1、 1 引 言DSP 芯片自诞生以来，在短时间内得到了飞速的发展，并已经在社会生活各个 领域得到了广泛的应用。但是，开发应用 DSP 需要高额投资购置 DSP 开发系统和相应的开发软件，这对刚开始学习使用 DSP 的人来说，是难以接受的。德克萨斯仪器公司（TI）开发生产的初学者工具 DSK（DSPStarter Kit ），是为初学者进行 DSP 编程练习而提供的一套廉价的实时软件调试工具。它的特点是功能全，价格低，代码编译速度快，使用简单。DSK 可以与 PC 机进行通信，在 PC 上进行编译、汇编，连接之后的程序可以通过串口或并口下载到 DSK 上 DSP 芯片的内部 RAM 执行。为了方便
2、存储器等硬 件资源的扩展，并形成用户 DSP 系统，DSK 还将 DSP 芯片的数据与地址相应的控制信号引出。DSK 的特点决定了它非常适合初次接触 DSP 的人员去掌握 DSP，以及在系统设计阶段评估 DSP 的性能。TI 公司目前的 DSK 产品可以支持C3x、 C5x、 C54x、C6211 和 C6711。 TMS320 C6211 DSK 基于 C6000 系列中低价位的片种 TMS320C6211，它不仅能使开发人员熟悉 C6000DSP，而且其功能还足够用于网络、通信、图像处理等 具体应用的开发，因而具有极高的性价比。2 TMS320C6211 DSK 的结构21 硬 件TMS3
3、20C6211 DSK 是一块大约长 21cm、宽 12cm、高 2cm 的开发板。硬件结构如图 1 所示。核心采用定点运算芯片 TMS320C6211，工作于 150MHz 时 钟，峰值性能为 1200MIPS，它是 DSP 业第一片使用了两级内部高速缓存（Cache）的DSP（L1 Cache 8Kbyte L2 Cache 64Kbyte），内部 RAM 共 72Kbyte。DSK 的供电电源为 5V 的直流电源。TMS320C6211 DSK 是一块通过并口与 PC 机相连的板卡。板上包括：一个150MHz 的 C6211 DSP，峰值性能为 1200MIPS；双时钟，CPU 工作在
4、150MHz，外部存储器接口（EMIF）工作在 100MHz；并行接口与 PC 机标准的并口对 接；4Mbyte 外部 SDRAM 和 128Kbyte 外部闪式存储器（Flash Memory），用于存储外部程序和数据；TI 的 TLC320AD535 16 位数据转换器（ Data Converter）；TI 的TPS56100 电源管理器件（ Power Manager Device）提供 18V 和 33V 的直流电；JTAG 控制器，用于仿真和调试；用于外部扩展子卡的接口（Expansion Daughter Card Interface）。22 软 件TMS320C6211 DSK
5、 配有代码产生工具、代码编辑调试工具 Code ComposerDebugger 和其他 DSK 支持软件（闪存支持软件、样例程序和 DSK 功能测试软件）。3 TMS320C6211 DSK 的特点31 TMS320C6211 的特点311 采用改进型的哈佛结构为了实现信息处理的高速化，提高使用的灵活性，TMS320C6211 采用改进型的哈佛结构，其主 要特点是程序和数据具有独立的存储空间，有着各自独立的程序总线和数据总线。可以同时对数据和程序进行寻址，这大大地提高了数据处理的能力。改进的哈佛结 构允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性。另外，指令可以存储
6、在高速缓存器（Cache）中，省去了从存储器中读取 指令的时间，大大提高了运行速度。 312 采用流水线操作流水线操作是 DSP 实现高速度、高效率的 关键技术之一。只有在充分发挥作用的情况下，才可能达到最好性能。TMS320C6211 的流水线与以前的 C3x 和C54x 相比，有非常大的优势。主要表 现在：简化流水线的控制以消除流水线互锁；增加流水线的深度来消除传统流水线结构在取指、数据访问和乘法操作上的瓶颈；取指、数据访问分为多个阶段，使得 芯片可以高速访问存储空间。TMS320C6211的流水线分为 3 个阶段：指令读入（取指）、解码和执行，共 11 级。313 特殊的硬件结构乘法运算
7、和加法运算在数字信号处理的算法中使用非常频繁。在通用的微处理器中，乘法运算是通过执行一串指令 实现的，需要占用许多指令周期，影响处理速度。而 DSP 中，设置了硬件乘法器和 MAC（乘法并累加），这些操作往往可以在单周期内完成，从而大幅提高了 DSP 进行乘法和累加运算的速度。在TMS320C6211 中采用两个硬件乘法器实现乘法运算，只需要一个指令周期,大大提高了信号处理速度。此 外，TMS320C6211 内部的各种数据寄存器、移位寄存器等硬件结构，确保了 DSP 算法的快速性。314 特殊的 DSP 指令系列和丰富的寻址方式TM S320C6211 的另一个重要特征是有一套专门为数字信号
8、处理而设计的指令 系统。这些指令包括 32bit 整型乘法、双字读取等。此外，TMS320C6211 丰富的寻址方式也使信号处理算法的实现变得非常容易。32 模拟接口电路（AIC）的特点TMS320C6211 DSK 板包括双通道语音数据编解码器。这个模拟接口电路（AIC）有以下特性：16 位的信号处理能力；独立的语音和数据通道，只有语音通道利用在 DSK 板上；8kHz 的采样速率；可编程的增益放大器；60 带有可编程放大器的耳机；支持立体声介质带偏压的麦克风；一个 35mm（18 英寸）单麦克风插 孔；一个 35mm（18 英寸）立体耳机插孔。图 2 示出了 TMS320C6211 DSK
9、 模拟接口电路结构图。 TITLC320AD535 是一种所需外部器件最少的廉价数据转换器。其中 C6211 McBSP0 负责与模拟接口电路（AIC）语音通道实现串口通信。33 外部存储器和扩展存储空间的特点TMS320C6211 DSK 支持 4Mbyte（1Mbyte32bit）同步动态存储器（SDRAM），128Kbyte 的闪存（Flash ROM ）和存储器映射的 IO 端口。扩展存储连接器可以支持异步存储和存储映射设备通过子板加在 DSK 板上（TMS320C6211 DSK 的扩展存储器及其接口由 2 行 80 针的连接器实现）。其中，外部存储器 SDRAM 设备的电压为 33
10、V，扩展存储连接器支持 33V 和 5V。34 JTAG 仿真器TMS320C6211 DSK 提供了内置的仿真器。通过并口或者外部的仿真器XDS510 实现仿真。TISN74ACT8990 JTAG 测试总线控制器（TBC）提供主机对TMS320C6211 DSK JATG 接口的软件控制，这样便可以在没有外部仿真器的情况下，CCS 调试器仍然可以调试目标板。4 TMS320C6211 DSK 在短波软件无线电侦察中的应用41 方 案在某 系统中采用 TMS320C6211 DSK、AD6644 采集卡和工控机搭建一个宽带的侦察硬件平台，在此基础上实现对 2MHz30MHz 带宽内的通信信号
11、的全景侦察。如图 3 所示。42 工作原理本方案采用直接中频采样、DSP 数字 信号预处理、工控机主处理的程式，完成短波信号的侦察、分选识别。接收机输出 107MHz 中频信号，经过采集卡进行中频采样（所用到的 AD 为 AD6644）完成数据采集，并通过TMS320C6211 DSK 的 EMIF（ExtendedMemory Interface，外部存储器接口）接口实现数据传输，DSP 完成数字信号的 FFT 运算、极值判断等预处理部分，并将处理后的数据通过并口传送给主机以 便进行分选、识别、显示的主要处理部分。43 C6211 的外部存储器接口DSK 板上具有与 EMIF 相 连的外扩展
12、子卡接口，它原本是用来扩展片外存储器的硬件接口，可以为多种同步和异步存储器（如SBSRAM、SDRAM、SRAM 、ROM 、FIFO）提 供无缝接口，由于其数据传输速度很快（可以高达 900Mbytes），所以，可以用来与高速模数转换器接口。EMIF 是外部存储器和 C6211 片内其它 单元的接口，具有很强的接口能力。其数据总线宽度为 32bits，寻址空间为 4GB，可以与目前几乎所有类型的存储器直接接口。EMIF 处理的外总线请求 有片内 EDMAExtended Direct Mernory Access 控制器和外部共享存储器的设备。对 EMIF 的控制是通过设置 EMIF 中的一
13、组存储器映射寄存器完成的，包括配置各个空间上的存储器类型，设置 相应的接口时序等。当EMIF 与异步器件接口时，整个异步接口信号包括AOE 、AWE、ARE 、ARDY 四个控制信号。在时序控制上，通过在 EMIF全局控制寄存器和相应的 CEx（x 是 03）空间控制寄存器中进行灵活的参数配置，完成与不同器件的时序接口。有关控制位如图 4 所示。44 AD6644 与 C6211 DSK 硬件接口设计因为 TMS320C6211 DSK 与外设之间没有专门的高速接口，它只有一个用于扩展外部存储器的外部存储器接口（EMIF），所以，只能通过充分利用 EMIF 的扩展功能，在 AD6644 与 E
14、MIF 之间建立一个接口，实现数据的高速传输。接口采用异步先进先出存储器（FIFO）形式。这是因为 AD6644 的对外数据输出和相应 接口是一种主（Master）的形式，它的输出控制信号只有数据准备（Ready）一个，运用 FIFO 可以大大减少接口控制逻辑的复杂性。另外，FIFO 可以向 EDMA 发出中断信号，因而实现数据传输触发的多样性。图 5 为异步 FIFO 接口框图。45 AD6644 与 C6211 DSK 软件接口设计AD6644 与 C6211 DSK 软件接口程序完成数据从异步 FIFO 向内部存储器的传输。当主程序发出数据传输命令及 FIFO 向 CPU 发出中断请求时
15、，该程序被调用。图 6 为软件接 口流程图。接口软件在 CCS 集成环境下，用 TIC6x C 语言编写而成。实际完成的AD6644 与 C6211 DSK 接口能实现 AD6644 与 C6211DSK 之间 30M50M wordss 的数据传递，这是由 C6211 的主频所决定的。事实上，由于 C6000 系列DSP 外部接口的兼容性，可以使用更高主频的 DSP 如 300MHz，方便地实现系统的升级。在以往的信号处理中，我们直接用工控机处理采集下来的数据，在对数据进行处理分析的时候发现当信号环境复杂，信号密度很大时，工控机处理起来很吃力，性能 指标往往达不到我们的要求。为了减轻在信号分
16、选识别过程中 PC 机处理的负担，进一步提高处理信号的适时性，本方案将信号的预处理部分从中分离出来，交给数 字信号处理器专门进行处理，并将处理后的信号传送给 PC 机进行分析，从而大大地减轻了 PC 机的工作量，让 PC 机有更多的时间进行其他细微特征的分析。 TMS320C6211 DSK 的 EMIF 接口可以实现数据的高速传输，可以满足系统的要求。5 结束语今后，DSP 将进一步向着低价格、高集成、高速、高性能的方向发展。伴随着 DSP 器件的广泛应用，其相应的开发工具也得到了迅速的发展，各种形式的 DSP 开发工具不断涌现。使用 DSP 开发工具，不仅可以提高程序设计的效率，而且可以使有较少经验甚至没有经验的人使用 DSP。DSK 以其高性能、低价 格，为我们学习、理解、应用 DSP 提供了可能。 参考文献1 王念旭编著DSP 基础与应用系统设计北京：北京航空航天大学出版社，20012 任丽香，马淑芬，李方慧TMS320C6000 系列 DSPs 的原理与应用北京：电子工业出版社，20003 赵训威基于 TMS320C6200 系列 DSP 芯片的应用与开发北京：人民邮电出版社，2002 4 郑春龙DSK 的特点及其应用技术电子技术应用， 1998（11）
