c54x、c6211和c6711。tms320c6211 dsk基于c6000系列中低價位的片種tms320c6211，它不僅能使開發(fā)人員熟悉c6000dsp，而且其功能還足夠用于網(wǎng)絡(luò)、通信、圖像處理等具體應(yīng)用的開發(fā)，因而具有極高的性價比。

2　tms320c6211 dsk的結(jié)構(gòu)

2．1　硬　件

tms320c6211 dsk是一塊大約長21cm、寬12cm、高2cm的開發(fā)板。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。核心采用定點運算芯片tms320c6211，工作于150mhz時鐘，峰值性能為1200mips，它是dsp業(yè)第一片使用了兩級內(nèi)部高速緩存（cache）的dsp（l1 cache 8kbyte／l2 cache 64kbyte），內(nèi)部ram共72kbyte。dsk的供電電源為5v的直流電源。

tms320c6211 dsk是一塊通過并口與pc機相連的板卡。板上包括：一個150mhz的c6211 dsp，峰值性能為1200mips；雙時鐘，cpu工作在150mhz，外部存儲器接口（emif）工作在100mhz；并行接口與pc機標準的并口對接；4mbyte外部sdram和128kbyte外部閃式存儲器（flash memory），用于存儲外部程序和數(shù)據(jù)；ti的tlc320ad535 16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（data converter）；ti的tps56100電源管理器件（power manager device）提供1．8v和3．3v的直流電；jtag控制器，用于仿真和調(diào)試；用于外部擴展子卡的接口（expansion daughter card interface）。

2．2　軟　件

tms320c6211 dsk配有代碼產(chǎn)生工具、代碼編輯調(diào)試工具code composerdebugger和其他dsk支持軟件（閃存支持軟件、樣例程序和dsk功能測試軟件）。

3　tms320c6211 dsk的特點

3．1　tms320c6211的特點

3．1．1　采用改進型的哈佛結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)信息處理的高速化，提高使用的靈活性，tms320c6211采用改進型的哈佛結(jié)構(gòu)，其主要特點是程序和數(shù)據(jù)具有獨立的存儲空間，有著各自獨立的程序總線和數(shù)據(jù)總線?？梢酝瑫r對數(shù)據(jù)和程序進行尋址，這大大地提高了數(shù)據(jù)處理的能力。改進的哈佛結(jié)構(gòu)允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲器中，并被算術(shù)運算指令直接使用，增強了芯片的靈活性。另外，指令可以存儲在高速緩存器（cache）中，省去了從存儲器中讀取指令的時間，大大提高了運行速度。

3．1．2　采用流水線操作

流水線操作是dsp實現(xiàn)高速度、高效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。只有在充分發(fā)揮作用的情況下，才可能達到最好性能。tms320c6211的流水線與以前的c3x和c54x相比，有非常大的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在：簡化流水線的控制以消除流水線互鎖；增加流水線的深度來消除傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)在取指、數(shù)據(jù)訪問和乘法操作上的瓶頸；取指、數(shù)據(jù)訪問分為多個階段，使得芯片可以高速訪問存儲空間。tms320c6211的流水線分為3個階段：指令讀入（取指）、解碼和執(zhí)行，共11級。

3．1．3　特殊的硬件結(jié)構(gòu)

乘法運算和加法運算在數(shù)字信號處理的算法中使用非常頻繁。在通用的微處理器中，乘法運算是通過執(zhí)行一串指令實現(xiàn)的，需要占用許多指令周期，影響處理速度。而dsp中，設(shè)置了硬件乘法器和mac（乘法并累加），這些操作往往可以在單周期內(nèi)完成，從而大幅提高了dsp進行乘法和累加運算的速度。在tms320c6211中采用兩個硬件乘法器實現(xiàn)乘法運算，只需要一個指令周期,大大提高了信號處理速度。此外，tms320c6211內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)寄存器、移位寄存器等硬件結(jié)構(gòu)，確保了dsp算法的快速性。

3．1．4　特殊的dsp指令系列和豐富的尋址方式

3．2　模擬接口電路（aic）的特點

tms320c6211 dsk板包括雙通道語音／數(shù)據(jù)編解碼器。這個模擬接口電路（aic）有以下特性：16位的信號處理能力；獨立的語音和數(shù)據(jù)通道，只有語音通道利用在dsk板上；8khz的采樣速率；可編程的增益放大器；60ω帶有可編程放大器的耳機；支持立體聲介質(zhì)帶偏壓的麥克風(fēng)；一個3．5mm（1／8英寸）單麥克風(fēng)插孔；一個3．5mm（1／8英寸）立體耳機插孔。

圖2示出了tms320c6211 dsk模擬接口電路結(jié)構(gòu)圖。titlc320ad535是一種所需外部器件最少的廉價數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。其中c6211 mcbsp0負責(zé)與模擬接口電路（aic）語音通道實現(xiàn)串口通信。

3．3　外部存儲器和擴展存儲空間的特點

tms320c6211 dsk支持4mbyte（1mbyte×32－bit）同步動態(tài)存儲器（sdram），128kbyte的閃存（flash rom）和存儲器映射的i／o端口。擴展存儲連接器可以支持異步存儲和存儲映射設(shè)備通過子板加在dsk板上（tms320c6211 dsk的擴展存儲器及其接口由2行80針的連接器實現(xiàn)）。其中，外部存儲器sdram設(shè)備的電壓為3．3v，擴展存儲連接器支持3．3v和5v。

3．4　jtag仿真器

tms320c6211 dsk提供了內(nèi)置的仿真器。通過并口或者外部的仿真器xds510實現(xiàn)仿真。tisn74act8990 jtag測試總線控制器（tbc）提供主機對tms320c6211 dsk jatg接口的軟件控制，這樣便可以在沒有外部仿真器的情況下，ccs調(diào)試器仍然可以調(diào)試目標板。

4　tms320c6211 dsk在短波軟件無線電偵察中的應(yīng)用

4．1　方　案

在某系統(tǒng)中采用tms320c6211 dsk、ad6644采集卡和工控機搭建一個寬帶的偵察硬件平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對2mhz～30mhz帶寬內(nèi)的通信信號的全景偵察。如圖3所示。

4．2　工作原理

本方案采用直接中頻采樣、dsp數(shù)字信號預(yù)處理、工控機主處理的程式，完成短波信號的偵察、分選識別。接收機輸出10．7mhz中頻信號，經(jīng)過采集卡進行中頻采樣（所用到的a／d為a／d6644）完成數(shù)據(jù)采集，并通過tms320c6211 dsk的emif（extendedmemory interface，外部存儲器接口）接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，dsp完成數(shù)字信號的fft運算、極值判斷等預(yù)處理部分，并將處理后的數(shù)據(jù)通過并口傳送給主機以便進行分選、識別、顯示的主要處理部分。

4．3　c6211的外部存儲器接口

dsk板上具有與emif相連的外擴展子卡接口，它原本是用來擴展片外存儲器的硬件接口，可以為多種同步和異步存儲器（如sbsram、sdram、sram、rom、fifo）提供無縫接口，由于其數(shù)據(jù)傳輸速度很快（可以高達900mbyte／s），所以，可以用來與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口。emif是外部存儲器和c6211片內(nèi)其它單元的接口，具有很強的接口能力。其數(shù)據(jù)總線寬度為32bits，尋址空間為4gb，可以與目前幾乎所有類型的存儲器直接接口。emif處理的外總線請求有片內(nèi)edmaextended direct mernory access控制器和外部共享存儲器的設(shè)備。對emif的控制是通過設(shè)置emif中的一組存儲器映射寄存器完成的，包括配置各個空間上的存儲器類型，設(shè)置相應(yīng)的接口時序等。當(dāng)emif與異步器件接口時，整個異步接口信號包括＃aoe、＃awe、＃are、ardy四個控制信號。在時序控制上，通過在emif全局控制寄存器和相應(yīng)的cex（x是0～3）空間控制寄存器中進行靈活的參數(shù)配置，完成與不同器件的時序接口。有關(guān)控制位如圖4所示。

4．4　ad6644與c6211 dsk硬件接口設(shè)計

4．5　ad6644與c6211 dsk軟件接口設(shè)計

ad6644與c6211 dsk軟件接口程序完成數(shù)據(jù)從異步fifo向內(nèi)部存儲器的傳輸。當(dāng)主程序發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸命令及fifo向cpu發(fā)出中斷請求時，該程序被調(diào)用。圖6為軟件接口流程圖。

接口軟件在ccs集成環(huán)境下，用tic6x c語言編寫而成。實際完成的ad6644與c6211 dsk接口能實現(xiàn)ad6644與c6211dsk之間30m～50m words／s的數(shù)據(jù)傳遞，這是由c6211的主頻所決定的。事實上，由于c6000系列dsp外部接口的兼容性，可以使用更高主頻的dsp如300mhz，方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。

在以往的信號處理中，我們直接用工控機處理采集下來的數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)進行處理分析的時候發(fā)現(xiàn)當(dāng)信號環(huán)境復(fù)雜，信號密度很大時，工控機處理起來很吃力，性能指標往往達不到我們的要求。為了減輕在信號分選識別過程中pc機處理的負擔(dān)，進一步提高處理信號的適時性，本方案將信號的預(yù)處理部分從中分離出來，交給數(shù)字信號處理器專門進行處理，并將處理后的信號傳送給pc機進行分析，從而大大地減輕了pc機的工作量，讓pc機有更多的時間進行其他細微特征的分析。tms320c6211 dsk的emif接口可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，可以滿足系統(tǒng)的要求。

5　結(jié)束語

今后，dsp將進一步向著低價格、高集成、高速、高性能的方向發(fā)展。伴隨著dsp器件的廣泛應(yīng)用，其相應(yīng)的開發(fā)工具也得到了迅速的發(fā)展，各種形式的dsp開發(fā)工具不斷涌現(xiàn)。使用dsp開發(fā)工具，不僅可以提高程序設(shè)計的效率，而且可以使有較少經(jīng)驗甚至沒有經(jīng)驗的人使用dsp。dsk以其高性能、低價格，為我們學(xué)習(xí)、理解、應(yīng)用dsp提供了可能。