TMS320VC5402在汽車防撞警示雷達中的應用

近十幾年來，美國、日本和歐洲多家著名汽車公司投入巨額資金，先后研制成功了24GHz、60GHz、76.5GHz三種頻率的單脈沖和調頻連續波兩種體制的汽車防撞雷達系統。這兩種體制的雷達系統已經在高檔轎車中應用了，但沒有廣泛普及。

　　近年來價格低廉的高性能DSP芯片的出現極大地推動了世界電子產品的發展，使得低成本高性能的汽車防撞雷達的實現和普及成為可能。本文提出用高性能DSP芯片TMS320VC5402擔任數字信號處理任務、CPLD完成控制和接口邏輯、單片機AT89C51提供人機通道和其余協調工作的汽車防撞警示雷達信號處理部分的原理方案，并簡要介紹其實現電路和系統結構。

　　1 TMS320VC5402簡介

　　TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點DSP芯片中的新產品它集中了此系列早期產品的優點，并提供了許多新的功能，開發和使用更加方便。C5402具有靈活的指令系統和操作性能，它可選擇助記符指令或算術指令作為編程指令，同時支持匯編語言和C語言的單獨或混合編程。C5402采用改進的Harvanl處理結構，指令流水線操作。計算和處理速度很高，系統單指令周期可達到10ns。在片內提供16k的RAM用作程序和數據存儲，其最大可擴展尋址空間為1M字節。C5402提供的McBSP串口和DAM數據傳送方式極大地方便它在通信領域的應用和開發。C5402由于其高性能價格而成為當前語言和靜態圖象處理和主流產品：

　　(1)運算速度快。指令周期為10ns，運算能力為100 MIPS。

　　(2)強大的尋址能力。1M×16位最大可尋址外部存儲空間，內置16K×16位RAM，4K×16位ROM。

　　(3)優化的CPU結構。內部有1個40位的算術邏輯單元，2個40位的累加器，2個40位的加法器，1個17×17的乘法器和1個40位的桶形移位器。有4條內部總線(三條16位數據存儲器總線和一條程序存儲器總線)和2個地址產生器。

　　(4)智能外設。除了標準的串行口和時分復用(TDM)串行口外，TMS320VC5402還提供了自動緩沖串行口BSP和與外部處理器通信的HPI接口。BSP可提供2K字數據緩沖的讀寫能力，從而降低了處理器的額外開銷，BSP的最大數據吞吐量為100Mbit/s，即使在IDLE方式下，BSP也可以全速工作。HPI可以與外部標準的微處理器直接接口。

　　(5)低功耗方式。TMS320VC5402內核電源1.8V，IO電源3.3V，三個低功耗方式(IDLE1、IDLE2和IDLE3)可以節省DSP的功耗?熏特別適合電池供電系統。

　　(6)體積小。144腳LQFP封裝。

　　(7)開發方便。JTAG掃描仿真接口。

　　JTAG最初是用來對芯片進行測試的，JTAG的基本原理是在器件內部定義一個TAP(Test Access Port;測試訪問口)通過專用的JTAG測試工具對進行內部節點進行測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG接口串聯在一起，形成一個JTAG鏈，能實現對各個器件分別測試。現在，JTAG接口還常用于實現ISP(In-System Programmable#0;在線編程)，對FLASH等器件進行編程。

　　TMS320VC5402以其獨有的高性能、低功耗和低價格優勢，在一推出就受到業內用戶的普遍歡迎，這也是我們選擇它作為該汽車防撞警示雷達的數字信號處理器的主要原因。

　　2 防撞雷達設計思想及性能參數簡介

　　該汽車防撞警示雷達的主要設計思想，是考慮到迎面相撞和追尾等惡性交通事故往往發生在路況復雜、能見度差、駕駛員疲勞的情況下，所以其最主要的設計目的是及早發現前方有潛在危險的目標，并及時報警以提醒駕駛員做出相應的處理動作。由于在汽車行駛過程中，多普勒傳感器接收到的信號十分復雜，要使之能在很小的視域里對汽車前方的多個目標進行檢測、分類、跟蹤，并做出判斷、報警，必須進行大量復雜的實時數字信號處理運算，因此我們選用高性能DSP芯片TMS320VC5402來完成這一系列復雜的算法;同時，為了提高系統的靈活性和可靠性，我們采用CPLD器件來完成系統所需要的各種控制和接口功能。

　　該雷達的主要技術參數如下：

　　(1)屬于全天候型警示雷達系統，在霧、雨、雪、夜等各種惡劣的氣象環境和復雜的路況條件下均可正常工作。

　　(2)工作波段：微波或毫米波。

　　(3)發射機類型：耿氏二極管。

　　(4)發射機輸出功率：20mW。

　　(5)天線水平波束寬度：6°。

　　(6)作用距離：200m。

　　(7)更新速率：20次/秒。