以DSP为核心的无线定位系统的方案设计

无线定位技术是利用无线信号来判定某一半径范围内无线信号发射终端物理位置的一种方法。移动通信网络中移动终端的定位方法可分为两大类：一类是基于手机的定位方法，通过在每个移动终端（如手机）内部安装微型GPS接收器进行定位。另一类是基于网络的定位方法。这种方法与基于移动终端的定位方法正相反，该方法根据移动终端发出的信号到达基站的参数，如到达时间（TOA）参数、到达角度（DOA）参数等进行定位。基于网络定位的方法需要用到阵列天线，阵列天线传感器接收到的无线信号经过前端预处理进行放大、取噪，然后进行模数转换，最后DSP对接收数据进行处理得到方向估计。

因为TMS320VC5402（以下简称C5402）内部没有集成A/D，因此在数据采集时需要使用A/D转换芯片，A/D芯片与C5402的接口设计成为一个重要的问题。为了充分利用C5402所提供的多通道缓冲串口资源，简化系统设计，本系统利用两片C5402来完成四路数据采集，大大提高了串口工作效率。TMS320C54x系列DSP芯片只有同步串口，通常只能用于与具有同步通信接口的外设进行通信。本系统中采用TI公司的的异步通信芯片TL16C550C完成数据的串/并、并/串变换，实现DSP与PC机的高速串行通信。本文在实际经验的基础上，给出了两片DSP组成的无线定位模拟系统，分别介绍了系统中串行A/D TLV1572、异步串行通信芯片TL16C550C的工作原理，同时分析了系统独立工作的程序装载原理和可行性。

系统主要器件和原理介绍

串行A/D芯片TLV1572

TLV1572是TI公司生产的高速十位串行A/D转换芯片。TLV1572采用的是8脚的SOIC封装，如图1所示。TLV1572所要求提供的供电电压在3V-5V之间，TLV1572的最小参考电压为2.7V。在5V供电时，最高转换速度为1.25MSPS，在3V供电时最高转换速度为625KSPS。为了使其达到最大的转换速率，所提供的时钟分别为20MHz和10MHz。TLV1572可以通过3或4个串行口线直接与DSP或其它数字微处理器串口相连，不需要外加逻辑，但是转换速度受SCLK供给时钟的限制。TLV1572与DSP的多通道缓冲串口通过/CS、SCLK、DO和FS四条线相连，此时DSP的CLKR产生移位脉冲，FSR产生帧同步信号，并分别提供给TLV1572。当TLV1572与其它串口微处理器相连接时FS必须提供高电平，通过/CS、SCLK、DO三条线来完成数据传输。当/CS为高时，A/D芯片各管脚处于三态状态。在/CS由高变低时，TLV1572检测FS引脚的状态来确定工作模式，若FS为低则为DSP模式，若FS为高则为其它微处理器模式。



图1 TLV1572引脚图

当TLV1572工作在DSP模式时，必须保证在/CS变低时，FS为低电平，并且要锁存一定时间。/CS为低时，DO跳出三态状态，但是直到FS为高时芯片才脱离休眠状态。TLV1572在每个时钟SCLK的下降沿检测FS的状态，一旦检测到FS为高，TLV1572开始采样。在FS的下降沿，A/D芯片通过移位时钟将数据移到DO上。在6个前导0传送之后，DSP可以在时钟的下降沿得到A/D转换的数据，如图2所示。在最低位移出之后，A/D芯片自动进入休眠状态，直到FS下一次有效。如果FS在16位传输完成后立即有效，则A/D开始新的数据转换，此时A/D为连续转换。若FS在TLV1572转换数据的过程中变高，则A/D芯片被复位，开始新的数据转换周期。因此可以通过设置FS改变数据传输的位数。

异步通信芯片TL16C550C

TL16C550C是TI公司的异步通信芯片，具有与DSP的连接硬件简单，使用经济、可靠的优点。其主要特点如下：管脚与TL16C450兼容；可由软件设定16字节的FIFO以减少CPU中断；波特率发生器可编程；具有可编程的串行数据发送格式；数据位长度为5、6、7、8；具有偶校验、奇校验或无校验模式；停止位长度为1、1.5、2；采用44引脚PLCC封装。

TL16C550C内部共有11个寄存器，这些寄存器分别用于实现通信参数的设置，对线路及MODEM的状态访问，数据的发送和接收以及中断管理等功能。在编程过程中，可由A0、A1、A2 三条片内寄存器选择线和线路控制寄存器(LCR)的D7位（DLAB）一起访问或控制TL16C550C的任何一个寄存器。表1给出了访问这些寄存器时DLAB和A0、A1、A2的状态。因为接收和发送缓冲寄存器的DLAB、A0、A1、A2各位都相同，因此还必须通过读写信号来加以区分。

因为接收/发送缓冲寄存器和中断使能寄存器分别与波特率因子寄存器的低位和高位相同，要通过DLAB加以区分，可以任意选择写入波特率因子的高字节和低字节的顺序，写入前必须置LCR的DLAB位为1。写入波特率因子后应将D7置为0，以便访问其他寄存器。在外接晶振为3.072MHz时，几种常用的波特率所对应的波特率因子寄存器的值如表1所列。