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摘 要：本文提出了基于AD公司生产的定点DSP芯片ADSP2181的雷达信号采集处理系统的一种设计方案.这种设计方案比之前应用MPU微处理器所实现信息处理系统具有更高效的处理速度,更简单的接口设计以及更高的分辨精度.作为高频地波雷达设备的一个模块,该雷达信号采集处理系统可以满足高频地波雷达所要求的采样速率快、实时处理信息的功能.能够正确地对雷达的回波信号进行实时采集以及高速处理.
关 键 词：信号处理器雷达ADSP2181芯片
中图分类号：TN957.51文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)07-0062-01
在传统信号处理系统设计中,在实现信号采集和处理时,微处理器(MPU)有比DSP芯片有着更广泛地应用范围.但在实现信号实时处理时,DSP芯片有比微处理器有着更适合进行字信号处理的结构.所以,为了满足高频地波雷达所要求的采样速率快、信号实时处理的功能,本设计提出了基于AD公司的定点DSP芯片ADSP2181的雷达信号采集系统的设计.
1、信号处理系统的硬件设计
本设计中的雷达信号采集处理系统具有ISA总线接口,能够直接插接在PC机的总线插槽中,和PC机构成主从系统.在本系统中,PC机是主机,控制用户程序的加载和运行.雷达信号采集处理系统是从机,主要是完成信号的实时采集与实时处理.此雷达信号采集处理系统的硬件电路主要由数字信号处理器ADSP2181、IDMA接口、串行信号接口以及输入输出接路组成.
1.1数字信号处理器ADSP2181
ADSP2181芯片是由AD公司生产的性能较好的16位数字信号处理器,它除了具有普通微处理器所具备的高速运算与控制功能外,还能够在一个机器周期内完成乘、逻辑与、累和等操作的组合.本芯片的内部具有3个独立的运算单元,它们分别是算术逻辑单元ALU、乘法累加器MAC以及状态移位器．3个单元通过总线BUS相互连接,任何一个运算单元的输出寄存器可直接作为剩余其他单元的输入来处理.
1.2串行通信接口
ADSP218芯片的串行口具有独立的接收和发送信息的硬件结构,可以实现全双工通信,可以自动接收或者发送一整块循环缓冲区内的数据而不需要附加编程,具有自动缓冲功能.并且仅当指向循环缓冲区的指针发生变化时,才产生1个中断请求.还具有多路选择接收和发送功能.
1.3IDMA通信接口
PC的位数据线经过双向数据缓冲后接入DSP芯片的16位地址复用线,通过l8位数据线传送数据和地址指针.DSP的地址锁存信号ALE是由PC机的地址写信号组合生成的,ALE的下降沿把IMDA地址信号锁存到DSP中的缓存中.IDMA的选择地址锁存和数据读写中都应是有效的,由PC机的地址译码信号直接产生.
1.4输入/输出接口
本设计中的雷达信号采集处理系统要求同时对8个通道的回波信号进行处理,然后在ADl847的设计了一个输入/输出的接口电路.每次都选中一个2路信号通过运放电路进入ADl847的输入端,这样以来就构成了ADl847的输入接口电路.它的输出接口电路和输入接口电路是类似的.在雷达信号采集处理系统中,ADSP2181芯片是整个系统的核心控制器.它负责协调整个系统的工作,保证FFT算法、串行通信以及和计算机的IDMA通信都可以正常运行.
2、雷达信号处理系统的软件实现
为了保证硬件能正常进行数据采集,雷达信号处理系统的软件设计分为DSP引程序以及ADSP2181主程序两个部分.DSP引导程序的主要任务是把用户程序通过IDMA接口写入DSP的的程序进行储存操作.然后启动DSP运行.ADSP2181主程序来完成福利叶变换,得到需要的回波信号的频率与相位信息,然后将处理后的数据传送给计算机,等待进一步的处理操作.
作为整个控制系统的核心程序,ADSP2181主程序主要进行以下的操作：(1)初始化控制系统的各种标志位和状态.(2)对采样数据进行傅立叶变换.(3)把处理好的数据快速地传入计算机内存.初始化系统的各种标志位和状态主要是对ADSP2181以及ADl847的可供配置的寄存器写入命令字.由于DSP对片内存储器的访问时间小于对其他存储器的访问时间,如果采集的数据存储在片内,将会大大增大数据处理的时间.
其次,ADSP2181具有80K的片内RAM,其中包括16K*24位的程序存储器,16K*16位的数据存储器.ADSP2181配置有两个数据块来存储所采集的数据.RAMl主要是分布在数据存储器中,RAM2则分布在程序存取器中.两个数据块都是在主程序的控制下,进行来回的切换.当RAMl中的数据溢出后,数据的存储就切换到RAM2中.同时,对RAMl中的数据进行傅里叶变换,在操作完后将数据通过IDMA通信接口送入计算机的内存.在RAM2溢出后,DSP就执行同样的操作.采用这种方法能够使采集数据、数据处理和数据传送并行运算,大大地提高了数据采集处理系统的运行效率.
3.结语
总的来说,本设计具有以下特点：雷达信号采集处理系统可以很好地满足高频雷达要求的采样速率快、信号实时处理的功能.同时,它还可以为多通道的信号并行采集和预处理提供一个统一的硬件平台.因此可以在高频雷达设计中得到广泛的运用.