基于PCI总线数字信号处理机的硬件设计(05-100)

　　引言

　　以INTEL公司为主推出的PCI总线规范。采用PCI总线设备所具有的配置空间以及PCI总线通过桥接电路与CPU相连的技术使PCI总线具有广泛的适应性，同时能满足高速设备的要求。

　　另一方面，DSP的发展也异常迅速。ADI公司于2001年发布了其高性能TigerSHARC系列DSP的新成员，采用这样系列的芯片，可研制出处理能力更强，体积更小，开发成本更低，性价比更高的信号处理机。并广泛地应用于信号处理、通信、语音、图像和军事等各个领域。

　　TS101S介绍

　　本系统采用美国ADI公司的高性能TigerSHARC101S作为主处理器，简称TS101S。ADSPTS101S处理支持32bit和64bit浮点，以及8、16、32和64bit定点处理。它的静态超量结构使DSP每周期能执行多达4条指令，进行24个16bit定点运算和6个浮点运算。其内部有三条相互独立的128bit宽度和内部数据总线，每条连接三个2Mbit内部存储块中的一个，提供4字的数据、指令及I/O访问和14.4Gbyte/S的内部存储带宽。以300MHZ时钟运行时，其内核指令周期为3.3ns。在发挥其单指令多数据特点后，ADSPTS101S可以提供每秒24亿次40bitMAC运算或6亿次80bitMAC运算。以300MHz时钟运行时，完成1024点复数FFT(基2)时间仅32.78us。1024点输入50抽头FIR需91.67us。

　　ADSPTS101S有强大的链路口传输功能，每个链路口传输速度已达到250Mbyte/S。总的链路数据率达1Gbyte/S(4个链路口)，已经超过了外部口的传输速率(800Mbyte/S)。

　　信号处理机的硬件结构

　　系统结构主要包括A/D转换、数据存储、逻辑控制，时钟分配和数据传输五大模块。以DSP为核心处理单元的信号处理机是以PCI插卡的形式直接插入计算机的PCI总线插槽中。信号处理机通过PCI接口芯片与PCI总线连接，其功能是实现PC机与信号处理机之间数据传输和存储。其系统结构图如图1：

 

　　图1系统结构图

　　其中A/D转换器采用AD公司16位高精度A/D芯片AD976ARS，它是采用电荷重分布技术的逐次逼近型模数转换器，器结构比传统逼近型ADC简单，且不再需要完整的模数转换器作为核心。AD976ARS具有以下特点：

• 　　*它是16位的高精度A/D，可以做到16位不失码。
• 　　*带有高速并行接口。
• 　　*转换速度为200ksps。
• 　　*可选内部或外部的2.5V参考电源。
• 　　*带有片上时钟。