【摘要】：隨著軟件無線電及電子技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元的功能及性能等都提出了越來越高的要求。實(shí)時(shí)性高、處理能力強(qiáng)、接口豐富、可擴(kuò)展性強(qiáng)的通用并行數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)成為當(dāng)今的主流發(fā)展方向,廣泛用于語音、雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等設(shè)備。本論文分析了國內(nèi)外通用處理平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀,并結(jié)合當(dāng)今主流核心器件的發(fā)展現(xiàn)狀、功能特點(diǎn)、軟件開發(fā)平臺(tái)特性及通用處理平臺(tái)的功能性能要求,成功研制出了基于PowerPC(MPC8280)+FPGA(XC5VSX95T)+定點(diǎn)DSP(TMS320C6455)+浮點(diǎn)DSP(TMS320C6713)四種通用處理器架構(gòu)的綜合數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái),形成硬件實(shí)物及軟件開發(fā)架構(gòu),證實(shí)了方案切實(shí)可行。論文完成了處理平臺(tái)的硬件架構(gòu)及組成、內(nèi)外部通信方式、嵌入式軟件、調(diào)試驗(yàn)證手段等的研究,主要內(nèi)容為:1.研究各核心處理器的性能和結(jié)構(gòu),根據(jù)需求構(gòu)建出最優(yōu)的通用并行處理平臺(tái)的架構(gòu),形成以PowerPC為對(duì)外網(wǎng)絡(luò)通信控制、兩個(gè)DSP為主要核心算法處理、FPGA為高速通信接口及內(nèi)部控制的綜合處理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了各處理器及組成部分的硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì),包括四種處理器的硬件配置、外部SDRAM/DDR2/Flash等存儲(chǔ)擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)/串口/HPI/SRIO等接口、加載方式、復(fù)位、時(shí)鐘、電源、控制等電路設(shè)計(jì),形成性能優(yōu)化的數(shù)據(jù)信息處理硬件平臺(tái)。2.研究數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)的通信方式,形成了:外部以網(wǎng)絡(luò)為通信控制接口、SRIO為高速數(shù)據(jù)傳輸通道,內(nèi)部以HPI為控制命令通道、FPGA內(nèi)部同步雙口為數(shù)據(jù)交互通道,高速低速接口相結(jié)合、命令數(shù)據(jù)操作獨(dú)立的通信模式。有效的避免低速命令控制長時(shí)間占用處理通道開銷、中斷高速通信的事情發(fā)生,更加高效的利用總線帶寬。3.研究數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)的驗(yàn)證方式。利用各處理器的硬件開發(fā)環(huán)境及軟件開發(fā)平臺(tái)的特性,進(jìn)行處理器的硬件功能調(diào)試、接口調(diào)試;為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程可重配置特點(diǎn),完成了程序的動(dòng)態(tài)加載和代碼的遠(yuǎn)程更新;搭建并驗(yàn)證DSP、FPGA間高速通信通道;完成處理平臺(tái)的整體功能性能測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP332;TN791
【圖文】：

圖 2-1 短波通信系統(tǒng)框圖1) 能提供兼容多種通信波形計(jì)算資源需求，能同時(shí)處理 4 路語音信號(hào)；2) 對(duì)外提供 RapidIO 和 LAN 等高速數(shù)據(jù)傳輸接口，分別完成非實(shí)時(shí)的控和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，以及實(shí)時(shí)基帶音頻數(shù)據(jù)收發(fā)功能；3) PowerPC 運(yùn)行 VxWorks，配置管理程序、服務(wù)管理程序等。實(shí)現(xiàn)以太口功能，實(shí)現(xiàn)對(duì) DSP 與 FPGA 的配置管理、程序加載和實(shí)現(xiàn)各層通議處理等功能；4) DSP 主要運(yùn)行物理層波形程序，包括指令波形以及各檔速率數(shù)據(jù)傳輸形、調(diào)制解調(diào)算法；5) FPGA 主要完成各種數(shù)據(jù)預(yù)處理、RapidIO 等功能，具體包括波形速率換（包括插值、抽取、濾波等）、波形處理（如同步捕獲、編解碼、解調(diào)等）、RapidIO 接口等；

3) 局部總線：支持 8/16/32 位三種數(shù)據(jù)寬度；4) PCI 橋：32 位、33/66M，兼容 PCI2.2，支持主從模式；5) 系統(tǒng)接口單元：包括時(shí)鐘、復(fù)位、RTC、中斷、看門狗、TAP 等；6) 存儲(chǔ)控制器：32 位地址總線，支持 12 個(gè)存儲(chǔ)組。它包括 GPCM 通用控制器、SDRAM 控制器和 UPM 用戶編程器三種接口，可以為SDRAM、SRAMEPROM、Flash 和其它外圍設(shè)備提供控制接口；7) 通信處理模塊(CPM)；a) 32 位 RISC 通信處理器(CP)；b) 64KB 雙端口 SRAM，其中 32K 用于數(shù)據(jù) RAM，32K 用于指令 RAMc) 三個(gè)快速通信控制器(FCC)，支持快速以太網(wǎng)、HDLC 總線等多種協(xié)議d) 兩個(gè)多通道控制器(MCC)和兩個(gè)串行管理控制器(SMC)；e) 四個(gè)串行通信控制器(SCC)，支持 IEEE802.3/Ethernet、HDLC/SDLC、LocalTalk、UART、BISYNC 和透明傳輸協(xié)議；f) USB 控制器，支持 Host 和 Slave 模式，1.5 和 12Mbps 兩種速率。

列產(chǎn)品[21]。TMS320C6000 系列 DSP 是 TI 公司推出的定點(diǎn)、浮點(diǎn)兼容的高端 DSP 系 VLIW（超長指令字）體系結(jié)構(gòu)，有 8 個(gè)功能單元，一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以 8 條指令，主要用于多通道無線通信和有線通信、圖像處理、雷達(dá)聲納量、跟蹤等領(lǐng)域[21]。發(fā)展到現(xiàn)在，其中定點(diǎn)系列有 C62xx、C64xx、DM6xx，浮點(diǎn)系列主要是 C67xx。本設(shè)計(jì)中 DSP 主要運(yùn)行物理層波形程序，包形以及各檔速率數(shù)據(jù)傳輸波形，選取了 TI 公司的高性能定點(diǎn) DSP（型S320C6455）和浮點(diǎn) DSP（型號(hào)為 TMS320C6713）并行處理的組合，在實(shí)求的基礎(chǔ)上，具備更大的擴(kuò)展性。.5.2 TMS320C6455 功能簡介TMS320C6455 是 TI 公司推出的高端 DSP 芯片，它建立在增強(qiáng)型 C64X+基礎(chǔ)之上，該內(nèi)核添加了專用新指令與基于 TI 當(dāng)前高級(jí) C64X DSP 架構(gòu)代碼尺寸平均縮短了 20％～30％，周期效率提高了 20％[22][23]。內(nèi)部結(jié)構(gòu) 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2768072