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(多图) 基于ADSP-TS201S的声雷达信号采集系统

来源:今日电子 /赵宇鹏 刘书明?? 2007年03月02日 ?? 收藏0

  在声雷达系统中,发射机定向发出不同频率的声信号,随后接收不同距离上的回波信号,利用回波中频率的偏离可以测定风速、风向随高度的变化。系统的多通道采样数据量接近500k×32b/s,一帧时间(约2.7s)内要求处理1100兆条指令,其大数据量和要求实时处理的特性对信号采集处理系统的设计提出了很高的要求,本文介绍的基于美国模拟器件公司的DSP ADSP-TS201S和ADC AD7864的信号采集系统能够满足这些要求。

  系统的设计

  1 系统功能模块划分

  声雷达信号采集系统主要由信号采集、信号处理、电源和时钟四部分组成,如图1所示。信号采集模块由CPLD和4片ADC组成,负责完成A/D转换;转换后的数据送至信号处理模块,DSP ADSP-TS201S负责数据的接收和处理,两片512k×32b的SRAM完成了多帧数据的存储任务;一片双口RAM为ADSP-TS201S和其他处理器板交换信息提供了方便的接口,Flash用于存储用户的应用程序。电源模块为其他模块提供正常工作所需的电压。在时钟模块中,由晶振产生的27MHz时钟通过倍频芯片得到54MHz时钟后进入CPLD,它一方

面作为ADSP-TS201S的系统时钟SCLK,另一方面在CPLD内12分频之后作为AD7864的工作时钟信号AD_CLK。

  本系统之所以采用ADSP-TS201S芯片源于其强大的处理能力,可以对大量的回波数据作实时处理。它在600MHz的内核时钟下可以达到每秒48亿次乘累加(MAC)运算和每秒36亿次浮点运算(FLOP),具有比同类处理器高出50%~100%的处理能力。它内部集成了24Mb的存储器,这种片内大存储量与高达33.6Gb/s的内部带宽相结合,是提高性能的关键。其外部64位数据总线和32位地址总线时钟最高可达125MHz。

 信号采集系统电路图 
???????????????????????????????????? 图1 信号采集系统电路图

  声雷达系统中需要多通道同时采样,AD7864芯片的高速多通道和同时采样特性满足了系统的要求,简化了硬件设计,它的转换精度为12位,吞吐量最高可达520KSPS,单通道转换时间最快可达1.65μs,采样/保持时间为0.35μs。此外,其单电源和低功耗特性(最低可达20μW)也满足了系统的要求。

  系统工作时,首先是由后端处理器板向ADSP-TS201S发出中断信号,通知TS201从双口RAM中读取命令字。根据命令字,TS201通过CPLD控制前端的ADC进行数据采集并利用DMA方式读取数据,处理好的数据存储于双口RAM中,TS201也通过中断方式来通知后端处理器板来读取数据并显示。

  2 硬件电路设计

  在时钟电路的设计中,晶振和倍频芯片的电源与本板电源之间要用电感或磁珠来隔离,防止它们对系统电源产生耦合干扰。为了抑制由电压波动引起的电流涌动和低频干扰,两者的电源引脚处要加上一个10μF的钽电容,0.1μF的用于抑制高频干扰的小电容也是必不可少的,而且要贴近管脚放置。此外,还应注意不要在时钟芯片底下走线,防止相互耦合干扰。倍频芯片输出端可以加一个33Ω的匹配电阻,以减少输出电流,提高时钟波形质量。为了减少EMI辐射和时钟抖动,要尽量减少过孔的使用。

  环形结构
???????????????????????????????????????? (a)环形结构

  星形结构
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????? (b)星形结构


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ADSP-TS201S? 雷达信号? 发射机?

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