基于ADSP21160的数字信号处理系统设计
基于ADSP21160的数字信号处理系统设计
电子科技大学电子工程系 沈逢春 钟洪声
摘要：本文使用ADSP21160芯片作为测量运动到达方向平台的主处理器,构建数字信号处理系统,用于信号的二维DOA估计的矩阵运算。
关键词：DSP;DOA估计;硬件系统
引言
利用阵列信号进行信号的二维到达方向(DOA)估计是近些年来研究的热点。现在,DOA估计虽然已经达到相当高的精度,但由于要进行大量的矩阵运算,必然要耗费一定的时间。在某些情况下,为保证系统的实时性,对系统的硬件的运算速度提出了一定的要求。此时,应用高端的DSP通用芯片进行数据处理是一个不错的选择。本文使用ADI公司的ADSP21160为主处理器搭建了信号处理硬件平台,给出了对系统的构思及具体电路设计,具有一定的实用价值。
ADSP21160采用超级哈佛结构,片内有 4 套独立的总线,分别用于双数据存取、指令存取和输入 /输出接口,片内集成了处理器核（包括运算单元、控制单元、地址产生器和总线、中断、寄存器等）、大容量双端口静态存储器、程序 /数据外部总线及多处理器接口、输入 /输出控制器等数字信息处理系统的主要功能块。
硬件系统的设计思路
下面从数据的输入输出,系统的上电运行,系统的电源配置及电路控制等方面简单介绍系统的设计思路。
1. 首先考虑数据传输。外部设备（接收机）通过50针接口将数据经 ADSP21160处理后转换成串行数据输出,传递给外设（控制器）及计算机。为了电路系统的保密性以及便于系统中一些逻辑控制电路的实现,在ADSP21160和50针接口之间增加了一个CPLD控制电路。
2. 为了上电后系统可以自行运行,需要给DSP配置一个外接FLASH,并将计算程序预先烧写FLASH中。通过配置ADSP21160的引导方式,系统上电后,ADSP21160可自动从FLASH中读取程序并运行。
3. 由于ADSP21160只有4Mbit的内部存储空间,且等分为数据存储空间和程序存储空间两部分.。为了系统及程序今后升级的方便,使用SRAM配置了512K×32位的外部存储空间。
4. 由于ADSP21160的串行口不是通用的UART串口,而系统和计算机均要求串行数据输出,故系统中需要一个并串转换芯片来输出运算结果。
5. 由于外部只提供＋5V直流电源,而ADSP21160要求＋3.3V的接口电源及2.5V的内核电源,故系统内部器件也相应的尽量选择+3.3V器件,故系统需要一个DC/DC转换芯片将+5V电源转换成+2.5V及+3.3V的电源输出。
系统的各功能模块设计
电源模块设计
在系统的设计中,由于ADSP21160的外部接口电源是＋3.3V,故为了简化电路及提高电路板的性能,在其他器件的选择上,也尽量选择了＋3.3V器件。少数难以找到＋3.3V电源的器件,在不影响接口及功能的情况下,选择了＋5V器件。另外ADSP21160还要求＋2.5V的内核电源及＋2.5V的模拟电源（供ADSP21160的内部锁相环使用）。而外部给系统提供的是＋5V的电源。综合以上要求考虑,系统需要一个DC/DC转换模块,输出＋3.3V及＋2.5V电压,并将＋2.5V电源分成数字及模拟两路。
ADSP21160要求内核电源供电早于外部口供电,否则可能导致DSP启动异常或程序无法加载。故在电源设计中考虑到这个问题,决定使用DC/DC的＋2.5V输出端经过延时电路接到＋3.3V输出使能端,很好的解决了这个问题。
综合系统对电压和电流的具体要求,本硬件系统选择了
