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工控澳门太阳集团2007com网站厂家分享:TIgerSHARC系列TS101S芯片在雷达信号处理系统的应用
来源:迈肯思科技 发布时间:2021-06-20
       

数字信号处理就是用一些数学算法对数字信号进行分析、变换、综合、估值和识别。作为数字信号处理核心和标志的数字信号处理器(DSP)芯片自问世以来得到了快速的发展,广泛应用于通信系统、图形/图像处理、雷达声纳、医学信号处理等实时信号处理领域。随着人们对实时信号处理要求的不断提高和大规模集成电路技术的迅速发展,数字信号处理器也发生着日新月异的变革。美国AD企业,继16b定点ADSP21xx和32b浮点ADSP21xxx系列之后推出的ADSPTIgerSHARC系列处理器,是基于AD2106x的下一代高性能芯片。本文着重先容TIgerSHARC系列中TS101S芯片的性能及结构特点,并将其应用在雷达信号处理系统设计中。

1TIgerSHARCDSP


TIgerSHARCDSP器件的主要性能如下:

(1)最高运行速度为300MHz,指令周期为3.3ns。

(2)带有6Mb片内SRAM,分为了3个2Mb的存储块M0,M1和M2,每一个存储块都能够单独存储程序、数据或同时存储程序和数据。

(3)带有双运算模块,每个运算块有1个64bALU,1个乘法器,1个64b移位器和1个由32个寄存器构成的寄存器组,可实行定点和浮点的算术逻辑等通用运算。

(4)3条内部地址/数据总线,每条总线都连接到3个内部存储器块中的1个。3条总线都是128b宽,可以在任一周期使用任一条总线传送多达4条指令或4个对齐的数据。这样TS101S内核可以在任一周期并行访问3个存储块,1个取指令,2个访问数据。

(5)4个链路口支撑点对点的高带宽数据传送,可通过单个链接口以250Mb/s的速率进行数据传输。4个链路口为处理器与处理器之间的通讯提供了一个良好的途径,总吞吐量多达1Gb/s。

(6)多处理器特性,当单个DSP芯片组成的系统不能满足处理要求时,TS101S通过外部口或链路口与其他TS101S相连构成多处理器系统。TS101S的外部总线支撑多达8个DSP外加Host处理器的并行总线连接。在构成多处理器系统时,处理器之间无论是采用共享总线方式,还是采用链路口互连方式,都不需任何外加控制,实现无缝连接,在并行总线上可以800Mb/s的速率进行数据传输。

(7)有DMA和SDRAM控制器,拥有14个DMA通道,提供了在处理器核不干预条件下的零开销数据传输,SDRAM的地址、数据引脚可以与TigerSHARC的直接相连,另外,TigerSHARC提供专用的寻址空间支撑SDRAM。

TS101S的主要性能指标如表1所示。

2信号处理系统的实现

图1所示是一个雷达信号处理系统的硬件框图。为了简化系统硬件,减少DSP片间连线,该系统的4个DSP以松耦合的链路方式进行连接,并共用一片FPGA。

首先由DSP1通过外部DMA方式读入中频解调后的I、Q路数据,并由DSP1对读入数据进行脉冲压缩(匹配滤波),脉冲压缩后进行二次对消,以消除固定杂波。设计总距离单元数为2000,需做2048点复数FFT,当2048点复数FFT完成后,还必须和预先存储好的匹配滤波器系数H(k)相乘,一般需要做2048个复数乘法,相乘结果还需做2048点复数IFFT以获得脉冲压缩结果。TigerSHARCDSP做2048点复数FFT和IFFT大约需要200μs(工作在250MHz),利用TigerSHARCDSP的双运算块和单指令多数据(SIMD)特点同时进行两个距离单元的复数乘法,完成2048个复数乘法仅需25μs。二次对消对于每个距离单元都需要做2次减法和1次加法,2000个距离单元的二次对消大约需要50μs。DSP完成上述运算大约要300μs。

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