基于ISA总线的通用多DSP目标系统

2019-11-03 10:24:32

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供稿：网友

庞雄昌，楼顺天

西安电子科技大学电子工程学院　陕西西安　710071

　　摘　要：基于ISA总线的通用多DSP（数字信号处理器）目标系统，采用6片定点ADSP2181实现对2路采集数据的处理，目标系统板的地址可从2E8H～366H中选择。DSP与ISA总线和A／D转换器之间的时序控制由FPGA完成，编写的下载软件完成DSP程序和数据的加载。目标系统具有编程简单、操作方便、使用灵活的特点。

　　关键词：ISA总线；DSP；FPGA；A／D转换器

　　1　概　述

　　随着大规模集成电路水平的发展，以数字信号处理器（Digital Signal PRocess，DSP）为基础的实时数字信号处理技术正在迅速发展，现已广泛应用于图像处理技术、语声处理、智能化仪表、生物医学与工程、通信、自动控制等领域。由Analog Device公司生产的ADSP是应用非常广泛的一类DSP，其典型产品有定点的ADSP2181和浮点的ADSP21060。在许多实际系统中，需要采用多片DSP级联的方式进行处理。因此，ADSP2181经常经级联后用在实际系统中，我们设计了基于ISA总线的通用多DSP目标系统，这种系统可以用于早期研发及各种算法的硬件平台，他对缩短实际系统开发周期、项目预研等都有重要意义和应用价值。

　　2　通用多DSP目标系统的构成

　　通用多DSP目标系统由6片ADSP2181、2片A／D 变换器以及实现逻辑功能的FPGA组成，其原理框图如图1所示。

　　（1）处理系统

　　整个处理系统由6片DSP构成，他完成对2路模拟信号的采集和数据处理。本系统采用的是AnalogDevice公司较为典型的定点DSP系列ADSP2181，相邻2片DSP之间的串口数据的发送与接收、帧同步信号的发送与接收分别对应相连，数据的传输采用自动缓冲的方式。

　　（2）系统输入

　　系统输入的模拟信号由2路精度为12 b的串行A／D变换器完成，采样率最高达400 kS／s，输入模拟量为单极性（0～2．5 V）信号。模拟信号经A／D变换器后以串行方式送入第1片DSP。

　　（3）时序控制

　　系统时序控制由FPGA（Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列）实现，系统采用Altera公司的FPGA芯片EPF10K10，其实现的主要功能有：

　　①产生ISA总线对各片DSP访问的地址译码与控制；

　　②产生通过IDMA端口访问DSP所需的控制信号

　　③产生各个DSP的复位信号；

　　④产生满足A／D转换器时序要求的控制信号CLK（串口时钟）和CONV（转换控制）。

　　另外，FPGA还完成了DSP与ISA总线之间数据传输所需的控制时序，有效地保证了数据传输的可靠性。

　　3　通用多DSP目标系统的硬件设计

　　（1）目标系统的地址分配与实现

　　每块DSP目标板只占用一组端口地址，每组地址共4个：数据端口、地址端口、复位端口和控制端口。组起始地址通过4 b跳线开关加以选择，设开关值为n，则板卡起始地址为360－4×n（记作port），其他3个端口地址分别为port＋2，port＋4，port＋6。在FPGA中采用如图2所示的逻辑，实现了目标系统板端口地址的动态分配。

　　数据端口port　用于实现对DSP内部存储器的读写操作，完成DSP与上位机之间的数据传输。

　　地址端口port＋2　用于提供对DSP进行读写操作时DSP内部程序存储区（PM）或数据存储区（DM）的起始地址。

　　复位端口port＋4　用于对DSP进行复位操作，实现对DSP的软复位。

　　控制端口port＋6　用于选择要操作的DSP。

　　（2）控制信号的形成

　　目标板上6片DSP占用同一端口地址，系统工作时，可以对任意DSP的任一数据区进行读写操作。对DSP的片选信号是通过对控制端口的操作来实现的。当A2A1＝11时，对应于DSP的控制端口，这时数据线的低3位（DATA［2．．0］）用于指定6个DSP中的一个。

　　4　下载软件设计

　　ADSP2181片内集成了一个可以访问其内部存储器的16 b IDMA端口，主机通过此端口可以访问ADSP2181片内的程序存储器和数据存储器的任一单元，实现对DSP下载文件、传输数据等操作，这一过程是通过上位机对DSP的IDMA端口的操作来完成的。本文设计了基于VB的通用多DSP目标系统的下载软件，通过上位机对目标系统进行各种操作。

　　（1）端口选择　选择一组端口地址，他应与目标板的端口地址相一致；

　　（2）处理器选择　选择所要进行读写操作及下载的处理器号（1＃～6＃）；

　　（3）下载文件选择　选择要加载到指定DSP的程序；

　　（4）下载　执行下载操作，并自动检查加载是否成功，若不成功，则重新加载；

　　（5）读处理器选择　调用读处理器模块，读选定处理器的指定单元的内容；

　　（6）写处理器选择　调用写处理器模块，在所选的处理器的指定单元写入数据。

　　5　结　语

　　通用多DSP目标系统，在地址分配上充分考虑到了ISA总线和定点ADSP2181的特点，采用地址的动态分配技术，有效地节省了系统的资源。下载软件可以对1片或多片DSP进行文件下载、读、写等操作，极大地增强了系统的通用性与灵活性。该系统可用于各种算法的硬件平台和早期研发，具有较高的应用价值。

　　参考文献

　　［1］　吴敏渊，金伟正，胡志雄，等．ADSP系列数字信号处理器原理［M］．北京：电子工业出版社，2002．

　　［2］　Stefan Sjholm，Lennart Lindh．用VHDL设计电子线路［M］．边计年，薛宏熙译．北京：清华大学出版社，2000．

　　［3］　黄正谨，徐坚，章小丽，等．CPLD系统设计技术入门与应用［M］．北京：电子工业出版社，2002．

　　［4］　王永山，杨宏五，杨婵娟．微型计算机原理与应用［M］．西安：西安电子科技大学出版社，1999．

　　
摘自《现代电子技术》　

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