DSP在六自由度电磁跟踪系统中的应用（2） 跟踪系统, 自由度, 存储器, FLASH, 程序

yuyang911220

2．1 DSP外围电路及通信接口的设计  

    本系统所采用的TMS320VC5416是TI公司推出的一款低功耗高性能16位定点DSP，具有160 MIPS 的指令执行速度，片内集成有128 K×16 bit的RAM 和16 K×16 bit的ROM。它的外围电路主要包括时 钟，电源，复位以及外程序存储器。本系统采用外部时钟，电源和复位采用TI公司的专用芯片TPS73HD301。  

    由于TM320VC5416无片内FLASH，因此系统采用M29w8O0DT作为程序存储器，系统上电后，DSP内部 引导程序把M29W800DT 中的工作程序加载到片内SRAM ，提高程序执行效率。 系统通信电路包括并行通信和串行通信两部分。  

    由于TMS320VC5416片内没有UART端口，要实现 和计算机的串行数据通信，系统采用了ST16C550，通过IO访问ST16C550来实现与主机的串行通信。 系统中FI ASH，F1FO，ST16C550通过CPI D分别映射到DSP的数据空间和IO空间，DSP与他们的 通信主要通过16位的外部并行数据总线。因此用到的DSP的外部接口主要有16位地址总线，16位数据总线和一组用于访问片外存储器与I／0端口的控制信号。  

2．2 A／D与DSP的接口设计  

    AD7862是AD公司推出的高速、低功耗、双极性12位的A／D转换芯片，其中包含了两个独立的快速 ADC模块(允许同时采样和转换两路信号)，4路模拟输入信号，2．5 V的内部电压基准以及12位的高速并 行接口，最高采样率达250 kHz。  

    系统要求对4路频率为16 kHz 的模拟信号进行同时采样，采样时不 能有相位差。AD7862虽然有4路模 拟输入通道，然而内部只有两个 ADC，即每片A／D只能同时采样两 路模拟信号，因此系统中采用了两 片AD7862来完成对模拟信号的采 样[3]。A／D与DSP接口如图4所 示。  


    从这部分电路可以看到，DSP 不直接与数／模转换模块接口，而是利用CPLD屏蔽A／D转换的初始化以及读写操作过程，并将两个A／D 转换单元通过FIFO缓存后映射到DSP的10空间。这样DSP可以在未知ADC控制方式的情况下，通过定 时访问外设的方式来获得4个通道的模数转换后的数据。这种方法大大提高了DSP的工作效率，而且当系 统要求增加ADC的数目时，不需要改变电路，极大的提高了系统的可扩展性。  

    电路中两片A／D除了片选控制信号以外其 他的数据总线以及控制总线全部是分别连在一起 的。将片选控制与其他控制分开的原因在于：A／ D芯片的初始化以及转换过程需要同时完成，但 是数据的输出需要分别完成，否则会出现总线冲 突。ADC时序控制框图如图5所示。  

    AD7862最高采样率可到250 kHz，然而根据 正弦信号抽样的基本原则，抽样率应为原信号的 整数倍，又考虑到对抽样后的数据做DFT运算时 希望数据点数N 最好为2的整次幂，因此设计系 统实际采样率为128 kHz。  

3 系统的软件设计

    TMS32O5416的软件设计主要包括初始化程 序，主程序，外部中断程序，定时器中断程序和串 行口中断程序。初始化程序完成DSP及外围芯片 的初始化，主程序将采集到的数据滤波后进行 FFT运算提取幅度值。串行口中断程序完成接收 矩阵的发送。系统软件的工作流程如图6所示，当模拟信号进来并开始采样时，即发射部分的时序控制逻辑为OO时，产生INT1，DSP开启定时器中断并设置定 时器的值为2 ms。定时器中断后，DSP从FIFO 中读取前2 ms时间段内采集到的所有数据，