基于c54x的dsp载波数字解调系统的设计

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1、引言在实时信号处理领域（如实时滤波、通信中的实时解调），通用微处理器运算能力弱，口处理速度低，难以达到实吋性的要求。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；程序和数据空间分开，可以同吋访问数据空间和程序空间；具有低开销或零开销循环及跳转的硬件支持；片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线同时访问两块芯片；快速的中断处理和硬件T/0支持；具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；可以并行执行多个操作；支持流水线操作，取指、译码和执行等操作可以流水执行

2、。以上特点使得DSP在通信和信号处理领域得到了广泛的应用。DSP芯片TMS320VC5402就是具有以上特点的高性能数字信号处理器。本文主要研究该DSP芯片的系统硬件设计开发和应用，并设计出一块基于DSP芯片TMS320VC5402的实用开发板。该板将芯片片内部分模块单元引出以便做外部扩展。这些扩展的模块包含串行口、定时计数器、数据地址总线接口和通用I/O等。为验证这些接口，系统设计了A/D、D/A子板，显示子板，使该系统既可对模拟信号进行多种数字算法处理，也可将处理后的信号进行实时回放，同时友好的人机界面还可以

3、对数字信号处理中某些算法的相关参数进行实时设定。更进一步，系统实现了两个应用：一个是FIR滤波器，一个是2FSK已调信号的数字解调，以评价该系统的性能。滤波器是电子系统中的一个重要部分，它可以滤除干扰信号，提取出有用信号。随着DSP技术的日新月异，FTR滤波器的实现得到广泛的推广。本文基于FIR滤波器的原理，实现了一个性能优异的数字滤波器，该滤波器可通过人机界面修改输入参数以实现不同特性的滤波器。2FSK数字解调采用延吋自相干解调算法，该算法具有易于与数字信号处理器相结合、适用频带宽、抗干扰能力强、解调无需同频同

4、相相干载波等特点。为实现这个算法,需对2FSK已调信号进行直接采样，这样的架构是一种典型的软件无线电体系。由于该体系的开放性和可扩展性，使得本系统可作为一个通用平台，把尽可能多的通信功能用可升级、可替换的软件来实现：当载波频率和码元速率等参数改变以后，只需要改变软件而不需要改变硬件就可以实现解调。由于解调的调试需要2FSK波形信号，一般的信号源不具有此功能，因此本文探索并设计出一种基于声卡的可编程信号源，可按调试需要生成所需的任意波形。在本设计屮，我们采用这种信号源产生所需2FSK已调信号，为调试带来了很大的便利

5、，是一种很值得推广的调试技术。整个系统造价低，因此可以当作开发板来供高校教学或DSP爱好者使用，实现一些DSP应用系统，对DSP的学习很有帮助。本文共分5章。第1章主要介绍系统总体设计方案；第2章对TI公司TMS320C54X系列DSP芯片硬件结构作了较详细的介绍。因为DSP与通用微处理器有较大的不同，因此读者通过本章的介绍可以对DSP芯片的内部结构有一个较深刻的了解；第3章详细介绍了系统的硬件设计方案。本章对屯路的设计、芯片的选择作了详细的论证。第4章对两个应用的软件实现作了详细讲述。一个应用是实现了一个高性能

6、FIR数字滤波器，另一个应用是2FSK已调信号数字解调算法的实现。第5章讲解系统软硬件调试。对系统硬件调试和调试屮遇到的问题作了说明，对软件调试屮采用的一种具有创造性的调试方法（即对声卡编程产生所需要的2FSK已调信号）作了介绍。1系统设计系统作为一个典型的DSP系统，由三部分组成，主板、A/D和D/A子板、显示系统。A/D和D/A、显示器件都是DSP的外围设备，DSP不能与这些器件直接连接，需要附加的逻辑电路来控制选通，因此系统采用了一块ALTERA公司的可编程逻辑器件EPM7128S,译码选通逻辑在该芯片内部

7、实现。系统设计还考虑到高校教学和DSP爱好者学习的需要,在主板上将DSP芯片的内部的定时器、数据地址总线接口、串行口等全部以插针形式引岀。系统总框图如图1.1所示：扩展接口译码选通逻辑「‘A/D、D/A子板DSP系统主板显示子板k丿图1.1系统总框图2TMS320C54X系列DSP硬件介绍2.1TMS320C54X系列DSP的内部硬件结构概述C54XDSP同TI公司其它的DSP定点数字信号处理器一样，为典型的哈佛结构。C54XDSP采用先进的修正哈佛结构和八条总线，使处理器的性能大大提高。其独立的程序和数据总线提

8、供了高度的并行操作，允许同时访问程序存储器和数据存储器。例如，在单个周期中，可以执行三次读操作和一次写操作。具有并行存储和专门用处的指令可以利用这种并行结构。另外，数据可以在数据和程序空间Z间进行传送。这种并行操作提供了强大的算术、逻辑和位操作指令集，这些操作可以在单个机器周期中执行。此外，C54XDSP还包括管理屮断、重复操作和函数调用的控制机制。C54XDSP的内部硬