抖动测量的DSP实现

DSP选择

TMS320F206是德州仪器公司用静态CMOS技术集成的DSP芯片，属于TMS320C2000系列。这是一种低功耗器件，采用了改进的哈佛结构，有1条程序总线和3条数据总线，有高度并行性的算术逻辑单元ALU、专用硬件逻辑、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集，从而使该芯片速度高、操作灵活。TMS320F206有224K的寻址能力、3个外部中断、1个同步串口和一个异步串口，最高时钟为40MHz。由于每秒需处理数据2Mbit，每个符号采样两次，所以实际数据速率是4Mbps。通过其算法来估计其运算量，40MIPS的处理能力完全可以满足其要求。在设计中使用了1个外部中断，一个异步串口。异步串口和PC机的串口相连接，将DSP计算结果送回到PC机显示。

时钟记数模块

该模块主要作用有以下几个：

①对二分频后的2MHz时钟信号用100MHz的时钟进行记数；

②用100MHz时钟对2MHz信号记数，产生误差脉冲；

③对展宽后的误差脉冲用100MHz的时钟进行记数；

④产生与数据存储模块接口的写时钟和写使能信号；

⑤将2MHz的记数值和展宽的误差脉冲记数值通过一路8位的数据总线分时输出。

此模块的设计主要是用一块XILINX公司的CPLD XC95108来完成的。

脉冲展宽模块

脉冲展宽模块是为了提高测试抖动的精度，这是本设计中非常关键的一个模块。本设计测试抖动其实就是精确地测试出每个周期的时间，只有测试的时间精度提高，最终测试抖动才能达到要求的精度。若无脉冲展宽电路，仅用100MHz的时钟记数的话，则单个周期的测时的最大误差将会是20ns，这样根本无法满足抖动测试的精度要求。

为了测出小于度量单位的一个物理量的值，我们很容易地想到只要将该物理量放大一个固定的倍数后，使该放大后的物理量可测，此时只要测出该物理量后除以该放大倍数，即可得到原先的物理量的值。该模块的设计就利用了这样的思路。具体是利用LM234产生两个恒流源，分别做为一个电容的充电电流和放电电流。利用充放电电流的不同产生斜率不同的充电曲线，再与一参考电压进行比较，即可得到一展宽的脉冲。具体的脉冲展宽电路是用两个三级管完成充放电工作和比较电路。三级管的型号是2SC3357，2SC3357是高频三级管，其工作频率可达到2GHz。选用高频三级管对此设计相当重要，因为要测的误差脉冲其时间只有几个ns。

数据存储模块

数据存储模块主要是作为时钟记数模块所记数据的缓冲器，在时钟记数模块和数据处理模块之间充当接口。正如前面所介绍的，选用了一片选进先出（FIFO）芯片，型号是IDT72230。此型号的FIFO具有2K×8的存储空间。在FIFO的数据全满后，由IDT72230的FF（全满标志引脚）向数据处理模块发送中断请求信号。而数据处理模块中的DSP会从FIFO中将这2K数据读出来。

数据处理模块

数据处理模块以DSP为核心，来对记数器记得的值进行处理，最终算得Jitter的值。DSP中用到了中断口IT1，当FIFO满时，从FIFO中读出2K个数据。而DSP与外部的通信则用的是异步串口。

调试

由于系统工作于较高的频率，计数器为100MHz，DSP为40MHz，DSP的外围设备一般为20MHz，最高为40MHz，因而在系统设计中，必须注意高频影响。

在布线时，特意把数据和地址成组布线，以降低对其它信号的影响。对一些关键的控制线。如存储器读写信号和FIFO读写信号，在其两边都加上了地线保护特别是FIFO的读写信号，由于其对干扰特别敏感。对一些较长的引线，可串接一个30Ω的小电阻或加终端匹配以减小反射。

在软件设计中，采用C语言和汇编语言混合编程。具体的编程方法可查阅DSP的手册。TI公司还提供了一个运行库（RuntimeLib）。用TI公司的JATG调试器进行调试时，在DSP程序中调用运行库的函数，可以打开PC机上的文件获取数据，或将DSP的数据传入PC机并存入文件，或通过PC机键盘向DSP传递信息和发送命令，从而为调试带来了极大的方便。

由于在本设计中采用了DSP技术，使得开发的周期大为缩减，系统的灵活性也大大增强。随着数字处理芯片（DSP）处理速率的加快，外围通讯能力的加强，以及数字信号处理的实时性的需要，其应用范围必将越来越广泛。