dsp在實(shí)時(shí)信號(hào)模擬器中的應(yīng)用

1、DSP在實(shí)時(shí)信號(hào)模擬器中的應(yīng)用通信、雷達(dá)等數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，信號(hào)模擬器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。模擬器用來(lái)模擬實(shí)際工作過(guò)程中信號(hào)處理系統(tǒng)的各種輸入信號(hào)，從而方便了系統(tǒng)調(diào)試?？梢岳矛F(xiàn)有儀器模擬這些信號(hào)，也可以設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的模擬器。這兩種方法各有特點(diǎn)：儀器模擬省去了模擬器的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程，比較方便；但有時(shí)現(xiàn)有儀器并不能完全滿(mǎn)足系統(tǒng)測(cè)試的要求，另外有些儀器的價(jià)格相當(dāng)昂貴（專(zhuān)用的信道仿真設(shè)備一般在24000到500000美元之間[1]）。因此

2、，在信號(hào)模擬的方法上應(yīng)視實(shí)際情況而定：對(duì)于ADC這樣輸入信號(hào)比較簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以利用任意波形發(fā)生器這些測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試；而對(duì)需要多輸入或輸入信號(hào)種類(lèi)比較多的系統(tǒng)一般需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的模擬器。一般來(lái)說(shuō)，能用容易得到儀器完成的信號(hào)模擬不需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用模擬器。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP、FPGA的性能得到很大提高的同時(shí)，其價(jià)格也在下降。因而，使DSP、FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。另外，支持即插即用的USB總線技術(shù)，可以方便地完成與計(jì)算機(jī)

3、的連接。本文利用DSP、FPGA完成了一個(gè)基于USB總線的可編程信號(hào)模擬器，該模擬器可以應(yīng)用到雷達(dá)、通信等領(lǐng)域，尤其是無(wú)線個(gè)人網(wǎng)（WPAN）方面。本文首先介紹模擬器所能完成的功能；接下來(lái)將對(duì)該模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹；在第三部分，詳細(xì)介紹各部分硬件的功能；在第四部分，介紹各部分軟件結(jié)構(gòu)；最后各該模擬系統(tǒng)的性能指標(biāo)，以及模擬WPAN信號(hào)的方法。1模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能本模擬器的核心處理芯片采用TI的TMS320VC5

4、402，該芯片是一款性?xún)r(jià)比較高的16bits定點(diǎn)DSP處理器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該模擬器由4個(gè)外部接口：USB接口、雙路模擬輸出接口、數(shù)字量輸出接口、用戶(hù)可編程輸出接口等。其中USB接口負(fù)責(zé)模擬器與計(jì)算機(jī)之間的通信，接收PC發(fā)送來(lái)的命令，向PC發(fā)送模擬器狀態(tài)等；雙路模擬數(shù)字量輸出接口以不同的方式將模擬結(jié)果送出系統(tǒng)；用戶(hù)可根據(jù)自己的需要編程產(chǎn)生一些自定義本模擬器中兩個(gè)DSP的外圍器件的譯碼由一片CPLD完成。該CPLD根據(jù)DSP的PS、

5、DS、IS、MSTROB、IOSTROB、WR、以及地址線譯碼得到外圍器件（USBN96023、FIFO、RAM）的片選、讀寫(xiě)等信號(hào)。輸出接口部分的FPGA負(fù)責(zé)完成對(duì)DAC、及FIFO的控制，產(chǎn)生他們需要的片選、讀寫(xiě)、時(shí)鐘等信號(hào)。模擬器中采用alteral公司的FPGA，在該器件中設(shè)計(jì)了多個(gè)PWM輸出控制器、多個(gè)數(shù)字量輸出控制寄存器。DSP2可以按照訪問(wèn)USBN96023的方式訪問(wèn)FPGA，對(duì)FPGA內(nèi)部的寄存器進(jìn)行操作。從而進(jìn)行PWM

6、和數(shù)字量輸出。此外用和還可以根據(jù)自己的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。alteral公司的FPGA由多種在線可編程方式，為了方便用戶(hù)升級(jí)，我們采用8位并行加載方式。用戶(hù)生成的下載文件經(jīng)USB口傳送給DSP1，由DSP1經(jīng)過(guò)其總線下載導(dǎo)FPGA中。從而減少了利用EPROM、JTAG等其他方式加載時(shí)，對(duì)硬件進(jìn)行的EPROM燒寫(xiě)、插拔等其他操作。對(duì)編程時(shí)FPGA和模擬器正常使用時(shí)一樣，無(wú)需對(duì)硬件進(jìn)行操作，做到了完全在線編程。2.42

7、.4DACDAC模擬輸出模擬輸出本模擬器采用AD公司的8Bit雙路發(fā)射機(jī)用DACAD9709作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。該芯片的最大轉(zhuǎn)換速率可達(dá)125MSPS，可以應(yīng)用到通信、基站、數(shù)字合成、三維超聲等領(lǐng)域。AD9709的數(shù)字輸入端有雙路并行、交織輸入兩種模式。我們采用能充分利用數(shù)據(jù)帶寬的雙路并行輸入方式。AD9709模擬輸出為兩路差分信號(hào)，運(yùn)放AD8041完成差分轉(zhuǎn)單端。其功能框圖如下：3軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)本模擬器的軟件包括DSP和FPGA兩部分