基于PCI總線數(shù)字信號處理機的硬件設(shè)計(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，體積更小，開發(fā)成本更低，性價比更高的信號處理機。并廣泛地應(yīng)用于信號處理、通信、語音、圖像和軍事等各個領(lǐng)域。

　　TS101S介紹

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

　　ADSPTS101S有強大的鏈路口傳輸功能，每個鏈路口傳輸速度已達到250Mbyte/S。總的鏈路數(shù)據(jù)率達1Gbyte/S(4個鏈路口)，已經(jīng)超過了外部口的傳輸速率(800Mbyte/S)。

　　信號處理機的硬件結(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、邏輯控制，時鐘分配和數(shù)據(jù)傳輸五大模塊。以DSP為核心處理單元的信號處理機是以PCI插卡的形式直接插入計算機的PCI總線插槽中。信號處理機通過PCI接口芯片與PCI總線連接，其功能是實現(xiàn)PC機與信號處理機之間數(shù)據(jù)傳輸和存儲。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：

• 　　*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。
• 　　*帶有片上時鐘。