关于DSP与FPGA间串行通信的研究

简介：
本研究探讨了数字信号处理器(DSP)与现场可编程门阵列(FPGA)之间的高速串行通信技术，旨在优化数据传输效率和降低功耗。 ### DSP与FPGA之间串口通信研究 #### 摘要 本段落探讨了在基于软件无线电技术的数传电台系统中，DSP（数字信号处理器）与FPGA（现场可编程门阵列）之间的串行通信方法。具体而言，文章介绍了一种利用SPI（串行外设接口）协议进行数据传输的方法，并详细讨论如何通过VC5402上的MCBSP和XC3S400 FPGA的SPI模块来实现这一方案。 #### 关键词 - 数字信号处理器 (DSP) - 现场可编程门阵列 (FPGA) - 串行外设接口 (SPI) - 多通道缓冲串口 (MCBSP) #### 引言 随着数字技术的发展，数传电台的数字化成为一个重要研究方向。本段落介绍了一种基于软件无线电技术的数传电台系统设计方案。该方案采用TI公司的TMS320VC5402 DSP和Xilinx公司的Spartan-III系列XC3S400 FPGA实现信道编解码、调制解调以及数字下变频等功能，从而简化硬件设计、降低成本，并提高系统的灵活性与性能。 #### 设计实现 ##### 设计思想 在本系统中，VC5402负责执行卷积编码器的功能以处理数字基带序列。然后将这些编码后的数据传输至FPGA进行DQPSK调制解调处理；最后再传回DSP进行维特比译码操作。因此，确保两者之间的高效通信是设计的关键部分之一。本段落提出通过VC5402内部的MCBSP（多通道缓冲串口）来实现这种通信方式，并将其配置为支持SPI协议模式。 ##### 硬件部分设计 SPI是一种由Motorola公司开发的标准接口协议，用于在微控制器或DSP与外部设备之间提供低成本且易于使用的高速同步串行连接。其工作于主从模式下：一个作为主机的器件控制整个通信过程，并产生时钟信号；而其他被称作“从机”的器件则使用此时钟来接收数据。SPI通常包括四个引脚：移位时钟（SCLK）、主输出/从输入端口（MOSI）用于发送数据，主输入/从输出端口（MISO）用以接收信息以及片选信号线SS。 在本方案中，VC5402通过其MCBSP1接口作为SPI通信中的主机。FPGA部分则设计了一个包含时钟模块、接收缓冲器和发送缓存的SPI子系统来支持与DSP的数据交换： - **时钟生成**：用于产生符合SPI标准所需的同步信号。 - **数据收发缓存**：采用先进先出（FIFO）机制存储从VC5402接收到或待传输给它的信息。 文中还涉及到了硬件接口电路的设计以及在XC3S400 FPGA上实现的某些具体代码和仿真结果，但这些细节并未在此部分详述。 #### 结论 通过研究基于SPI协议的DSP与FPGA之间串行通信方案，可以显著提高数据传输的速度及可靠性，并简化系统架构设计、降低成本。此方法不仅适用于数传电台应用领域，在其他需要高效互连的场景中也有广泛的应用价值。