基于DSP的信号采集处理系统

从图中可以看出，信号采集处理系统的核心部分是TMS320C6205的DSP处理器，该DSP除了担负信号处理任务外，还担负着接收数据和输出处理结果两项任务。信号采集处理系统中的FPGA主要担负数据采集和控制信号生成两项任务。该系统的设计针对的是接收机解调后输出的TCL电平的数字信号，因此数据采集部分比较简单，就是将数据的时钟作为触发信号，根据触发时刻的数据电平值来确定输入数据是"0"还是"1"，采集后的数据在FPGA内按照McBSP的数据规格成帧，然后通过McBSP写入SDRAM中。该系统可以同时采集两路数字信号，在采集电路与DSP之间通过DMA方式交换数据，由于DSP中有专门的DMA控制器，因此在数据交换时无需DSP干预，具有较高的处理效率。DSP所需的摔制信号也由FPGA产生，由于数据采集部分比较简单，控制信号产生和数据采集可以共用同一片FPCA。DSP通过PC接口模块与主机之间进行数据交换，由于PCI接口模块具有完整的PCI接口功能，无需额外添加外部电路，因此接口部分的电路设计相对来说比较简单。DSP与工控机进行数据交换时采用主从方式，DSP为主设备，工控机为从设备，两者之间利用中断响应进行数据通信，当DSP内部的输出数据缓冲区被写满后，会发送一个中断请求到主机的PCI总线上，PCI总线驱动程序响应该中断并通过Windows的事件(Event)通知主机软件读出数据。为了扩充DSP的存储空间，使DSP能满足大速率信号的处理要求，信号采集处弹系统上集成了一片大容量存储器，即SDRAM，具有较高的数据存取速度。信号采集处理系统上的Flash存储器主要用来存储DSP软件，可通过PCI总线在主机端动态加载，这样该信号采集处理系统就可根据不同的输人数据进行不同处理，大大增加了系统使用时的灵活性。该系统还包括时钟电路和电源电路，这些电路可以参照技术手册的要求进行设计，电源电路可选用现成的电源模块，这样就可进一步降低电路设计难度。从总体上看，采用TMS320C6205构成的信号采集处理系统由于省去了额外的PCI接口电路，整个系统设计较简洁，开发难度低，开发周期短，是一种较理想的硬件设计方法。

　　3 基于DSP／BIOSⅡ的实时信号处理技术

　　信号采集处理系统中的DSP不但要实现高速信号处理，还需要处理数据的输入输出和中断请求，这都要用到基本的任务调度和输入输出服务，DSP／BIOS实时基础软件提供了一个小的具有基小运行服务的固件核，开发者可以把这个核嵌入目标DSP中。DSP／BIOSⅡ是性能得到提升的第2代实时基础软件，利用该软件可以缩短实时信号处理软件的开发时间，并且可以显著提高代码的可重用性。

　　基于DSP／BIOSⅡ使信号处理技术实现起来比较简单，整个配置过程都可以利用一个图形化的界面来实现。首先，新建一个DSP／BIOS的配置文件，然后在"Syetem"文件夹下选择"MEM"，也就是存储区管理模块，在该模块增加两个新的MEM项，分别对应信号采集处理系统的SDRAM和Flash存储器，设置好SDRAM和Flash存储器的基地址和长度，至此片外存储区的设置就全部完成了。由于DSP和数据采集部分通过McBSP交换数据，因此还需要对McBSP行设置。找到"CSL"也就是芯片支持库文件夹，在McBSP选项下的McBSP配置管理(MsBSP ConfigurationManager)增加两个新的McBSP的配置控制项，这两个控制项分别对应McBSP0和McBSP1，然后设定这两个配置项的参数，最关键的是接收模式和输出模式的设置，接收和输出均采用无压扩的LSB方式，对于有压扩的话音数据，可以根据需要选择μ律或A律压扩，这样在数据读写的同时，利用DSP硬件也就完成了μ律或A律压扩。McBSP可以实现数据的双向传输，在本系统中只是从数据采集部分读人数据，没有用到其双向数据传输功能。实际上，利用其双向数据传输功能，结合μ律或A律可以很方便地实现话音的实时处理。所有配置都设置完后，将配置文件存盘加入当前工程，整个基于DSP／BIOS的配置便完成，在中断响应函数配合下，就可实现整个实时处理软件的开发。

　　实时处理软件的数据流如图2所示。从图中可以看出，数据从McBSP通过DMA方式写入SDRAM输入缓冲区，整个输入缓冲区划分成若干片，数据处理部分按片进行处理，由于McBSP写入的数据片与DSP处理的数据片不是同一个数据片，数据处理和数据写入就可以同时进行，这是保证数据实时处理的一个关键。显然，所分数据片数越多，可以有越长的处理时间，越适合进行一些复杂的算法，这样要付出的代价就是输出延时比较长，同时需要大的DSP片外存储空间。数据处理后的结果存放在输出缓冲区，输出缓冲区的大小与输入相同，当输出缓冲区写满后，触发PCI总线中断处理函数，把处理后的结果通过PCI总线写到主机缓冲区，主机程序从该缓冲区将数据读出，存储到计算机硬盘上的制定文件中。