利用dsp实现模拟信号的数字化处理

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1、http://www.paper.edu.cn利用DSP实现模拟信号的数字化处理裘敬功北京邮电大学电信工程学院，北京(100876)E-mail:qiujinggong@163.com摘要：本文提出了一种新的基于DSP实现对模拟信号的数字化处理的方法。首先，利用A/D芯片MAX1247实现了模拟信号的数字化，然后通过DSP芯片TMS320C5402的多路缓冲串口(McBSP)将数字信号的快速读取，接着把转换后的数字信号利用DMA方式传送至TMS320C5402芯片进行处理，最后经过数字信号的模拟化输出，实现了对模拟信号高速、有效的处理。关键词：TMS320C5402；多路缓冲串口；直

2、接存储器访问；模数转换；数模转换中图分类号：TN911.71．引言模拟信号在现实环境中大量存在，比如工业生产中的反映温度的信号、图像信号、雷达信号等。对模拟信号直接处理并进行反馈不容易实现，而且实时性、准确性也得不到保证。DSP（数字信号处理器）具有强大的数字信号处理能力，能够进行实时的信号处理，因此，在许多应用系统中，为了利用DSP芯片的数字信号处理能力，先将模拟信号进行数字化(A/D转换），再把转换后的数字信号送入DSP芯片进行快速处理，最后经过数字信号的模拟化(D/A转换）输出。这样就实现了对模拟信号的高速处理。数字信号处理的任务在很大程度上是由DSP芯片，即数字信号处理器来完

3、成的。TMS320C5402是TI公司C54系列定点DSP芯片中的产品，具有很多新功能。C5402内部采用了多总线改进的哈佛结构，数据总线和程序总线相互独立，使数据的吞吐率提高了一倍；C5402提供了两个高速、全双工、多路缓冲串口（McBSP）,每个串口可以支持128通道，从而使的C5402计算和处理速度很高，系统单指令周期可以达到10ns。此外，C5402的多路缓冲串口还可以结合直接存储器访问（DMA）方式进行数据传输。在一般的程序控制传送方式（查询方式和中断方式）下，数据的传输要经过CPU的中转。在DMA方式下，系统在内部存储器中开辟了输入输出缓冲区，数据的传输在后台实现，不需要

4、CPU干预，使CPU专门用于数字信号处理。这些结构及其特性都大大提高了C5402的处理速度和运算能[5]力。因此，本系统采用TMS320C5402芯片作为核心器件对数字信号进行处理。2．系统总体设计本系统所实现的功能分为三大部分：模拟信号的数字化（A/D转换）、数字信号送入DSP芯片处理、数字信号还原为模拟信号（D/A转换）。系统框图如图1所示。用到的器件有A/D转换芯片MAX1247、DSP芯片TMS320C5402和D/A芯片MAX530。系统设计的关键问题[1]是TMS320C5402与A/D芯片MAX1247、D/A芯片MAX530的接口设计，其中包括硬件电路的连接和软件的编

5、程。硬件的连接设计要考虑到以哪种接口方式进行连接以及相应引脚的连接、主次设备的设定以及工作方式的选择等；而软件的设计则要考虑到芯片的控制寄存器的配置、控制字的选择等。-1-http://www.paper.edu.cnTPSxxx电源管理输入模A/DD/A输出模MAX1247MAX530拟信号TMS320C5402拟信号图1系统总体设计3.MAX1247结合多路缓冲串口实现ADC3.1多路缓冲串口(McBSP)简介TMS320C54x系列数字信号处理器提供多种高速的、双向的多路缓冲串口。在一个系统里，它可以直接与其他的TMS320C54x系列器件、编解码器、或者其它串口器件通信。[2

6、]TMS320C54x系列芯片中，5402有两个多路缓冲串口。TMS320C2x、C20x、C5x以及C54系列器件的多路缓冲串口都是基于标准串口界面的，具有以下特点：(1)全双工同步或异步通信功能；(2)双倍的缓冲发送和三倍的接收缓冲数据寄存器，可以保持一个持续的数据流；(3)独立的发送和接收帧时钟信号；(4)可以直接与具有工业标准的编解码器、模拟接口芯片以及其他的串行模/数、数/模器件进行连接；(5)外部输入移位时钟或内部可程控的移位时钟两种时钟控制方式；(6)发送和接收的通道数最多可以到达128路；(7)可以选择很宽范围的数据大小，包括8、12、16、20、24、32位字长；3

7、.2McBSP与MAX1247的硬件接口设计与并行接口相比，串行接口最大的优点是减少了DSP引脚的数目，降低了接口设计的复杂性。串行接口提供全双工同步操作，输入输出数据以位为单位的串行方式进行处理。目前，有许多种不同的串行协议，典型的有串行外围设备接口SPI。SPI协议采用主从设置，相互[4]连接的设备中一个作为主设备，其他的设备作为从设备。由于MAX1247具有SPI串行接口，满足SPI协议，因此可以与TMS320C5402的McBSP进行直接连接，而不