介紹了TMS320C6211 DSK的軟、硬件結構及其特點，在此基礎上對其在短波軟件無線電偵察中的應用作了分析。
??? 關鍵詞：DSP，DSK，軟件無線電
　　

1　引　言
　　DSP芯片自誕生以來，在短時間內得到了飛速的發展，并已經在社會生活各個領域得到了廣泛的應用。但是，開發應用DSP需要高額投資購置DSP開發系統和相應的開發軟件，這對剛開始學習使用DSP的人來說，是難以接受的。
　　德克薩斯儀器公司（TI）開發生產的初學者工具DSK（DSPStarter Kit），是為初學者進行DSP編程練習而提供的一套廉價的實時軟件調試工具。它的特點是功能全，價格低，代碼編譯速度快，使用簡單。DSK可以與PC機進行通信，在PC上進行編譯、匯編，連接之后的程序可以通過串口或并口下載到DSK上DSP芯片的內部RAM執行。為了方便存儲器等硬件資源的擴展，并形成用戶DSP系統，DSK還將DSP芯片的數據與地址相應的控制信號引出。DSK的特點決定了它非常適合初次接觸DSP的人員去掌握DSP，以及在系統設計階段評估DSP的性能。TI公司目前的DSK產品可以支持C3x、C5x、C54x、C6211和C6711。TMS320C6211 DSK基于C6000系列中低價位的片種TMS320C6211，它不僅能使開發人員熟悉C6000DSP，而且其功能還足夠用于網絡、通信、圖像處理等具體應用的開發，因而具有極高的性價比。
2　TMS320C6211 DSK的結構
2．1　硬　件
　　TMS320C6211 DSK是一塊大約長21cm、寬12cm、高2cm的開發板。硬件結構如圖1所示。核心采用定點運算芯片TMS320C6211，工作于150MHz時鐘，峰值性能為1200MIPS，它是DSP業第一片使用了兩級內部高速緩存（Cache）的DSP（L1 Cache 8Kbyte／L2 Cache 64Kbyte），內部RAM共72Kbyte。DSK的供電電源為5V的直流電源。
　　TMS320C6211 DSK是一塊通過并口與PC機相連的板卡。板上包括：一個150MHz的C6211 DSP，峰值性能為1200MIPS；雙時鐘，CPU工作在150MHz，外部存儲器接口（EMIF）工作在100MHz；并行接口與PC機標準的并口對接；4Mbyte外部SDRAM和128Kbyte外部閃式存儲器（Flash Memory），用于存儲外部程序和數據；TI的TLC320AD535 16位數據轉換器（Data Converter）；TI的TPS56100電源管理器件（Power Manager Device）提供1．8V和3．3V的直流電；JTAG控制器，用于仿真和調試；用于外部擴展子卡的接口（Expansion Daughter Card Interface）。
2．2　軟　件
　　TMS320C6211 DSK配有代碼產生工具、代碼編輯調試工具Code ComposerDebugger和其他DSK支持軟件（閃存支持軟件、樣例程序和DSK功能測試軟件）。
3　TMS320C6211 DSK的特點
3．1　TMS320C6211的特點
3．1．1　采用改進型的哈佛結構
　　為了實現信息處理的高速化，提高使用的靈活性，TMS320C6211采用改進型的哈佛結構，其主要特點是程序和數據具有獨立的存儲空間，有著各自獨立的程序總線和數據總線。可以同時對數據和程序進行尋址，這大大地提高了數據處理的能力。改進的哈佛結構允許數據存放在程序存儲器中，并被算術運算指令直接使用，增強了芯片的靈活性。另外，指令可以存儲在高速緩存器（Cache）中，省去了從存儲器中讀取指令的時間，大大提高了運行速度。

3．1．2　采用流水線操作
　　流水線操作是DSP實現高速度、高效率的關鍵技術之一。只有在充分發揮作用的情況下，才可能達到最好性能。TMS320C6211的流水線與以前的C3x和C54x相比，有非常大的優勢。主要表現在：簡化流水線的控制以消除流水線互鎖；增加流水線的深度來消除傳統流水線結構在取指、數據訪問和乘法操作上的瓶頸；取指、數據訪問分為多個階段，使得芯片可以高速訪問存儲空間。TMS320C6211的流水線分為3個階段：指令讀入（取指）、解碼和執行，共11級。
3．1．3　特殊的硬件結構
　　乘法運算和加法運算在數字信號處理的算法中使用非常頻繁。在通用的微處理器中，乘法運算是通過執行一串指令實現的，需要占用許多指令周期，影響處理速度。而DSP中，設置了硬件乘法器和MAC（乘法并累加），這些操作往往可以在單周期內完成，從而大幅提高了DSP進行乘法和累加運算的速度。在TMS320C6211中采用兩個硬件乘法器實現乘法運算，只需要一個指令周期,大大提高了信號處理速度。此外，TMS320C6211內部的各種數據寄存器、移位寄存器等硬件結構，確保了DSP算法的快速性。
3．1．4　特殊的DSP指令系列和豐富的尋址方式
　　TMS320C6211的另一個重要特征是有一套專門為數字信號處理而設計的指令系統。這些指令包括32bit整型乘法、雙字讀取等。此外，TMS320C6211豐富的尋址方式也使信號處理算法的實現變得非常容易。
3．2　模擬接口電路（AIC）的特點
　　TMS320C6211 DSK板包括雙通道語音／數據編解碼器。這個模擬接口電路（AIC）有以下特性：16位的信號處理能力；獨立的語音和數據通道，只有語音通道利用在DSK板上；8kHz的采樣速率；可編程的增益放大器；60Ω帶有可編程放大器的耳機；支持立體聲介質帶偏壓的麥克風；一個3．5mm（1／8英寸）單麥克風插孔；一個3．5mm（1／8英寸）立體耳機插孔。

　　圖2示出了TMS320C6211 DSK模擬接口電路結構圖。TITLC320AD535是一種所需外部器件最少的廉價數據轉換器。其中C6211 McBSP0負責與模擬接口電路（AIC）語音通道實現串口通信。
3．3　外部存儲器和擴展存儲空間的特點
　　TMS320C6211 DSK支持4Mbyte（1Mbyte×32－bit）同步動態存儲器（SDRAM），128Kbyte的閃存（Flash ROM）和存儲器映射的I／O端口。擴展存儲連接器可以支持異步存儲和存儲映射設備通過子板加在DSK板上（TMS320C6211 DSK的擴展存儲器及其接口由2行80針的連接器實現）。其中，外部存儲器SDRAM設備的電壓為3．3V，擴展存儲連接器支持3．3V和5V。
3．4　JTAG仿真器
　　TMS320C6211 DSK提供了內置的仿真器。通過并口或者外部的仿真器XDS510實現仿真。TISN74ACT8990 JTAG測試總線控制器（TBC）提供主機對TMS320C6211 DSK JATG接口的軟件控制，這樣便可以在沒有外部仿真器的情況下，CCS調試器仍然可以調試目標板。
4　TMS320C6211 DSK在短波軟件無線電偵察中的應用
4．1　方　案
　　在某系統中采用TMS320C6211 DSK、AD6644采集卡和工控機搭建一個寬帶的偵察硬件平臺，在此基礎上實現對2MHz～30MHz帶寬內的通信信號的全景偵察。如圖3所示。

4．2　工作原理
　　本方案采用直接中頻采樣、DSP數字信號預處理、工控機主處理的程式，完成短波信號的偵察、分選識別。接收機輸出10．7MHz中頻信號，經過采集卡進行中頻采樣（所用到的A／D為A／D6644）完成數據采集，并通過TMS320C6211 DSK的EMIF（ExtendedMemory Interface，外部存儲器接口）接口實現數據傳輸，DSP完成數字信號的FFT運算、極值判斷等預處理部分，并將處理后的數據通過并口傳送給主機以便進行分選、識別、顯示的主要處理部分。
4．3　C6211的外部存儲器接口
　　DSK板上具有與EMIF相連的外擴展子卡接口，它原本是用來擴展片外存儲器的硬件接口，可以為多種同步和異步存儲器（如SBSRAM、SDRAM、SRAM、ROM、FIFO）提供無縫接口，由于其數據傳輸速度很快（可以高達900Mbyte／s），所以，可以用來與高速模數轉換器接口。EMIF是外部存儲器和C6211片內其它單元的接口，具有很強的接口能力。其數據總線寬度為32bits，尋址空間為4GB，可以與目前幾乎所有類型的存儲器直接接口。EMIF處理的外總線請求有片內EDMAExtended Direct Mernory Access控制器和外部共享存儲器的設備。對EMIF的控制是通過設置EMIF中的一組存儲器映射寄存器完成的，包括配置各個空間上的存儲器類型，設置相應的接口時序等。當EMIF與異步器件接口時，整個異步接口信號包括＃AOE、＃AWE、＃ARE、ARDY四個控制信號。在時序控制上，通過在EMIF全局控制寄存器和相應的CEx（x是0～3）空間控制寄存器中進行靈活的參數配置，完成與不同器件的時序接口。有關控制位如圖4所示。
4．4　AD6644與C6211 DSK硬件接口設計
　　因為TMS320C6211 DSK與外設之間沒有專門的高速接口，它只有一個用于擴展外部存儲器的外部存儲器接口（EMIF），所以，只能通過充分利用EMIF的擴展功能，在AD6644與EMIF之間建立一個接口，實現數據的高速傳輸。接口采用異步先進先出存儲器（FIFO）形式。這是因為AD6644的對外數據輸出和相應接口是一種主（Master）的形式，它的輸出控制信號只有數據準備（Ready）一個，運用FIFO可以大大減少接口控制邏輯的復雜性。另外，FIFO可以向EDMA發出中斷信號，因而實現數據傳輸觸發的多樣性。圖5為異步FIFO接口框圖。

4．5　AD6644與C6211 DSK軟件接口設計
　　AD6644與C6211 DSK軟件接口程序完成數據從異步FIFO向內部存儲器的傳輸。當主程序發出數據傳輸命令及FIFO向CPU發出中斷請求時，該程序被調用。圖6為軟件接口流程圖。 　　接口軟件在CCS集成環境下，用TIC6x C語言編寫而成。實際完成的AD6644與C6211 DSK接口能實現AD6644與C6211DSK之間30M～50M words／s的數據傳遞，這是由C6211的主頻所決定的。事實上，由于C6000系列DSP外部接口的兼容性，可以使用更高主頻的DSP如300MHz，方便地實現系統的升級。
　　在以往的信號處理中，我們直接用工控機處理采集下來的數據，在對數據進行處理分析的時候發現當信號環境復雜，信號密度很大時，工控機處理起來很吃力，性能指標往往達不到我們的要求。為了減輕在信號分選識別過程中PC機處理的負擔，進一步提高處理信號的適時性，本方案將信號的預處理部分從中分離出來，交給數字信號處理器專門進行處理，并將處理后的信號傳送給PC機進行分析，從而大大地減輕了PC機的工作量，讓PC機有更多的時間進行其他細微特征的分析。TMS320C6211 DSK的EMIF接口可以實現數據的高速傳輸，可以滿足系統的要求。
5　結束語
　　今后，DSP將進一步向著低價格、高集成、高速、高性能的方向發展。伴隨著DSP器件的廣泛應用，其相應的開發工具也得到了迅速的發展，各種形式的DSP開發工具不斷涌現。使用DSP開發工具，不僅可以提高程序設計的效率，而且可以使有較少經驗甚至沒有經驗的人使用DSP。DSK以其高性能、低價格，為我們學習、理解、應用DSP提供了可能。

1　王念旭編著．DSP基礎與應用系統設計．北京：北京航空航天大學出版社，2001
2　任麗香，馬淑芬，李方慧．TMS320C6000系列DSPs的原理與應用．北京：電子工業出版社，2000
3　趙訓威．基于TMS320C6200系列DSP芯片的應用與開發．北京：人民郵電出版社，2002　
4　鄭春龍．DSK的特點及其應用技術．電子技術應用，1998（11）