DSP芯片范文（精选7篇）
DSP芯片 第1篇
关键词：DSP,语音检测,短时平均幅度差,短时能量,过零率
0 引言
语音信号检测(Voice Acess Detect,VAD)技术,目的是为正确区分语音与各种背景噪声。在语音信号处理和通信等领域,它有着十分重要的意义。本套算法集成了短时能量、过零率与短时平均幅度差(AMDF)检测等算法的组合。
1 算法介绍
1.1 帧和窗的概念
短时分析将语音流分帧处理,为减小语音帧的截断效应,需要加窗处理;窗口的形状和长度对分析影响很大,不同的分析方法对窗函数的要求不尽一样;可分为矩形窗、汉明窗和汉宁窗等。
通常认为一个语音帧内含有1～7个基调周期比较理想但人的语音的基调周期值是变化的从女性和儿童2 ms到老年男子的14 ms(即基调频率为500 Hz～70 Hz),所以N的选择是比较困难的,折衷的选择N为100～300点比较合适。
1.2 短时能量
一段短语音信号的能量称为短时能量,第n段的短时能量由En表示,它等于该短段语音取样的平方和,设第n帧语音信号xn(m)的短时能量用En表示,则其计算公式如下:
算法中使用短时能量的主要目的是:去除背景语音对VAD效果的影响,去除幅度较小的噪声对VAD效果的影响。
1.3 短时过零率
过零表示信号通过零值,过零率即每秒内信号值通过零值的次数。对于离散时间序列,过零则是指序列取样值改变符号,过零率则是每个样本改变符号的次数。对于语音信号,则是指在一帧语音中语音信号波形穿过横轴零电平的次数可以用相邻2个取样改变符号的次数来计算。
1.4 短时平均幅度差(AMDF)
对于完全的周期信号,则相距为周期的整数倍的采样点上幅值相等,差值为0。实际的语音信号是一个准周期信号,差值不为0,但很小,这些极小值将出现在整数倍周期的位置上。定义短时平均幅度差函数:
AMDF函数在浊音基音周期上出现极小值,在音语音时无明显极小值。在此基础上,为避免由信号强弱带来的误差,需要对AMDF函数进行归化处理。
2 算法实现
语音信号是一种时变的、非平稳的随机过程,从整体来看其特征及表征其本质特征的参数均是随时间变化的。但是,语音的形成过程与发声器官的运动密切相关,这种物理运动比起声音振动速度来要缓慢得多,因此语音信号可以认为在一个较短的时间段内是平稳的,即具有短时平稳性。
根据语音信号的这一特点,结合所采用的算法的需要,语音帧的长度定为16 ms,下文将详细介绍算法的实现。
(1)短时能量检测函数:power proc(),输入参数为存放采集一帧数据的地址,算法流程图如图1所示。
(2)短时过零率函数:zero proc(),输入参数为存放采集一帧数据的地址,算法流程图如图2所示。
(3)短时平均幅度差函数:amdf proc(),输入参数为存放采集一帧数据的地址。其中D(N)存放的是不同Z(基音周期)得到的幅度差,算法流程图如图3所示。
语音检测时,为保证检测的准确性,连续10帧检测有效时才认为确实有语音,连续20帧检测无效时才认为确实无语音。为了满足多帧检测需求,又不至于出现掉字情况,同时还要保证检测信号和语音信号的同步性,设计了一个环形缓冲区,模拟语音通道1和通道2各有一个对应的环形缓冲区delay1和delay2,每一个环形缓冲区都有3个指针:接收指针、处理指针和发送指针,分别供DMA通道0中断服务程序、短时能量子函数和短时平均幅度差子函数、DMA通道1中断服务程序使用。
3 硬件实现
系统的硬件实现,核心器件为TI公司的低端DSP芯片TMS320VC5402(以下简称C5402),片内DARAM仅有16Kbyte,地址有效范围0x0080H～0x3FFFH,其中配置地址有效范围为0x0000H～0x005FH。
除算法外,在具体研制过程中遇到了双通道A/D采样时通道无法有效控制、扩展片外RAM后程序不能正常加载、系统因负荷过大不能正确启动等难题,通过长期的探索和尝试,这些问题都得到了妥善的解决,并掌握了实现2路A/D同时采样的状态控制字配置方法,为算法的实施打下了坚实的基础。大致的配置方法如下:
(1)所有保留位控制字,采用缺省设置;
(2)接收寄存器接收帧长度设置成每帧1个字;
(3)接收寄存器接收字长度设置成32位;
(4)发送寄存器发送帧长度设置成每帧1个字;
(5)发送寄存器发送字长度设置成32位。
McBSP0引脚控制寄存器配置如下:
(1)DX等引脚设置为串口;
(2)DR等引脚设置为串口;
(3)帧同步发送位设置成内部发送模式;
(4)帧同步接收位设置成外部发送模式;
(5)时钟发送位设置成外部发送模式;
(6)时钟接收位设置成内部发送模式;
(7)帧同步发送设置高电平有效;
(8)帧同步接收设置高电平有效;
(9)发送时钟设置成为上升沿触发;
(10)接收时钟设置成为上升沿触发。
McBSP1引脚控制寄存器相关配置与McBSP0相似,额外配置如下:发送时钟设置为内部模式;接收时钟设置为外部模式;发送时钟设置为下降沿触发。
4 结束语
提出了采用平均幅度、过零率和短时能量等系列算法进行语音处理的原理及具体实现方法,并介绍了承载该算法的硬件组成,该套语音处理模块基于低端的DSP处理芯片,综合考虑了性能价格比,在实现所有功能及性能的前提下,最大程度地节省了成本,提高了产品的市场竞争力,核心算法的实现,凝聚了团队的心血,在行业内处于领先地位。实践证明该语音处理模块硬件小巧,语音质量好,易于实现,性价比较高,可推广至各类需要语音处理的通信产品中。
参考文献
[1]蔡莲红,黄德智,蔡锐.现代语音技术基础与应用[M].北京:清华大学出版社,2003.
[2]赵力.语音信号处理[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]刘庆升,徐宵鹏,黄文浩.一种语音端点检测方法的探究[J].计算机工程,2003(2):1-10.
DSP芯片 第2篇
摘要：根据语音录放芯片ISD4004的接口特点，设计了其与TMS320VC5402 DSP的SPI接口电路。完成了DSP对ISD芯片的通讯与接口控制编程，并给出了实际应用中的一种ISD4004信息管理方法：信息地址表(MAT)。
关键词：DSP 语音录放芯片 ISD4004 SPI接口 MAT
许多类型的语音录放应用要求具备信息管理的功能，即能够随着地录、放、删除任意一段信息。而许多语音录放系统并不能很好地满足这种要求，如磁带录音系统。ISD4004语音录放芯片提供了SPI微控制器接口，使得语音录放的信息管理成为可能。本文将详细阐述TMS320VC5402 DSP与ISD4004的SPI接口设计及其控制操作，同时设计适合应用的信息管理方法。
ISD4004语音录放芯片工作电压为3V，单片录放时间为8～16分钟。芯片设计使得所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口SPI送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内内烁存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。采样频率可为4.0k、5.3k、6.4k、8.0kHz，频率越低，录放时间越长，但音质有所下降。
TMS320VC5402是美国TI(德州仪器)公司推出的一款高性能的定点DSP，最高频率为100MHz，内部提供16K的存储空间。它提供的多信道缓冲串口(McBSP)可以设置为SPI工作方式，从而使得DSP与ISD4004的接口设计成为可能。
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1 接口设计
DSP作为SPI(串行外设接口)的主器件(Master)，负责为ISD4004提供串行时钟、片选信号以及控制ISD4004的动作信号。接口电路如图1所示。
1.1 SPI
SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。ISD4004工作于SPI工作模式。因此对于ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。ISD4004与DSP通讯协议的具体内容如下：
(1)所有串行数据传输开始于SS下降沿。
(2)SS在数据传输期间必须保持低电平，在两条指令之间则保持高电平。
(3)数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。
(4)SS变低时，输入指令和地址后，ISD才能开始录放操作。
(5)指令格式是8位控制码加16位地址码。
(6)ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM(信息结束标志)或OVF(溢出)，则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。
(7)使用“读”指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此要注意移入的数据是否与器件当前进行的.操作兼容。
(8)所有操作在运行位(RUN)置“1”时开始，置“0”时结束。
(9)所有指令都在SS上升沿开始执行。
1.2 ISD4004与DSP的SPI时序配合
根据ISD4004的时序要求，DSP设置串口为SPI工作模式，发送数据先于串行时钟半个周期建立、数据在时钟上升沿发送。由图2可知，ISD接收命令字的方式是先地址后命令，且位序从低到高;而DSP发送数据方式是先高位后低位，故在DSP发送程序中须将待送地址和命令进行高低位对调。
图2 ISD控制命令字时序图
串行时钟(SCLK)由DSP主时钟产生。在DSP运行于10MHz时，设置时钟分频因子为255，得到约40kHz的串行传输时钟，适应ISD4004相对慢速的要求。DSP串口SPI方式数据传输时序如图3所示。
ISD4004的RAC管脚(行地址时钟)用于指示录放操作已经接近一行的末发展。RAC在行末前25ms变低，在到达行末时变高，DSP将它作为中断INT3的中断源，指示录放操作进行到何处;INT管脚在遇到EOM标志和OVF溢出时向DSP发中断，DSP将它作中断INT2的中断源，用来指示是否到达一段信息的末尾。按下NUM键触发INT1中断开始录音，按下STOP键触发INT0中断终止录音。放音时按下NUM即开始，遇以语句EOM时自动停止放音。
1.3 接口软件设计
DSP对ISD的控制是通过SPI接口实现的，因此DSP的McBSP必须设置为符合ISD控制命令时序要求的SPI工作模式。下程序段完成了McBSP的SPI模式设置(单帧数据为24bit，串行时钟上升沿发送数据，时钟频率为40kHz)：
stm SPCR1,McBSP1_SPSA
stm #0000h,McBSP1_SPSD ;Reset接收
stm SPCR2,McBSP1_SPSA
stm #0000h,McBSP1_SPSD ;Reset发送
stm SPCR1,McBSP1_SPSA
stm #1800h,McBSP1_SPSD ;CLKSTP=11,数据提前半个周期
stm RCR1,McBSP1_SPSA
stm #0080h,McBSP1_SPSD ;RWDLEN1=100，每帧数据24bit
stm RCR2,McBSP1_SPSA
stm #0001h,McBSP1_SPSD ;RDATDLY=01
stm XCR1,McBSP1_SPSA
stm #0080h,McBSP1_SPSD ;XWDLEN1=100,发送数据每帧24bit
stm XCR2,McBSP1_SPSA
stm #0001h,McBSP1_SPSD
stm SRGR1,McBSP1_SPSA
stm #00ffh,McBSP1_SPSD ;CLKGDV=0xFF,SPI的时钟=DSP时钟/256
stm SRGR2,McBSP1_SPSA
stm #h,McBSP1_SPSD
stm PCR,McBSP1_SPSA
stm #0a08h,McBSP1_SPSD ;CLKXP=0,CLKXM=1,FSXM=1,FSXP=1
stm SPCR2,McBSP1_SPSA
stm #0040h,McBSP1_SPSD ;GRST=1
nop
nop ;等待两个周期
stm SPCR1,McBSP1_SPSA
stm #1801h,McBSP1_SPSD ;设定RRST=1，开始接收数据
stm SPCR2,McBSP1_SPSA
stm #0041h,McBSP1_SPSD ;设定XRST=1，开始发送数据
DSP中断服务程序、命令字发送程序以及信息管理程序在此不多述。
2 信息管理
在采用本模块的拟人机器人语言交互系统中，若干条语音按顺序分别被录入到芯片，并将期编程为1、2、3等。DSP可以通过SPI接口获得每次录音结束时的ISD内部信息指针，据此构建一个信息地址表(MAT)，并将此表存入Flash Memory中，作为以后录放、删除操作时信息管理的依据。
ISD4004内部存储器分为2400行，每行1600列。对器件寻址即选择一行，从行首开始录放，而每行中的列不可寻址。对于8kHz采样率的ISD4004，采样间隔为125μs。器件地址分辨率可按如下计算：
(1/Fs)×1600=200ms
2.1 MAT
由于ISD4004内部可寻址多达2400行，而每行固定存储200ms语音，为了可录放、删除任意长度的语音，有必要建立MAT。MAT跟踪每一条语音的开始地址以及每一个信息碎块的开始结束地址。ISD4004共2400行，实际只需要12位地址即可完成寻址。为节省MAT存储空间，将地址最高位bit15作为语音起始点标志。建立MAT的规则如下：
(1)MAT表项值全为0(0000 0000 0000 0000)：表示对应行未存储任何语音;
(2)MAT表项值的bit15为1(1XXX XXXX XXXX XXXX)，表示对应的是某句语音的起始行;
(3)MAT表项值的bit15为0，其余各位是有效地址(0XXX XXXX XXXX XXXX)，表示对应的行是某句语音的一行，但不是起始行;
(4)ISD的第一行总是某句语音的起始行。
同一句语音的地址在MAT中总是连续存储的。由若干行组成的句语音，它的各行地址总是从小到大，但不一定两两相连。以行地址为表项的MAT，所要求的存储空间是较大的。本例中为2400行语句，则要求MAT具有2400个表项。为了减小MAT大小，也可对语音进行分块。若8以位为一个语音块，则MAT大小减小为300个表项。经过几次录音和删除手，建立的MAT如表1所示。
表1 MAT实例
MATbit15实际行地址句1000 0000 0000 000010000 0000 0000 000010000 0000 0000 000100000 0000 0000 00010000 0000 0000 000200000 0000 0000 00021000 0000 0000 000310000 0000 0000 000320000 0000 0000 000500000 0000 0000 00050000 0000 0000 000600000 0000 0000 00061000 0000 0000 000410000 0000 0000 000440000 0000 0000 000700000 0000 0000 00070000 0000 0000 000800000 0000 0000 0008
2.2 信息管理操作
放音时，DSP从MAT表头开始搜索bit15为1的表项。要播放第几条语句，则寻找第几个bit15为1的表项。由于RAC的周期和器件的行相同，且其低脉冲时间长达25ms，在播放当前行语音的同时，RAC触发DSP的INT3中断。INT3中断服务程序验证下一行bit15是否为1，若不为1则将该行地址送入ISD，则输入的地址不会立刻生效，而是在缓冲器中等待当前结束;若为1则指示下一行为新语句开始地址，DSP不送任何指令。放音遇到EOM或者OVF时产生INT中断，停止放音。
录音时，按NUM键启动录音操作，DSP首先找出MAT中的个全0行，发录音指令;在录制当前行的同时，DSP等待RAC信号触发INT3中断，中断服务程序继续寻找全0行、发带该行地址的录音指令，直到按STOP键触发INT0中断发录音停止命令为止。删除语音可通过将相应语音行全置零来完成。
基于DSP芯片的数字控制系统综述 第3篇
关键词：DSP芯片,数字控制,模拟电子技术
传统的控制系统或者信号处理都是利用模拟电子技术来进行设计, 相关硬件设备和装置都是利用电容、电阻和集成运算放大器来构造。然而, 随着社会高速信息化的快速发展, 我国逐步进入数字化的时代, 数字信号处理技术逐渐发展成熟并得到了广泛的利用。数字信号处理器 (DSP) 作为模拟信号和数字信号转换的实时专用的一种处理器, 处理速度是CPU的10-50倍。如今, DSP已成为计算机、通信和一系列消费产品等领域的基础器件。
1 典型控制系统的组成
比较典型的闭环控制系统主要有控制器、传感器、被控对象这些基本模块构成。制器会依据系统指令与传感器采集到的反馈信号进行比较, 此过程中会不可避免的产生误差。控制算法会相应的计算出修正信号来使误差降低到最小, 从而是系统能够获得最佳的输出, 此过程可以采用单独的模拟技术、数字技术、或两种技术的混合完成。
通常传统的控制系统只包含两个核心的模块:被控对象和控制器。控制器包含了很多个子系统, 它的核心器件则是控制处理器。控制处理器能够实现控制算法的各种功能, 由于控制算法各自不同, 所以控制器也存在着许多种不同的形式。近代的控制方法形式非常多, 比如神经网络控制、适应控制等都能够用来进行设计控制系统。控制方法的形式多样, 主要体现在由不同的数学方程式和流程控制指令组成。
2 DSP的特点
数字信号处理系统具备数字处理的一些特点, 和其他的处理器相比还具有一些明显的优点, 具体表现在以下几个方面。
2.1 可靠性较强
DSP系统主要是利用数字处理技术, 所以和模拟电子技术不同, 温度和噪声对系统的影响不大, 系统稳定性好, 并且故障率也较模拟系统低。
2.2 集成化成度较高
DSP系统中包含的CPLD、DSP芯片和FPGA都是高集成度的产品, 适于大规模的集成和生产。
2.3 灵活性很好
传统模拟系统主要依靠元器件来改变性能, 而数字系统主要是数字信号处理技术的影响, 可以很方便的用于测试、调试和生产, 灵活性较模拟系统高了很多。
2.4 接口方便
现代控制系统主要是以数字技术为基础, 因此针对DSP系统, 接口都是兼容的, 因此很方便。
3 基于DSP为基础的数字控制系统
传统模拟电子技术能够用来构成结构较简单的控制系统, 如果控制系统的算法比较复杂, 则传统的模拟电路很难实现。因此, 以数字信号处理器为核心的数字控制方式是当代设计控制系统的一种主流发展趋势。
基于DSP为基础的数字控制系统具备一些不错的优点。
(1) 系统的主要控制算法是采用软件来实现的, 不像传统的控制系统采用各种模拟电子元器件来设计, 因此针对较复杂的控制算法, 此数字控制系统具有明显的优势。
(2) 不同控制算法的实现, 我们只需通过修改相应的软件模块即可实现, 而不需要进行硬件电路的更改。此方法可大大降低整个系统的成本花费, 同时也可以更加方便、灵活、简单。
(3) 由于数字控制系统的硬件设备没有模拟电路那么复杂, 因此降低了系统的重量、体积与功耗。此种系统可靠性较模拟电路更高, 并且能够很简单的就可进行测试与维修, 抗干扰性较强。
控制系统采用DSP的主要一个优势即是系统中不存在较复杂的硬件电路, 可以通过软件程序来取代实现相应的功能。随着现代大规模集成电路的发展, 芯片的成本也越来越低。由于CPU具有较高的处理能力和存储器的容量较大, 此些硬件设备都能够在较短的时间内实现比较复杂的相应控制算法。因此, 此系统中用来实现控制功能需要的硬件, 成本都是比较低的, 可以很好的节约成本。
在工业自动化的应用中, 广泛采用的都是一些较复杂的控制系统。比如机器人自动控制、CNC。在国防工业的相关产品中, 比如导航与导弹, 可靠性要求都需非常高。为此, 我们采用DSP为基础的控制系统取代传统模拟电路构成的控制系统, 很多方面的性能得到了很大的提升。而且由于此系统的硬件电路部分是非常高密度的, 这可以大大削弱电路系统中由于高电流与电压的变化对电路所造成的影响。此系统中, 可以较简单的屏蔽控制芯片, 各种信号产生的噪声也能很简单的过滤掉。
我们在采用模拟电路设计控制系统中存在的一些问题, 比如漂移现象都可以在进行数字电路的设计中有效的避免。通过DSP软件实现的数值计算不会随着各种外在条件对硬件电路的影响而相应变化, 计算都是肯定正确的, 而且还可以针对存在的截断等相关问题采取调整相应的比例来有效解决。
4 结论
本在对控制系统的基本组成部分做了一个简单的介绍之后, 开始分析典型的控制系统模型, 然后针对现当代社会广泛采用的基于DSP为基础的数字控制系统进行了分析, 并将它同传统的模拟信号处理系统进行比较。DSP利用的数字信号处理技术由于具有抗干扰能力强、可靠性强、灵活、方便等特点, 采用软件事项相应的功能, 较传统的模拟电路体现了明显的优势。相信, 在控制系统的发展中, 基于DSP为基础的数字控制系统前景越来越好。
参考文献
[1]廖娜.DSP应用技术综述[J].科技信息, 2009 (02) :78.
[2]卢英.超大规模数字系统控制器的验证实现[J].计算机技术与发展, 2008 (05) :50.
DSP芯片 第4篇
1 DSP芯片及其结构
1.1 DSP芯片
DSP是数字信号处理器的简称, 这种处理器是为了更好的对数字信号进行控制而对处理器件的体系结构进行了优化设计, 由于DSP芯片的体系结构与普通的单片机有所区别, 从而具有更多的优势, 复合功能较强, 处理速度较快, 因而在图像处理中得到了广泛应用。DSP芯片具有专门的硬件乘法器, 以流水线形式作为了操作方式, 由于运行方式具有一定特殊性, 因而使得DSP指令也具有一定优势, 因而能够使处理各种数字信号的快速大为提升, 与此同时, 也对集成电路进行了具有针对性的优化设计, 最终使得这种方式的处理速度要比最优的CPU处理方法还要快10-50倍。
1.2 DSP芯片的主要结构
1.2.1 哈佛结构
在常规的图像处理系统中, 计算机系统往往都采用的是冯·诺伊曼结构, 而在新时期的图像处理工作中, 几乎所有DSP芯片都应用了哈佛结构, 以此来提高预算速度。所谓的哈佛结构就是能够把数据信息和应用程序存储在不同容量的空间中, 而且配有存储器, 数量通常为2个, 另外还由程序总线和地址总线构成的四套总线, 程序总线与数据总线相互分离, 但是能够在同一个机器的周期内获得操作数与指令字, 因而使得执行速度大幅提高, 加之程序与数据储存器分别在不同的空间中, 因而取指与执行可以重叠。
1.2.2 并行处理结构
图像处理过程中需要较大的运算量, 因而单一处理器难以支持实时图像处理任务的完成, 此时就离不开并行处理器的支持。一般情况下, 并行处理结构主要是指DSP芯片的内部中含有很多处理单元, 各个单元间除了能够并行存在之外, 还能够在同一个周期内进行不同任务要求的操作。此外, 由于DSP芯片的内部其他总线的存在, 因而使处理技术的范围得到了扩大。图像处理技术日新月异, 为了有效提升并行处理的能力, 在图像处过程中DSP芯片往往还会采用到超长指令字、单指令多数据流以及超标星体系等结构, 从而增强了DSP芯片的性能。
2 DSP芯片在实时图像处理系统中的应用
2.1 选择DSP芯片
由于图像处理需要进行大量的数据运算, 并且计算过程较为复杂, 因而对计算结果的精确度提出了更高的要求, 只有科学合理选用DSP芯片才能确保图像处理技术的质量。在选择DSP芯片时, 需要考虑众多因素。在数字信号处理系统中主要有定点和浮点的数据格式, 采用不同的数据格式会使信号处理的精度、信噪比和动态范围有所不同, 而且不同的数据格式其开发难度和易用性也不同。在选择定点或者浮点的DSP时, 首先需要对模数转换时的比特数进行分析, 如果每个图像的像素小于16bit, 此时就可以选用16bit的定点DSP;而如果像素大于16bit, 则可以选用浮点DSP, 从而可以对更广的动态范围进行捕捉。在相同条件下, 定点DSP芯片与浮点DSP芯片相比, 功耗较小, 成不低, 并且稳定性好, 更易于实现。除此之外, 还需要根据运算速度、芯片的储存结构、外部总线结构、芯片通信能力、DMA功能以及开发软件的难易程度等因素来合理选择DSP芯片, 从而保证图像处理的有效性。
2.2 基于DSP芯片的实时图像处理系统
基于DSP的图像处理系统的主要是利用C6000这样具有强大运算能力的DSP来满足图像处理技术中运算速度和处理的实时性要求。图像处理系统通常是由图像采集、图像处理和数据通讯处理三个模块组成。
2.2.1 图像采集简易系统
一个完整的图像成像系统既要具有对图像信号的采集功能, 也要拥有实时显示图像的能力, 并能够进行有效分析和对图像处理结果的进行及时反馈。要想更好的对图像处理进行控制, 需要采用高速的DSP芯片将其作为数据信息的核心处理单元, 并要结合实际工作需要, 选择不同的图像处理方法。
2.2.2 图像采集复杂系统
随着科学技术的发展, 人们对图像处理技术提出了更高的要求, 同时由于数据运算量与日俱增, 此时就会采用以FPGA为主要控制的数字信号处理结构。利用两个并行的DSP芯片来进行图像处理, 能够使数据压缩的速率得到提升, 结合实际工作需要, 在图像压缩处理中年, 采取具有针对性的算法, 并对图像数据进行打包处理, 然后将数据包数据存储到系统的存储模块中或发送至输出模块, 直至最后输出。
3 结束语
当前在数字化时代背景下, DSP芯片已经成为了计算机、通信及电子类产品中的基础性器件, 发挥了重要作用。在实时图像处理系统中, 应用DSP芯片, 能够最大程度的提高图像处理的精确度, 能够最大程度的满足不同的需求。因而在新时期, 我们要对DSP芯片在图像处理系统的应用有足够重视, 加强对DSP芯片的研究, 使其发挥出更大的价值, 同时我们要认清DSP芯片的优劣势, 正确分析DSP芯片功能, 合理选中DSP芯片, 使图像处理系统得到优化。
摘要：随着科学技术的快速发展, 人们对图像的处理技术提出了更高的要求。由于数字信号处理器具有强大的系统性功能, 凭借其自身的优势在图像处理领域得到了广泛应用。本文介绍了DSP芯片及其结构, 对DSP芯片在实时图像处理系统中的应用进行了分析, 希望对相关研究领域提供帮助。
关键词：DSP芯片,实时处理,图像系统
参考文献
[1]柯丽, 黄廉卿.DSP芯片在实时图像处理系统中的应用[J].光机电信息, 2013, 01 (25) :13-14.
[2]涂晓昱.基于DSP的通用实时图像处理系统设计与研究[D].浙江大学, 2014, 02 (01) :16-17.
[3]韩阳.DSP芯片在高性能图像处理技术中的应用研究[J].科技创新导报, 2013, 01 (01) :11-12.
DSP芯片 第5篇
随着科学技术水平和信息化程度的提升,身份验证对保障系统安全来说越来越重要,指纹的唯一性、终身不变性、难于伪造的特点,使它在金融——电子商务以及安全性能要求较高的行业中得到广泛应用。目前多数指纹识别系统是将指纹图象采集到计算机中,利用计算机进行识别。因此,研究开发快速、识别率高、廉价的独立指纹识别系统具有很大的市场前景和重要的科学研究价值。指纹的正确识别大致分为两个主要环节,即指纹检测和指纹的对比辨别。研究和开发快速、识别率高指纹检测系统平台有着很大的市场前景和重要的科学研究价值。嵌入式的指纹监测系统是一个独立完整的系统,它能够独立运行,从而完成系统设计的特定功能。它具有完善的图像录入机制、处理识别能力、控制、输出与显示等功能。指纹检测系统框图如图1所示。指纹图像采集器采集用户的指纹图像,并将其转换为二进制数据进行输出。指纹图像处理模块对指纹数据进行处理,提取代表这些数据的特征,作为以后的指纹比对把其存储在数据库中,在匹配时,采集待鉴定用户的指纹数据,提取特征后与数据库中的模板进行比对。最后将结果输出,同时显示比对结果输出相应的显示控制信号。现提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320C6711 DSP芯片的快速指纹识别系统。图1为指纹识别系统的框图。
2 系统主要硬件介绍。
2.1传感器FPS200的工作原理和性能特点。目前,主要的指纹采集方法有两种:一种是光学采集器;另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上,然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高,但是数据量较大,因此处理时间较长。而对于半导体传感器来说,手指的温度、湿度对其测量结果有影响,但是数据量不大,处理比较方便。随着半导体技术的发展,半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现,它已逐步代替光学采集器。现使用的是半导体传感器FPS200。传感器FPS200是美国Veridicom公司推出的第三代半导体指纹传感器。它基于电容器充放电原理,传感阵列的每点是一个金属电极,充当电容器的一极,按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极。传感面形成两极一之间的介电层。由于指纹的脊和谷,导致各点的电容值不同,这个电容值阵列就形成一幅指纹图像。它适用于更复杂的指纹和更恶劣的气候条件。它采用标准CMOS工艺制造,获取图像为256×300像素,分辨率为500dpi,FPS200内含13个寄存器,其中DTR、DCR用于指定放电电流及放电时间,RAH、RAL、REH、REL用于指定要采集的行,CAL、CEL用于指定要采集的列,CTRLA、CTRLB、CTRLC三个控制寄存器,主要用于控制传感器的初始化,时钟的选择及P0、P1的输出,PGC用于指定采集指纹图像的增益等。图2为传感器FPS200的图像采集过程。2.2 TMS320C6711DSP芯片的特点。TMS320C6711采用基于超长指令字(VLIW)的体系结构,非常适合于高强度的数学运算。内部程序存储器采用特殊的设计结构,使每个时钟周期可取8条指令。TMS320C6711是浮点处理器,主频150MHz,峰值处理速度可达到1200MIPS。TMS320C6711具有72KB的内部存储器、6个ALU单元和两个乘法器单元组成的8个功能或执行单元、寻址空间达到4GB的32位地址线和两组32位的通用寄存器。片内RAM支持快速存取数据,32位外部存储器接口支持SDRAM、SBSRAM、SRAM以及异步存储器,这样可以适应更大的外部存储器,从而提高系统性能,大大的提高了指纹识别的速度。
3 基于TMS320C6711的指纹识别系统的软件设计。
系统算法充分利用了TMS320C6711的8个处理单元;实用软件流水线操作,尽量使指令无冲突地并行执行。在存储空间的分配上要充分考虑存储区的访问速度,因为DSP访问片内RAM的速度要比访问片外RAM的速度快。编程分别用C语言和TMS320C6711的汇编语言。汇编语言主要实现系统的初始化、图形操作和串口操作;C程序主要用来实现整个系统的流程控制以及图象处理算法。采用C语言和汇编语言混合编程的方法能够充分利用DSP的资源,大大提高系统的运行速度和性能。图像处理。一般的图像处理包括图像平滑、图像锐化、二值化、细化及特征提取等方法来满足处理的要求。在采集指纹图像的过程中,由于采集环境,皮肤表面的性质,采集设备的差异等各种因素的影响,采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰,从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量,恢复脊线原来的结构。特征提取算法的性能和其它指纹识别技术的好坏取决于输入指纹图像质量的好坏。在本系统中采用方向图滤波来对指纹图像进行处理,按照公式:
其中f(i,j)是点(i,j)的灰度值,(ik,jk)是方向d上的第k点,N是所取的方向数,n是所取的邻点数,这里取n=4,d'代表与d垂直的方向。点(i,j)的方向是sd取值最小的方向d,即灰度变化最小的方向。设N(d)是某一象素9邻域中方向为d的象素的个数,定义N(d)的最大值为N(D1),次大值为N(D2),其对应方向分别是D1和D2,C(i,j)是点(i,j)校正后的方向代码,按下式进行平滑,即可得到好的滤波效果。
之后,再进行二值化处理,前景点取数值1,背景点取数值0,采用动态阈值法把指纹图象分成若干子块来计算每一个子块的灰度均值,若该块内某一像素,点的灰度值大于这个灰度值,那么这个点就取1,反之取0,依此法对每一个子块进行处理。由于二值化过程中难免引入噪声,所以处理之后要进行去噪处理,作用是填补二值化后纹线上的孔洞或者删除纹线上的毛刺和孤立的、其值为1的象素.接着可运用逐层迭代算法对二值化去噪后的指纹图象进行细化处理,并把一次跌代分作两次扫描,细化过程中,由周边向中间逐层细化,细化结果位于原图的“中轴”,然后再次进行去噪处理。图3为指纹图像处理的过程。
结论。提出的是一种基于TMS320C6711DSP芯片的快速指纹识别系统,由于该芯片有着高速的数学运算能力及处理速度,再配合采集精度高,处理方便,便于集成的传感器FPS200,使得该指纹识别系统能够稳定,快速的进行工作。实验结果显示该系统录入指纹时间小于0.3S,并且可靠,该系统外观小巧,工作性能稳定,快速,完全能够满足金融、保险、信息产业,安防业等行业的需要。
摘要：针对指纹的唯一性和终身不变性的特点,提出了一种基于TMS320C6711 DSP芯片和FPS200固态指纹传感器的快速指纹识别系统,促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展;对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理方法进行了分析;结合TMS320C6711 DSP芯片和FPS200的特性,对系统硬件核心和图像处理过程作了详细介绍。
DSP芯片 第6篇
在仪器仪表数据通信中, 串行通信一直具有极其重要的地位。异步串口通信具有线路简单、应用灵活、可靠性高等一系列优点, 长期以来获得了广泛的应用, 在数字控制领域, 其优越性尤为明显[2]。TMS320F2812是TI公司的一款性价比较高的32位定点DSP芯片, 应用前景非常广阔。但它仅有两个异步串行通信接口, 这在很多应用场合远远不够。在数字化外设较多的嵌入式系统设计中, 要满足高实时性、高波特率的要求, 则需要进行多串口异步通信接口, 因此高速可靠通信的应用十分必要[3]。
目前, 串口扩展芯片的应用已经相当普遍, 如上位机与多行串行通讯, 下位机再与多个子系统串行通讯, 串行数字传感器信号采集等[4]。在许多文献中都可以查阅, 但大多都是应用单片串口扩展芯片 (如TL16C554A或TL16C752B) 扩展了DSP的4路或2路串口, 几乎没有文献资料对多片串口扩展芯片如何使用进行说明。当单片串口扩展芯片无法满足嵌入式系统的外部数字传感器数量要求时, 则需要两片或多片串口扩展芯片与DSP进行异步串行通讯。本文以两片TL16C752B为例, 通过硬件实现与软件设计, 根据时序要求, 通过长期、大量的试验, 验证了多串口扩展芯片与DSP通讯的可行性及可靠性, 大大提高了DSP的与外设数字器件的通讯能力, 使DSP可以获取更多有效、快速的数据信息。
1 系统硬件设计
某机载航空相机的多串口扩展芯片数字传感器采样系统由TI公司生产的TMS320F2812、TPS767D301、两片TL16C752B, SN164245以及两片AML26C32组成。
TMS320F2812作为CPU主要处理异步通讯芯片的工作时序、参数配置和控制逻辑, 传感器数据、地址的分配以及数字传感器信号处理。DSP与TL16C752B使用两个频率为29.4912MHz的晶振。电源芯片TPS767D301为TMS320F2812提供3.3V驱动电源和1.9V核心电源。差分转换芯片AML26C32将数字传感器的差分信号转换为5VTTL电平信号。电压转换芯片SN164245将传感器的5V电平信号转换为3.3V的电平信号, 提供给DSP和串口扩展芯片。串口扩展芯片TL16C752B将外部串行数据转换为并行数据传送给DSP。系统的结构框图如图1所示。
1.1 串口扩展芯片与DSP接口
TL16C752B是一款TI公司生产的高性能UART芯片, 具有两个异步串行转换通道, 每通道可以从外围设备接收数据, 实现串并转换;同时也可以从CPU端接收数据, 实现并串转换;采用8位异步并行存储器接口, 3.3V电源供电, 每通道具有64BYTE深度的FIFO, 最大波特率3Mbp。在FIFO模式下, 能大幅减少CPU的中断数量, 具有软件/硬件自动流控制的特点, 可极大降低软件开销;可工作于查询模式, 中断模式和DMA模式, 并且编程可选择中断和DMA的FIFO深度等级;保持与移位寄存器使得CPU与串行数据问不需要精确同步;具有可编程的波特率发生器, 便于灵活选择数据收发频率[4]。
TL16C752B必须在硬件复位后, 才能进行寄存器配置, 复位脉冲宽度要求至少200n S, 因此, 不宜将其RESET引脚与DSP的复位引脚连接, 而用一个GPIO口控制其复位, 这样在TL16C752B与DSP发生数据失锁或通讯故障时, DSP不复位的情况下, 重新对TL16C752B进行复位配置寄存器后建立链接[5]。文中将TL16C752B配置为DMA查询模式, 16BYTE深度FIFO, 启用超时中断, 接收串行数据, 实现串转并数据转换。传感器数据由芯片的RXA, RXB脚输入, 当FIFO中的数据溢出, 或产生超时中断后, 相应的RXRDY脚发出数据有效信号, DSP访问CPLD以控制TL16C752B的片选信号CSA、CSB。DSP的地址信号A0、A1、A2与片选信号共同作为TL16C752B的地址端口进行数据的读取和寄存器的读写。DSP的数据端口D0~D7与TL16C752B的数据端口D0~D7连接。DSP的读写信号IOR、IOW与TL16C752B的读写信号IOR、IOW连接, 从而控制写入或读取TL16C752B的FIFO寄存器数据[6]。器件接线图如图2所示。
外部数字传感器为两个数字光纤陀螺, 两个数字编码器。
1.2 串口扩展芯片寄存器设置
TL16C752B共有20个寄存器, 各寄存器地址通过地址线A0、A1、A2以及寄存器进行寻址, 增强功能寄存器与通用寄存器地址复用, 通过程序对寄存器进行读写、修改。寄存器映射地址与功能如表1所示。
配置系统通讯波特率时, 线性控制寄存器LCR的最高位置位, 即LCR=0x80。配置增强功能寄存器EFR时, 则需令LCR=0x BF。查询模式将IER配置为0, 而LCR低四位决定通讯格式的配置。
1.3 串口扩展芯片时序
串口扩展芯片的复位引脚连到DSP通用I/O口, 系统上电后, 该I/O口输出为高电平, 使串口扩展芯片处于复位状态, 可靠复位后, 该I/O口输出为低电平, 开始串口扩展芯片寄存器配置[7,8]。在寄存器配置过程中, DSP地址线、写信号与片选信号共同作用于串口扩展芯片, 该过程时序如图3所示。
寄存器配置结束后, 扩展芯片按照设定的波特率和数据格式进行数据采集, 当采集字节数达到设定F IF O深度时, 扩展芯片的RXRDY由高电平变为低电平, DSP发出读信号, 并通过查询该引脚状态进行数据读取[9]。时序图如图4所示。
1.4 串口扩展芯片硬件连接注意事项
当多片扩展芯片并联时, 其片选引脚应与DSP或CPLD控制引脚相连。多余的扩展芯片片选引脚应强制拉高, (当三片TL16C752B连接五路外设时, 其中一个芯片只用一路片选, 另一路应拉高) 否则该引脚可能出现不确定状态, 造成数据总线不正常。
当芯片复位后, 各寄存器初始化为默认值, 应重新配置寄存器, 否则芯片无法正常工作。
每个晶振只能驱动两个串口扩展芯片, 如果串口扩展芯片数量大于2需增加晶振。
2 系统软件设计
系统软件基于DSP嵌入式系统的开发环境CCS 3.3平台, 并采用C语言开发编写。该系统软件主要分为三个模块:初始化模块、数据采集及处理模块和数据错误处理模块。
2.1 初始化模块
初始化模块主要完成DSP内部时钟、寄存器初始化配置、GPIO端口初始化、定时器中断设定及串口扩展芯片初始化配置等功能。系统初始化后, 便可按规定的时序完成系统需求。
对TLI6C752的初始化首先需要改置波特率、中断使能寄存器 (IER) 、MODEM制寄存器 (MCR) 、FIFO控制寄存器 (FCR) 、线性控制寄存器 (LCR) 。
可编程波特率寄存器分为高位寄存器 (DLH) 和低位寄存器 (DLL) , 其可编程波特率寄存器加载值计算公式如下:
加载值=外部芯片时钟/ (16*波特率*系数)
当且仅当LCR=0x80时, 才能将加载值写入可编程波特率寄存器的DLH和DLL。加载时设置MCR的第7位为0, 系数为1。该系统采用29.4912MHz的输入时钟, 数字编码器的波特率为115.2kbps, 由公式得DLL的加载值为16, 高位加载值为0;数字光纤陀螺的波特率为230.4kbps, 由公式得DLL的加载值为8, 高位加载值为0。系统采用查询接收方式, 中断使能寄存器 (IER) 设置为0。MODEM控制寄存器 (MCR) 与EFR用于设置FIFO控制寄存器触发级别。线性控制寄存器 (LCR) 控制数据传输的格式, 包括字长、停止位的个数以及校验类型的选择。数字编码器的字长8位, 1个起始位, 1个停止位, LCR设置为3。数字光纤陀螺的字长8位, 1个起始位, 偶校验, 1个停止位, LCR设置为0x1B[10,11,12,13]。
2.2 数据采集及处理模块
传感器数据采用查询方式接收, 当TL16C752B中的FIFO达到FCR设定的字节数时, 其RXRDY引脚由高电平跳变为低电平, 此时DSP与RXRDY相连的输入I/O口循检到低电平信号时, 读信号有效, CPLD控制其片选信号有效, 接收保存寄存器的地址为0x00H, 所以DSP地址线A0、A1、A2输出为0x00H时读取传感器数据, 开始读取FIFO中的数据, 并设置数据更新标志位。当FIFO被读空时, RXRDY引脚则再次变为高电平, DSP停止读取数据, 数据更新标志位清零。
在一帧数据接收完成后, 需要对传感器原始数据进行重新组合和数据转化, 为了不占用系统资源, 及时响应数据更新, 该数据处理过程仅在数据更新标志位为零时进行。
2.3 数据错误处理模块
为了保证数据更新的实时性和有效性, 软件进行数据奇偶校验外, 还进行了帧头校验与数据超时校验。本系统中由于数字编码器无奇偶校验位, 所以无法进行奇偶校验, 但可以进行帧头校验和数据超时校验, 当编码器的帧头为0x7E且帧尾为0x E7时, 认为该帧数据正确有效, 数据帧无效计数器清零, 当数据无效帧计数累加超过三十次, 认为数据更新超时, 此时对TL16C752B复位, 并重新初始化配置其寄存器。数字光纤陀螺为偶校验, 也可以进行帧头校验和数据超时校验, 当陀螺的帧头为0x80时, 认为该帧数据正确有效, 数据帧无效计数器清零, 当数据无效帧计数累加超过三十次, 进行复位操作[14,15]。
3 测试结果
为了验证系统对外设传感器数据采集的时序及错误处理机制是否满足设计要求, 分别对两个数字编码器和数字陀螺进行数据读取, 并记录其工作时序。数字编码器的一帧数据由4个字节组成, 帧头为0x7E, 角度数据2个字节, 帧尾为0x E7。当一帧数据传输结束后, 超时中断触发RXRDY信号由高变低, 当DSP查询到该信号有效后, DSP输出片选信号, 读信号有效, 并读取串口扩展芯片中FIFO的一帧数据, FIFO被读空后RXRDY信号再次变高, DSP输出片选无效, 读信号无效, 完成一帧数据读取。当帧头不为0x7E或帧尾不为0x E7时, 该帧数据被认为是无效数据, 丢弃, 当数据帧连续30次无效时, TL16C752B重新复位。数字编码器的工作时序如图5所示。
数字光纤陀螺的一帧数据由11个字节组成, 帧头为0x80, 角速度数据10个字节。当一帧数据传输结束后, 超时中断触发RXRDY信号由高变低, 当DSP查询到该信号有效后, DSP输出片选信号, 读信号有效, 并读取串口扩展芯片中FIFO的一帧数据, FIFO被读空后RXRDY信号再次变高, DSP输出片选无效, 读信号无效, 完成一帧数据读取。当帧头不为0x80时, 该帧数据被认为是无效数据, 丢弃当数据帧连续30次无效时, TL16C752B重新复位。数字光纤陀螺的工作时序如图6所示。
4 结语
本文通过对TL16C752B串口扩展芯片的应用、原理分析及系统设计, 实现了基于DSP嵌入式系统的多串口扩展芯片并联设计应用这大大提升了DSP对数字外设传感器的访问能力, 提高了DSP系统集成度, 使一个DSP单元可以完成多传感器系统数据采集和基于多传感器反馈机构的控制。该传感器采集系统已应用到某型号机载航空相机中, 系统运行可靠, 传感器数据采集速率达到设计要求, 多传感器采集时序符合设计要求, 不存在数据竞争现象。
摘要：随着数字化电子芯片技术的飞速发展, 数字化传感器在通信、电力系统、航空航天、自动控制、医疗和电器等诸多领域中得到了广泛的应用。如今, 机载航空相机上的传感器几乎均实现数字化, 如陀螺、编码器、温度传感器及压力传感器等采用异步串行通信接口。TL16C752B是TI公司生产的异步通信芯片, 它具有两路异步串行通信接口, 实现串转并功能。数字信号处理芯片TMS320F2812只有两路异步串行通信接口, 其无法应用于多数字传感器并行的环境下, 文中利用多片TL16C752B对TMS320F2812SCI串口进行扩展, 已完成DSP对多路数字传感器数据的采集。
DSP芯片 第7篇
TMS320C31是一款功能强大、性价比高的芯片，是DSP或嵌入式系统应用的理想选择。它具有功能强大的指令集，高速率、崭新的结构增强了DSP应用的性能。它的JTAG IEEE 1149.1仿真端口和微计算器/boot-loader功能大大方便了计算机仿真、调试及嵌入式系统的开发。今天，该低功耗芯片的速率范围大致在27MHz～50MHz。
随着现代生活的信息化和电子化，功能多样而又精巧实用的掌上型智能设备日益受到用户的青睐。现在的PDA功能要求较多，需要存储功能、通信功能、GUI功能、多媒体功能等等各种功能集于一体。PDA产品根据不同的应用场合有不同的功能要求，涉及多种当前最先进的技术，如嵌入式CPU应用、多任务操作系统RTOS、GIS应用、卫星定位系统定位、无线通信、蓝牙技术、CCD技术、图像处理技术等。本文叙述了TMS320C31在PDA方面的一个应用的例子：设计多通道计算系统，介绍其主要的开发过程和实现方法。
2 系统性能要求
开发的15通道计算设备可以配置成一组15通道的计算器，或者三组独立的5通道计算器。每一组可以根据内部时钟或同一组中任何通道的外部事件进行一定量的计算。计算器可以通过前端的键盘和显示器或者是一台具有IEEE-488接口的主机进行控制，下面是主要特征：
1)灵活选择通道;
2)基于从20到1000000毫秒的或者是从1到10000000秒时钟定时;
3)最大的外部事件计数是0xffffffff;
4)计数的过程中读数;
5)GPIB数据传输中断率超过1.2MHz;
6)溢出显示;
7)输入最大计算频率4MHz。
3 系统仿真环境构建
用C语言编写的仿真端口工具包在MS-DOS/Windows、OS2、SUN-Solaris等下面通过修改Makefile选项很容易进行编译。仿真的硬件平台可以基于AT总线、Sbus总线、VME总线等。可以对头文件的定义作适当裁减，以适应不同的仿真硬件平台。TMS320C31芯片使用模块端口扫描设备(MPSD)技术允许通过串行扫描路径到SN74ACT8900芯片通过一个12针头进行完全仿真。我们需要设计接口硬件，使仿真硬件平台和JTAG IEEE 1149.1仿真端口之间进行通信，采用一个44针头外挂SN74ACT8990测试总线控制器。图1所示的流程图显示了我们的AT总线上的TMS320C31仿真硬件主机的概念。
该设计仿真系统功能齐全，特别是当开发人员需要在不同的仿真硬件和软件平台上实现应用的时候。
所有的仿真系统都具有类似的图形用户界面，帮助用户开发、测试、精简C程序和汇编语言程序。这提供了有效、灵活的功能，如断点、单步执行、用户中断和内存显示。
4 计算系统的设计
4.1 硬件设计
我们选择33Mhz的TMS320C31芯片作为系统微处理器不仅仅是因为低功耗，而且因为它的性能好。它是DSP应用及基于应用的通用微处理器的理想芯片，它的功能指令集极大地缩短了软件开销。
我们使用了6个表面挂接的AM9513A系统定时控制器来控制15个通道的计算。除此之外，系统有若干个可编程逻辑器件，用于对计算同步、定时、溢出锁定、设备解码、等待状态机进行编程。可编程逻辑器件的广播时延在35ns以下。使用带有直接I/O的PLD，广播时延更适合于高速应用。设计等待状态机制是为了处理慢速定时外围设备，如显示单元、本地显示和控制的键盘。板子上的GPIB-TNT4882芯片通过GPIB连接器在计算器和主机之间通信。GPIB和CPU之间的FIFO缓冲数据增加了GPIB的传输吞吐量。
所有的硬件组件都被接到一个6.35*9.25的六层板上，接地信号和5伏电压信号分别占一个独立板。图2显示了计算板子的硬件结构。
4.2 固件设计
有4个64K*8 27512的EPROM和一个64K*32的RAM模块，访问时间20ns。在仿真/开发阶段直接通过PC主机下载软件到快速RAM，用于在线仿真和调试。开发之后，完成的代码和bootloader通过编程到廉价、低速、可擦写的EPROM里面。上电之后，TMS320C31下载驻留在EPROM里面的代码到快速RAM里面，用于实时执行。用语64K、32bit的字代码启动时间仅仅是60毫秒。
4.3 软件设计
相对于其他嵌入式操作系统(如Windows CE、Palm OS、E-POC),Linux具有以下独特的优势：跨平台、裁减性好、开放源代码、内核小、效率高、免费、开发速度快。正因为如此，我们采用Linux作为TMS320 DSP芯片的操作系统。
我们用汇编语言来编写底层功能，例如I/O驱动、中断处理，加快处理效率。用C语言来编写高层应用程序，方便实现各种功能。C交叉编译器包括各种数学函数、类型转换函数和其他通用库。
图3显示了软件开发流程。
我们可以扩展计算设备，一种最优的方案是设计附加接口电路到开发板上的相应模块，而不需要修改该模块。这样，可以使得设备达到最大配置，达到15个通道的计算器和32个通道的控制器。
5 结论
由于系统采用了功能强大的TMS320C31芯片，通过上面软硬件两方面的工作，我们可以构建实时性高、可扩展性强的计算系统。随着嵌入式技术的不断发展和用户需求的不断增多，相信今后该款芯片的应用将会越来越广泛。
参考文献
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