首页 > 嵌入式硬件 > 总线与接口

 引言

本文引用地址: http://embed.21ic.com/hardware/can/201806/63514.html

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TigerSHARC 101S作为主处理器,简称TS101S。ADSP TS101S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,ADSP TS101S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。

ADSP TS101S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。

可直接接运放AD8033输出,其中AD8033是低功耗、高精度的运放,这里接成跟随器模式。转换时钟由CPLD给出(R/C)信号,CPLD转接DSP1的TMR0E,并倒相后形成R/C信号,这样,数据采集的周期由DSP的定时器控制,可以实现周期可调的。又将AD976AARS的BUSY信号引入到CPLD,用于锁存A/D转换数据。运放与A/D的电路结构如图2:

系统采用1片CPLD(EMP3256)作A/D转换输入数据锁存、产生DSP所需的复位信号等。同时,CPLD还要完成PCI桥的一些控制信号的生成、转接。实际上也就是作为PCI局部总线的仲裁器,它对PCI接口芯片和DSP提出的占用局部总线的请求进行仲裁,协调它们之间的逻辑关系,使局部总线上的操作顺利进行。系统还采用了两片16K×16位的双口RAM IDT70V261来构成DSP信号处理机与PCI的接口,其中RAM1作数据输入,RAM2作数据输出。

PCI桥采用PCI 9054完成,PCI 9054是PLX Technology公司的较新产品,是一低成本,低功耗,功能较强的PCI桥芯片,可以连接PC机的PCI总线和局部总线,是先进的PCI I/O加速器,采用了先进的PLX数据流水线结构技术,是32位、33MHz的PCI总线主I/O加速器;符合PCI本地总线规范2.2版,有M、C、J三种模式;针对不同的处理器及局总线特性可选,尽量减少中间逻辑;具有可选的串行E2PROM接口,本地总线时钟可和PCI时钟异步。PC9054内部有6种可编程的FIFO,以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间的异步操作;支持主模式、从模式、DMA传输方式,因其强大的功能可应用于适配卡和嵌入式系统中。但由于DSP没有提供直接与PCI 9054接口的引脚,故采用双口RAM作数据缓冲,其优点是不必改造PCI产生信号以适应DSP的要求。时序配置上较为容易。同时,分开设置的输出输入通道,也方便了用户的应用。

DSP1与EPROM,双口RAM,及CPLD连接如图3:


双口RAM采用IDT70261,它是由美国IDT公司生产的高速16kX16带有中断的双端口SRAM。它采用100—pmTQFP封装,典型功耗为750mW,最大存取时间有两个等级:商业级有15/20/25/35/55ns(max),工业级有20/25/35/55ns(max)。它具有如下特点:
(1)有两套完全独立的控制线,地址线和I/O线,允许两个独立的系统同时对双端口存储器进行访问。
(2)具有完全独立的忙逻辑,可以保证两个系统对同一单元进行读写操作的正确性。 (3)中断逻辑允许CPU通过端口直接进行通信,标识器逻辑允许两个控制器共享资源。
(4)允许数据高速存取,最快存取时间为15ns,可与大多数高速处理器配合使用,无需插入等待状态。
(5)具有Master/Slaver控制脚,在存储容量和数据位宽上能方便地扩展。
(6)各端口完全异步操作。

双口RAM作DSP3(TS 101S)输出暂存,故与DSP3的WRL相连。DSP3与双口RAM的连接如图4:


本系统采用DSP片之间以链路口互连方式,每对DSP间保留2个链路通道,总数据速率可达500Mbyte/S。采用链路口互连可以大大简化PCB板的复杂度。链路口互连是ADSP系列芯片的特有功能,也是ADSP处理器能以低成本组成多片高性能信号处理机的主要因素。DSP间的连接如图5:

结束语

本系统用于从外部采集信号,经数字信号处理机上的DSP芯片做信号处理,然后实现与PC机实时传输及数据存储,因此可对信号处理结果进行实时更新,从而实现数字信号处理机与相应设备间的高速数据传输。本系统还可应用于高速数据采集卡、视频处理卡、网卡等高速设备中。其中TigerSHARC系列芯片以其强大的运算能力从而大大的降低了开发成本,同时信号处理机的研制周期也可大为缩短,更容易的研制出性价比更高的信号处理机。而PCI 9054 以其强大的功能和简单的用户接口,为PCI总线接口的开发提供了一种简洁的方法,本系统经过测试,高速数据能够正确采集和传输。在高速数据传输系统中,利用PCI总线的高速特性实时传输和存储采集数据,有效解决了数据的传输和处理的实时性,随着PCI总线的普及应用,基于PCI总线的传输系统设计有十分广阔的前景。

换一批

延伸阅读

[趣科技] 时钟也玩磁悬浮,你还能看懂时间吗?

时钟也玩磁悬浮,你还能看懂时间吗?

一名来自英国爱丁堡名叫Tony Adams的设计师最近设计出了一种非常独特而有趣的悬浮式数码时钟Nixie Clock,并且已经开始在Kickstarter寻求资金的支持。这个磁悬浮时钟无需电池,也不用充电,完全依靠电磁系统提供电量......

关键字:磁悬浮 时钟

[趣科技] 单片机物语

单片机物语

  通用运动控制技术现状、发展及其应用:运动控制技术的发展是制造自动化前进的旋律,是推动新的产业革命的关键技术。运动控制器已经从以单片机或微处理器作为核心的运动控制器和以专用芯片(ASIC)作为核心处理器的......

关键字:单片机 微型处理机

[新鲜事] 嵌入式时钟管理器在设计中困扰工程师的几大问题

嵌入式时钟管理器在设计中困扰工程师的几大问题

 目前,在嵌入式产品的研发中,低档微处理器软件多采用裸机开发模式实现。在这种开发模式中,常有如下需求:  (1) 在经历特定的时间段后,执行特定操作;  (2) 根据给定周期执行特定操作。  传统的作法是利用......

关键字:嵌入式 工程师 时钟管理器

[猎聘集] 优秀嵌入式DSP工程师是怎样炼成的?

优秀嵌入式DSP工程师是怎样炼成的?

1、工作多年,总结您的经验和工作经历,您最想与想要或已经从事嵌入式电子行业新人说的话是什么?我当初进入DSP领域,是一个师兄的带领下进入的,但是我初学不久,他就离开学校,开始工作,因此我的DSP学习也暂时结束......

关键字:DSP工程师 嵌入式

[新鲜事] 浅析DSP技术的创新应用及其发展前景

浅析DSP技术的创新应用及其发展前景

1 引言 DSP即为数字信号处理器(Digital Signal Processing),是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字信号,再用数学方法处理此信号,得到相......

关键字:DSP 创新应用 发展

[行业资讯] 电子半导体行业微处理器分类及主要原厂

电子半导体行业微处理器分类及主要原厂

中央处理器是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心,它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。主要包括运算器和高速缓冲存储器及实......

关键字:半导体行业 DSP 处理器
条评论

我 要 评 论

网友评论

大家都爱看

  • 扇出型晶圆级封装的优势和挑战!

    我们有能力创造一些能保持前代性能并且更好更小的电子设备,例如今天的可穿戴设备、智能手机或平板电脑,这是由于很多因素超过摩尔定律而快速发展,从而能够从底层的嵌入组件发展到今天把它们封…

    2018-03-29
  • Xilinx推出革命性的新型自适应计算产品

    自适应和智能计算的全球领先企业赛灵思公司(Xilinx, Inc.,(NASDAQ:XLNX)),近日宣布推出一款超越FPGA功能的突破性新型产品,名为ACAP(Adaptive Compute Acceleration Platform,自适应计算加速…

    2018-03-20
  • 赛普拉斯为树莓派3 B+ IoT单板计算机提供强大稳定的无

    先进嵌入式系统解决方案的领导者赛普拉斯(纳斯达克代码:CY)近日宣布其Wi-Fi®和蓝牙®combo解决方案为全新的树莓派 3 B+(Raspberry Pi 3Model B+)IoT单板计算机提供强大稳定的无线连接…

    2018-03-20
  • 观看直播领红包,SEED-A10加速卡助力人工智能

    随着云服务器、云计算的发展,大家对硬件加速的需求越来越多,但是随着设备功耗的上升、性能需求越来越高,常规加速设备以及开始不能满足需求,因此FPGA逐渐在硬件加速中找到了自己的位置,而艾…

    2018-03-19
  • 特朗普:博通不得以任何形式收购高通

    白宫周一(3月12日)晚发出声明,川普(特朗普)总统出于“国家安全”考量、禁止新加坡博通公司(Broadcom)收购美国高通公司(Qualcomm)。

    2018-03-14