dsp在實時信號模擬器中的應(yīng)用

1、DSP在實時信號模擬器中的應(yīng)用通信、雷達等數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計中，信號模擬器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。模擬器用來模擬實際工作過程中信號處理系統(tǒng)的各種輸入信號，從而方便了系統(tǒng)調(diào)試?？梢岳矛F(xiàn)有儀器模擬這些信號，也可以設(shè)計專門的模擬器。這兩種方法各有特點：儀器模擬省去了模擬器的設(shè)計和調(diào)試過程，比較方便；但有時現(xiàn)有儀器并不能完全滿足系統(tǒng)測試的要求，另外有些儀器的價格相當昂貴（專用的信道仿真設(shè)備一般在24000到500000美元之間[1]）。因此

2、，在信號模擬的方法上應(yīng)視實際情況而定：對于ADC這樣輸入信號比較簡單的的系統(tǒng)，可以利用任意波形發(fā)生器這些測試儀器進行測試；而對需要多輸入或輸入信號種類比較多的系統(tǒng)一般需要設(shè)計專用的模擬器。一般來說，能用容易得到儀器完成的信號模擬不需要設(shè)計專用模擬器。近年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP、FPGA的性能得到很大提高的同時，其價格也在下降。因而，使DSP、FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。另外，支持即插即用的USB總線技術(shù)，可以方便地完成與計算機

3、的連接。本文利用DSP、FPGA完成了一個基于USB總線的可編程信號模擬器，該模擬器可以應(yīng)用到雷達、通信等領(lǐng)域，尤其是無線個人網(wǎng)（WPAN）方面。本文首先介紹模擬器所能完成的功能；接下來將對該模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行介紹；在第三部分，詳細介紹各部分硬件的功能；在第四部分，介紹各部分軟件結(jié)構(gòu)；最后各該模擬系統(tǒng)的性能指標，以及模擬WPAN信號的方法。1模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模擬器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能本模擬器的核心處理芯片采用TI的TMS320VC5

4、402，該芯片是一款性價比較高的16bits定點DSP處理器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該模擬器由4個外部接口：USB接口、雙路模擬輸出接口、數(shù)字量輸出接口、用戶可編程輸出接口等。其中USB接口負責(zé)模擬器與計算機之間的通信，接收PC發(fā)送來的命令，向PC發(fā)送模擬器狀態(tài)等；雙路模擬數(shù)字量輸出接口以不同的方式將模擬結(jié)果送出系統(tǒng)；用戶可根據(jù)自己的需要編程產(chǎn)生一些自定義本模擬器中兩個DSP的外圍器件的譯碼由一片CPLD完成。該CPLD根據(jù)DSP的PS、

5、DS、IS、MSTROB、IOSTROB、WR、以及地址線譯碼得到外圍器件（USBN96023、FIFO、RAM）的片選、讀寫等信號。輸出接口部分的FPGA負責(zé)完成對DAC、及FIFO的控制，產(chǎn)生他們需要的片選、讀寫、時鐘等信號。模擬器中采用alteral公司的FPGA，在該器件中設(shè)計了多個PWM輸出控制器、多個數(shù)字量輸出控制寄存器。DSP2可以按照訪問USBN96023的方式訪問FPGA，對FPGA內(nèi)部的寄存器進行操作。從而進行PWM

6、和數(shù)字量輸出。此外用和還可以根據(jù)自己的要求設(shè)計相應(yīng)的功能，以滿足不同用戶的要求。alteral公司的FPGA由多種在線可編程方式，為了方便用戶升級，我們采用8位并行加載方式。用戶生成的下載文件經(jīng)USB口傳送給DSP1，由DSP1經(jīng)過其總線下載導(dǎo)FPGA中。從而減少了利用EPROM、JTAG等其他方式加載時，對硬件進行的EPROM燒寫、插拔等其他操作。對編程時FPGA和模擬器正常使用時一樣，無需對硬件進行操作，做到了完全在線編程。2.42

7、.4DACDAC模擬輸出模擬輸出本模擬器采用AD公司的8Bit雙路發(fā)射機用DACAD9709作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。該芯片的最大轉(zhuǎn)換速率可達125MSPS，可以應(yīng)用到通信、基站、數(shù)字合成、三維超聲等領(lǐng)域。AD9709的數(shù)字輸入端有雙路并行、交織輸入兩種模式。我們采用能充分利用數(shù)據(jù)帶寬的雙路并行輸入方式。AD9709模擬輸出為兩路差分信號，運放AD8041完成差分轉(zhuǎn)單端。其功能框圖如下：3軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)本模擬器的軟件包括DSP和FPGA兩部分