彈載計(jì)算機(jī)體積小、接口種類多，給實(shí)現(xiàn)高精度AD采集帶來(lái)難度。介紹一種基于雙DSP的高精度AD采集系統(tǒng)，利用主從模式雙處理器架構(gòu)和高精度AD采集芯片AD73360完成對(duì)目標(biāo)信號(hào)的采集和實(shí)時(shí)處理。該方法具有抗干擾能力強(qiáng)、量化噪聲小、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)系統(tǒng)聯(lián)試等多方驗(yàn)證，滿足某彈載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求。

0引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，空中打擊已上升為首要的作戰(zhàn)手段，奪取和掌握制空權(quán)已成為頭等重要的任務(wù)，現(xiàn)代幾次戰(zhàn)爭(zhēng)無(wú)一例外地證明了這一點(diǎn)。性能先進(jìn)的戰(zhàn)機(jī)、威力強(qiáng)大的巡航導(dǎo)彈、各種精確制導(dǎo)炸彈等是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的主要威脅，因此，精確制導(dǎo)武器的研制對(duì)于提升我國(guó)常規(guī)武器的空中打擊能力起著尤為重要的作用。彈載計(jì)算機(jī)作為其重要組成部分，采用高精度制導(dǎo)系統(tǒng)，利用各種傳感器獲取待攻擊目標(biāo)的位置和速度等信息，通過(guò)對(duì)信息分析和處理后實(shí)時(shí)修正、控制導(dǎo)彈的飛行軌跡，完成對(duì)目標(biāo)的有效攻擊。彈載計(jì)算機(jī)具有體積小、成本低、速度快、層疊結(jié)構(gòu)等顯著特點(diǎn)，并且單個(gè)模塊融合多種接口。彈載計(jì)算機(jī)具有獨(dú)立的電源系統(tǒng)。這些特點(diǎn)不可避免地為彈載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度AD采集帶來(lái)了難度。

本文提出一種基于雙DSP的高精度AD采集系統(tǒng)，采用主從模式、嵌入式雙處理器的體系架構(gòu)，解決了彈載計(jì)算機(jī)大量信息實(shí)時(shí)處理的問(wèn)題，采用高信噪比電路設(shè)計(jì)和Σ-Δ采集轉(zhuǎn)換技術(shù)，解決了采集目標(biāo)信號(hào)的實(shí)時(shí)性和精度差的問(wèn)題。

1主從模式雙處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1主處理器

主處理器使用TI公司推出的信號(hào)處理器TMS320C6202B，最大工作頻率250 MHz，片上集成了3 Mbit的數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器SRAM、兩路32位的定時(shí)器、EMIF總線接口、4路相互獨(dú)立的DMA通道、3路MCBSP串行接口，內(nèi)核采用1.5 V供電，外圍采用3.3 V供電，封裝為352芯BGA。主從模式雙處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

1.2從處理器

從處理器ADSP-2187N是AD公司生產(chǎn)的16位高性能、低功耗定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。它采用3.3 V和1.8 V電壓供電，處理能力最大為80MIPS，LQFP100封裝形式。

ADSP-2187N內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。片內(nèi)共集成256 KB的RAM，其中程序存儲(chǔ)器48 KW（24位），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器56 KW（16位）。此外，在芯片內(nèi)部ADSP-2187N集成了豐富的IO接口和一個(gè)16位可編程計(jì)時(shí)器。它支持6個(gè)可編程外部中斷，可在DSP內(nèi)部編程設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，并可針對(duì)每一個(gè)中斷單獨(dú)設(shè)置屏蔽位。ADSP-2187N 有13個(gè)可編程標(biāo)志管腳（FLAG PIN）。

本文中的ADSP-2187N工作在主機(jī)方式下，程序只能夠存儲(chǔ)在DSP內(nèi)部，外部地址線只有A0一根，支持16位DMA方式——IDMA 。在這種工作方式下，由于只有A0一根地址線，所以ADSP-2187N對(duì)外部尋址能力有限，不允許執(zhí)行程序存放在外部。在IDMA方式下，有效提供了主處理器與ADSP-2187N間的通信，16位接口可以在一個(gè)DSP周期內(nèi)，完成對(duì)DSP內(nèi)部的PM、DM的訪問(wèn)。但主處理器接口無(wú)法訪問(wèn)ADSP-2187N內(nèi)部地址映射的控制寄存器。

1.3IDMA接口

IDMA接口是主處理器TMS320C6202B與從處理器ADSP2187N進(jìn)行通信的接口，IDMA接口為16位總線接口，傳輸過(guò)程中16位總線地址、數(shù)據(jù)分時(shí)使用，采用異步應(yīng)答的通信方式，將從處理器IDMA接口的16位數(shù)據(jù)地址復(fù)用總線接在主處理器的EMIF接口上，當(dāng)主處理器訪問(wèn)從處理器內(nèi)部資源時(shí)，CPLD控制電路完成圖2IDMA接口電路示意圖主從之間的控制；當(dāng)從處理器請(qǐng)求與主處理器進(jìn)行通信時(shí)，由從處理器的離散量實(shí)現(xiàn)對(duì)主處理器的中斷請(qǐng)求。IDMA接口電路示意圖見(jiàn)圖2。

2AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

2.1AD采集芯片

AD采集芯片使用AD公司生產(chǎn)的AD73360。AD73360是6通道16 bit ADC芯片，信號(hào)噪聲比為77 dB,每個(gè)通道具有可編程的輸入增益放大器，并且每個(gè)通道可以同時(shí)采樣以保證轉(zhuǎn)換之間沒(méi)有相位延遲，可以編程設(shè)定采樣速率和通信速率，工作模式可以設(shè)置為配置模式、混合模式或者數(shù)據(jù)模式。AD73360包含一個(gè)片上參考電壓，并且可以通過(guò)編程調(diào)整3 V或5 V工作，IO采用5 V工作模式。當(dāng)主時(shí)鐘是16.384 MHz時(shí)，可以通過(guò)編程設(shè)定AD73360的采樣速率為以下4種之一：64 kHz，32 kHz，16 kHz，8 kHz。AD73360采用ΣΔ技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng)、量化噪聲小、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。

2.2AD采集電路設(shè)計(jì)