普通PCI接口的高速数字信号处理板卡设计

本文介绍了PCI接口的基本功能和特点；利用PLX9054接口芯片，结合双口RAM和EPLD逻辑电路，实现了TMS320C6701与PCI总线间的双向高速实时数据交换；分析了DSP与SBSRAM接口信号的完整性，对PCB设计作了仿真分析。
关键词：PCI DSP 数字信号处理
随着数字信号处理器（DSP）及其外围支持芯片性能的提高，软件无线电已经得到广泛应用，大大增强了实时信号处理系统的整体性能。但另一方面，随着ADC和DAC向射频方向前移，信号的采样频率也相应地提高，使得DSP系统数据交换的带宽成倍增长。传统数据交换接口的瓶颈效应日趋明显，因而相应地诞生了一批新的接口标准。PCI接口从1993年提出至今，得到了众多计算机设备厂商的支持，已经在PC机、工业控制等相关领域得到了广泛的应用。

无源雷达是利用非合作的外辐射源发出的信号作为探测信号（如广播信号、电视信号、GSM手机基站信号等），从接收目标反射的回波信号中提取目标的方位、速度等参数的设备。与传统的雷达相比，它是被动接收的，因此隐蔽性强。在隐身飞机出现后，无源雷达技术得到了广泛的关注。由于隐身飞机引入特殊的微波吸收材料，并采用了特别的外形设计，因而传统的单基地毫米波雷达很难发现它。而无源雷达采用的探测信号是广播电视号，由于广播电视信号波长在米波范围内，从而使针对毫米波波长设计的微波吸收材料失去作用；另外，在收发站的配置上，由于无源雷达设计为双站或多站系统工作，因此也破坏了隐身飞机对收发同方向消隐发射电磁波信号的设计思路；因而无源雷达正成为对抗隐身飞机的有力武器。本文针对无源定位雷达信号处理机的应用，利用PCI接口实现了将DSP处理结果快速实时地传输给PC机，由PC机完成数据融合与显示记录等功能。
1 基于PCI接口的高速信号处理板卡的设计
图1是该板卡的原理框图。无源雷达接收机输出的中频（30MHz）窄带（带宽为30MHz）窄带（带宽为200kHz）正交信号经过缓冲、滤波后送入A/D变换器AD9051进行高速模数转换。由于采用直接中频带通采样，不但降低了接收机的复杂度，而且减小了接收机的输出噪声电平，有利于提高接收机的灵敏度和动态范围。采用30MHz的采样频率，数据流首先进入FIFO存储器IDT72V255中缓存。当FIFO充满时，EPLD（EMP7128）给TMS3206701 DSP一个外中断信号，启动DSP的DMA传输，将FIFO中的数据快速地传输到DSP片外的同步突发静态存储器（samsung K7A163601M）中。DMA传输结束后，DSP对采样的数据作时-空二维相关处理[1]，处理的结果首先写入双口RAM（IDT70V25）中。PCI总线与双口RAM的数据交换，采用了邮箱寄存器（Mail Box）的方式进行。具体实现如下：先在双口RAM中的某一固定的地址定义一个存储单元作为双方通信的“邮箱”，该存储单元被答作邮箱寄存器。数据通信的发起方先检查邮箱寄存器是否为空，如果邮箱寄存器是空的，则将数据写入双口RAM中；否则就等待邮箱寄存器为空。数据的接收方不断地查询邮箱寄存器，如果发现邮箱寄存器的值为非空，则将双口RAM中的数据读入，同时将邮相寄存器置为空值。利用这种方法的优点是无需外加数据通信握手信号和逻辑，就可以直接完成双向数据流的交换，对通信重复间隔长、数据块大的传输十分适用。