ADSP2189M在船舶自動識別系統開發中的應用

摘要：本文介紹了ADSP2189M芯片在AIS船舶自動識別系統開發中的應用。分析了ADSP2189M芯片的外部硬件連接和內部軟件的設置，以及各種片上資源的應用，針對不同的通訊方式采用不同的連接模式，并實現了IDMA方式與上位機完成啟動和通訊。
關鍵詞： ADSP2189M ；AIS系統；ITU-R M.1371協議
引言
AIS系統是海上移動VHF波段采用TDMA技術交換數據的一種避碰系統，是國際海事組織規定每條船只必須安裝的設備之一，產品開發基于國際海事組織頒布的ITU-R M1371協議。在開發中采用ADSP2189M作為其數據處理平臺，完成各種數據處理，轉換，時隙的劃分，網絡登陸和維護等算法，實現其大部分的主要功能。系統的模式如圖1所示。
由電臺在161.975MHz和162.025MHz的兩個頻點上接收GMSK信號,經GMSK調制解調芯片把模擬數據轉換成數字信號,數據流通過上位機完成對正確數據的判定,并且刪去數據段的起始、填充和結束位,把數據通過并行口發往DSP,DSP完成對接收到數據的處理與分析,建立整個海域的時隙表,完成TDMA的網絡登陸、維護,把相關的數據再以不同格式發送到不同的串口輸出,按照ITU-R M.1371協議,以ITDMA(增量時分多址)方式接入網絡,以SOTDMA(自控時分多址)方式連續運行,從而達到整個網絡的TDMA完整性。因此,信號處理單元在系統中處于重要的位置。

圖1  DSP與外部設備接口

ADSP2189M芯片
ADSP2189M芯片是一種定點DSP，其指令周期為13.3ns,運行速度可達75MIPS。處理器包括算術/邏輯單元(ALU)，乘法/累加器(MAC)和桶狀移位器。存儲器采用哈佛結構，有48K的PRAM和32K的DRAM。兩個SPORT同步串口,一個定時器以及主機接口可以和主機處理器直接相連。DMA接口包括內部DMA接口(IDMA)和字節DMA接口(BDMA)。

AIS系統中2189M的硬件設計
部分電路如圖2所示。
?芯片外接33M的晶體，其內部自動倍頻到66M；
?一個同步串口SPORT與外部的MCU相連，引腳要接上拉電阻；
?把SPORT1設置成第二種工作模式，并用軟件把I/O口模擬UART，與MAX232芯片連接，數據送往簡易顯示；
?采用IDMA方式與MCU相連，16條并口線連接，啟動模式設置為IDMA方式，其4個MODEA~D設置分別為1，0，1，0；
?完成IDMA引導裝載的步驟如下；
PWD、EBR、BR、ERSET四個調試引腳必須外接上拉電阻；
最后寫PM(0X0000)的值，程序開始自動執行。

圖2 AIS系統的部分電路圖 

圖3 串口接收時序圖

圖4 時隙劃分圖

ADSP2189M接口的軟件設計
Sport0的設置
采用同步串口與MCU通訊
DM(0X3FF6)—串口控制寄存器設置如表1所示。
表1中0~3：接收發送字長，我們定義為16位字長，設置為1111。6~7：幀同步信號電平，為0，高電平有效。8~9:幀同步信號源，為1，內部產生幀同步信號。10~11:成幀方式，為1，第二成幀方式。12~13:幀同步，為0，發起通訊必須要幀同步信號，以后不再考慮幀同步信號。14:SCLK的產生方式，為1，內部產生串行時鐘。
DM(0X3FF5)—串口時鐘分頻系數寄存器dm(sclkdiv)
在ADSP2189芯片中，采樣率與分頻數之間的關系如下式F(sclk)=f(clkout)/(sclkdiv+1)/2
其中，F(sclk)表示運行時鐘，F(clkout)表示外接晶振的輸出時鐘，sclkdiv表示分頻數，即存儲器應該賦予的值。
當控制寄存器設置好以后，串口接收時序如圖3所示，接收到的數據放在接收緩存區，每接收完一組數據，寫一次接收標志位，主程序定期檢測標志位，當檢測到標志位變化時，調用接收處理子程序。
Sport1和timer的設置
由于DSP要輸出數據到簡易顯示，通過UART口相連接，因此把Sport1設置為第二種工作模式(如表2所示)。
DM(0X3FFF)—系統控制寄存器(如表3所示)。
表3中，12：SPORT0的使能，設置為1。11：SPORT1的使能，設置為1。10：SPOER1的功能選擇，設置為0。
用I/O口模擬UART，以9600波特率采樣，內部定時中斷產生速率為3