DSP完成的实时信号模拟器

模拟器中采用alteral公司的FPGA，在该器件中设计了多个PWM输出控制器、多个数字量输出控制寄存器。DSP2可以按照访问USBN9602/3的方式访问FPGA，对FPGA内部的寄存器进行操作。从而进行PWM和数字量输出。此外用和还可以根据自己的要求设计相应的功能，以满足不同用户的要求。alteral公司的FPGA由多种在线可编程方式，为了方便用户升级，我们采用8位并行加载方式。用户生成的下载文件经USB口传送给DSP1，由DSP1经过其总线下载导FPGA中。从而减少了利用EPROM、JTAG等其他方式加载时，对硬件进行的EPROM烧写、插拔等其他操作。对编程时FPGA和模拟器正常使用时一样，无需对硬件进行操作，做到了完全在线编程。

2.4 DAC模拟输出

　　本模拟器采用AD公司的8-Bit双路发射机用DAC AD9709作为数模转换芯片。该芯片的最大转换速率可达125MSPS，可以应用到通信、基站、数字合成、三维超声等领域。AD9709的数字输入端有双路并行、交织输入两种模式。我们采用能充分利用数据带宽的双路并行输入方式。AD9709模拟输出为两路差分信号，运放AD8041完成差分转单端。其功能框图如下： 　　

3 软件结构

　　本模拟器的软件包括DSP和FPGA两部分。DSP1软件包括：USB控制，数据接收、处理、传输，FPGA配置，DSP2的引导等工作。DSP2软件相对较少，DSP1送来的数据进行处理，将处理后的数据送到各接口处，并控制各接口的工作状态。FPGA完成数字、模拟各接口的具体控制。图3为两个DSP的程序流程。

图3　两个DSP的程序流程

　　系统引导方式（Bootloader）。TMS320VC5402本身提供多种引导方式：HPI、串行EEPROM、并口、标准串口（McBSP0、McBSP1）、及IO 引导方式等。该系统的程序存放在FLASH中，该FLASH由DSP1访问。因此，DSP1采用并口引导，DSP2采用McBSP0 引导。在系统启动时，首先DSP1从并口将FLASH中的对应程序引导到DSP1的程序存储空间中，并执行相应程序。接着，DSP1从FLASH中读取DSP2的程序，将该数据经McBSP口传送给DSP2的McBSP0，对DSP2进行引导。在两片DSP引导、及运行过程中，利用BIO和XF引脚进行握手，从而对整个系统的运行进行同步和协调。

　　DSP1的处理流程如图3中左图所示，DSP1完成除了完成上面提到的两个DSP的引导外。还要完成USB控制、控制FPGA、处理数据、向DSP2传输数据。DSP1根据USBN9602/3的中断信号，读取USB的状态，判断，进行相应的控制（其中自然包括USB的枚举过程）。两个DSP之间由BIO和XF引脚进行握手，是并行系统的握手信号，对整个程序的协调执行进行同步。

　　DSP2根据DSP1发送的命令，对数据进行相应处理，并向FPGA发送控制字，调整FPGA的状态。由FPGA控制DAC、数字、PWM等接口的工作。

4 应用

综上所述，该模拟器具有数字模拟输出接口，可以方便地和PC及进行连接控制。其性能较高，最高输出带宽可达50MHz。该模拟器经编程可以满足雷达、通信等领域应用的要求。下面以其在信道实时仿真中的应用，说明其应用过程。

信道仿真在通信系统设计中必不可少的，因此设计一个WPAN信道实时仿真系统具有一定的实用价值。WPAN有着广阔的前景，目前802.15.4标准尚未确定，商

用设备没有出现。尚处于开发研制阶段，而对于系统性能的调试、测试来说，信道实时仿真至关重要。我们知道，WPAN的数据率一般不大，在Kbps量级，也就是说信道仿真系统的数据吞吐率和数据处理量将不会太大。

　　该模拟器DSP1通过USB接收PC机发送来的MAC数据，DSP1种的发射机程序完成对数据的编码调制，产生相应的波形数据；该数据经过FIFO传送到DSP2，DSP2的信道模型程序模拟WSSUS信道处理数据，并向FPGA发送控制字，调整DAC的工作状态，经FIFO将波形数据送到模拟和数字输出接口。另外，用户自定义接口，模拟用户的特定的信号，可以和一些其他电路模块进行连接，以满足其他需要。例如，连接上RF模块就可以将波形数据发送到对应的无线信道等等。

5 结论

　　利用DSP+FPGA完成的模拟器具有良好的实用性和可编程性，适合雷达、通信等不同领域的应用。USB接口，可以利用PC机方便地进行通信和数据分析。多种输出接口模拟、数字、用户自定义接口更加扩展了应用领域。 　　

参考文献

　　[1] Wickert, M.A.; Papenfuss, J.; Implementation of a real-time frequency-selective RF channel simulator using a hybrid DSP-FPGA architecture。Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 49 Issue: 8 , Aug. 2001 Page(s): 1390–1397。

[2] TMS320VC5402 fixed-point digital signal proces