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控制系统硬件设计

DSP系统设计

其他pci桥设备

控制系统硬件设计

1、作为数控系统核心控制部件的运动XXX，市场上有基于单片机、基于ARM为主控处理+FPGA/CPLD作为辅控处理、基于DSP为主控处理+FPGA/CPLD作为辅控处理等多种硬件平台的解决方案。在不同的硬件平台上，软件系统调度方案可以采用μC/OS?Ⅱ，BIOS，RT?Linux，VxWorks等多种实时操作系统内核，因而衍生出各种软件系统的架构方案[1]。采用TI公司TMS320C6713系列DSP芯片为主控芯片+FPGA作为辅控芯片的硬件平台的解决方案，其数据吞吐量和高速浮点运算上具有一般单片机不可比拟的优势。而采用TI公司的DSP芯片和CCS的开发平台，可以使用配套的非XX源代码的BIOS实时内核，在中小型数控系统应用开发上，其更加专业，相比采用ARM硬件平台而使用的XX性源代码的实时操作系统内核，采用DSP硬件平台与BIOS内核的运动XXX稳定性更好，能够节约实时操作系统移植和测试时间，缩短开发周期，因而其是一种合理有效的解决方案[2]。

2、为了能够在该平台上进行有效的模块化数控功能组件的开发、维护和移植，本文提出了一种标准化的软件分层与接口架构方案。该方案可作为一种设计模式，满足不同用户的基本功能与二次开发需求。

3、本文采用的运动XXX的硬件系统[3]框图如图1所示。其中，TMS320C6713系列DSP具有浮点运算器，能快速高效地完成工件加工轨迹插补计算。其集成外部扩展扩的EDMA和EMIF总线具有数据吞吐量大的特点。该DSP主频为225 MHz，对应的指令周期为4 ns，相应的运算速度可达1 800 MIPS/1 350 MFLOPS，适用于中小型数控系统主XXX的需求[4]。

4、ACXXX公司的AXX400系类FPGA是一种高密度，等效40万门器件，其可配置的I/O可以兼容多种类型的数字电平。另外ACXXX公司提供的Libero集成开发工具，能提供数字PLL、高速FIFO等多种通用型软核模块，能够节约开开发时间与成本，是作为运动XXX外部通信总线接口的一种可靠高效的硬件方案。

DSP系统设计

1、DSP技术发展及在各领域中的应用数字信号处理（DSP）是门涉及许多学科而又广泛用于许多领域的新兴学科。本文概述了数字信号处理技术的发展过程，概述了DSP结构和特点，分析了DSP 处理器在多个领域应用状况，介绍了DSP的最新发展及发展面临的难题，对数字信号处理技术的发展前景进行了展望。

2、自从数字信号处理器（Digital Signal Processor）问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理、XX、语言处理，通用西信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。随着技术成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合等到成功应用。

3、DSP的发展大致分为三个阶段：在数字信号处理技术发展的初期（二十世纪50—60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代，有人才提出了DSP 的理论和算法基础。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1987年AMI公司发布的S281I。1979 年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920 是DSP芯片的一个重要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980 年，日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

4、随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志了实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司不久相继推出了第二代和第三代DSP芯片。90年代DSP发展最快。TI公司相继推出XXX、第五代DSP芯片等。

其他pci桥设备

1、摘要：介绍了如何利用PCI2040通过C6X模式接口将TMS320VC5420 16位HPI接口连到PCI总线上。根据TMS320VC5420的数目，提供了两种将TMS320VC5420映射到主存的方式，同时提供了硬件和软件两方面的考虑。

2、PCI2040是TI公司生产的专门用于DSP与PCI总线之间的桥接芯片，内部原理图如图1所示。关于PCI2040具体介绍可以参照TI公司的相关资料（见参考文献1）。PCI局部总线标准由Intel公司提出并由XX部件联合专门权益组织（PCISIG）制定。目前PCI总线已不再是一种局部总线，而成为一种受欢迎的高端总线和现代总线，被广泛运用于图形、图像、动画及其它各种外设对高速数据进行传输。PCI总线的主要优点是高性能，（数据传输率可达到132/264Mbps）总线通用性强、低成本、使用方便灵活。

3、PCI2040可以接口8位TMS320c54xHPI总线或者16位TMS320c6x HPI总线。本文介绍如何通过PCI2040的16位C6X模式接口将TMS320VC5420的16位HPI接口连到PCI总线上。

4、TMS320VC5420是具有A、B两个核的DSP，根据TMS320VC5420的数量，有两种将TMS320VC5420映射到主存或PC存储空间的方式。若TMS320VC5420的数量少于三个，可用映射方式1（如图2）。如果TMS320VC5420的数量多于两个，可用映射方式2（如图3），这种方式将每个DSP映射到一个特定的存储器空间，每个DSP核或DSP子系统占用同样的存储空间。