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基于ADSP21160的高速实时并行信号处理系统设计与研制

作　者: 阎振华
导　师: 黄建国
学　校: 西北工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 高速信号处理系统并行处理多通道同步采样存储器空间硬件调试软件调试数字信号处理器(DSP) ADSP21160 模数转换器(ADC) VisualDSP++
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文深入研究了基于ADSP21160的多DSP处理器的高速实时并行信号处理系统的设计方法及其实现,并对应用于多目标高分辨估计和水声通信中的波束形成算法进行了理论分析。按照该系统的技术指标,重点研究了实现高速实时并行信号处理系统的设计和调试问题。此高速实时并行信号处理系统可对多个阵元接收到的信号进行多通道同步采样和数据分割处理,在不同的应用背景下,应用不同的算法实现多目标高分辨参数估计和多目标跟踪,以及水声通信中数据的高速实时处理。实验表明,此并行信号处理系统具有良好的性能,达到了技术设计要求。本论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面: 1) 通过对多目标高分辨方法和水声通信中波束形成的理论分析,并与其他DSP的性能比较,深入分析了SHARC系列ADSP21160的性能特点和功能实现方法,以及由多片ADSP21160处理器构成的松耦合和紧耦合两种并行处理系统的基本性能。根据系统的技术指标和功能实现的要求,设计出以4片ADSP21160构成的高速实时并行信号处理系统的整体方案, 2) 以ADSP21160构成的高速实时并行信号处理系统的硬件为基础,对整个高速并行信号处理系统各功能模块中松紧联合耦合的并行连接方式以及ADC与多片ADSP21160接口连接方式等关键技术进行了研究。针对各个功能模块的要求,研制了并行处理系统的松紧联合耦合的并行信号处理模块,以及外围连接的其他模块和通讯接口,并对整个高速实时并行信号处理系统各个模块进行了调试。调试结果表明,高速实时并行信号处理系统的各个功能模块的设计达到了工程设计的技术指标要求。 3) 在基于ADSP21160的并行信号处理系统的硬件设计的基础上论述了系统的软件调试设计方法和软件开发流程。在VisualDSP++开发环境中,运用C/C++语言和嵌入式汇编语言,完成了多目标高分辨估计和水声通信实验中的波束形成等软件。调试结果表明,在ADSP21160的并行信号处理系统的VisualDSP++开发环境中开发的各种软件,可以独立、准确的运行,达到了工程设计的要求。 4) 完成了基于ADSP21160的高速实时并行信号处理系统的整机调试及测试。测试结果表明,该高速实时并行信号处理系统是一种性能稳定、高速准确、

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 数字信号处理技术的背景与发展  9-15
    1.1.1 数字信号处理的发展历程  9-10
    1.1.2 数字信号处理的实现方法  10-11
    1.1.3 DSP芯片的特点  11-13
    1.1.4 DSP系统的构成  13-14
    1.1.5 DSP的发展趋势  14-15
  1.2 ADSP21160在国内外研究概况、水平和发展趋势  15-16
  1.3 本论文的主要研究工作以及论文的构成  16-17
第二章 ADSP21160的并行信号处理系统的技术要求  17-24
  2.1 基本理论算法——正交波束形成  17-20
  2.2 正交波束形成算法的运算量的估计  20-22
  2.3 ADSP21160的并行信号处理系统技术指标  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 ADSP21160处理器的性能特点和系统整体设计方案  24-34
  3.1 并行信号处理系统中央处理器的选型  24-27
  3.2 ADSP21160的性能特点  27-30
  3.3 基于ADSP21160的并行信号处理系统整体方案设计  30-32
  3.4 本章小节  32-34
第四章 ADSP21160的软件开发平台VisualDSP++特点  34-51
  4.1 VisualDSP++的主要特点  34-35
  4.2 VisualDSP++应用程序开发流程  35-37
    4.2.1 定义系统文件  35-36
    4.2.2 开发程序代码  36
    4.2.3 验证程序代码  36-37
  4.3 ADSP21160的软件设计方法  37-39
    4.3.1 完全C语言开发  37-38
    4.3.2 完全用汇编语言开发  38
    4.3.3 用C语言和汇编语言混合编程开发  38-39
  4.4 软件设计中使用的算法  39-42
    4.4.1 程序设计中查表法的考虑和使用  39
    4.4.2 程序的SIMD的运行模式  39-41
    4.4.3 库函数的直接调用  41-42
  4.5 软件设计中的优化方法  42-45
    4.5.1 计算表格化  42
    4.5.2 减少判断转移  42-43
    4.5.3 DSP环境中的进一步优化  43-45
  4.6 应用程序设计示例  45-50
    4.6.1 程序设计过程  45-47
    4.6.2 应用程序的调试  47-50
  4.7 本章小结  50-51
第五章 ADSP21160的并行信号处理系统的设计  51-63
  5.1 并行信号处理系统各个功能模块的原理设计  51-60
    5.1.1 中央处理器  51-52
    5.1.2 ADC的选取和工作方式  52-54
    5.1.3 外部静态存储器(SRAM)  54-55
    5.1.4 DSP的程序加载方式  55-58
    5.1.5 仿真接口JTAG设计  58
    5.1.6 多处理器电源配置  58-60
  5.2 并行信号处理系统PCB板设计  60-61
    5.2.1 元器件布局  60
    5.2.2 信号线布线设计  60-61
    5.2.3 PCB板的通孔  61
  5.3 并行信号处理系统的要求及处理能力分析  61-62
  5.4 本章小节  62-63
第六章 ADSP21160的并行信号处理系统的研制和测试  63-87
  6.1 并行信号处理系统硬件各个功能模块的调试和测试结果  64-79
    6.1.1 电源部分调试和测试结果  64-66
    6.1.2 并行信号处理系统的时钟电路测试  66-67
    6.1.3 前端运算放大器的测试  67-68
    6.1.4 JTAG口测试  68
    6.1.5 存储器测试  68-73
    6.1.6 ADC测试  73-75
    6.1.7 DSP控制线测试  75-79
  6.2 并行信号处理系统的软件设计与测试  79-83
    6.2.1 VisualDSP++仿真环境设置  80
    6.2.2 VisualDSP++仿真环境下软件设计  80-83
  6.3 并行信号处理系统整机调试及测试  83-86
  6.4 本章小结  86-87
第七章全文总结  87-89
攻读硕士学位期间发表的学术论文  89-90
致谢  90-91
参考文献  91-93

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