ADSP2189M在船舶自动识别系统开发中的应用

摘要：本文介绍了ADSP2189M芯片在AIS船舶自动识别系统开发中的应用。分析了ADSP2189M芯片的外部硬件连接和内部软件的设置，以及各种片上资源的应用，针对不同的通讯方式采用不同的连接模式，并实现了IDMA方式与上位机完成启动和通讯。
关键词： ADSP2189M ；AIS系统；ITU-R M.1371协议
引言
AIS系统是海上移动VHF波段采用TDMA技术交换数据的一种避碰系统，是国际海事组织规定每条船只必须安装的设备之一，产品开发基于国际海事组织颁布的ITU-R M1371协议。在开发中采用ADSP2189M作为其数据处理平台，完成各种数据处理，转换，时隙的划分，网络登陆和维护等算法，实现其大部分的主要功能。系统的模式如图1所示。
由电台在161.975MHz和162.025MHz的两个频点上接收GMSK信号,经GMSK调制解调芯片把模拟数据转换成数字信号,数据流通过上位机完成对正确数据的判定,并且删去数据段的起始、填充和结束位,把数据通过并行口发往DSP,DSP完成对接收到数据的处理与分析,建立整个海域的时隙表,完成TDMA的网络登陆、维护,把相关的数据再以不同格式发送到不同的串口输出,按照ITU-R M.1371协议,以ITDMA(增量时分多址)方式接入网络,以SOTDMA(自控时分多址)方式连续运行,从而达到整个网络的TDMA完整性。因此,信号处理单元在系统中处于重要的位置。

图1  DSP与外部设备接口

ADSP2189M芯片
ADSP2189M芯片是一种定点DSP，其指令周期为13.3ns,运行速度可达75MIPS。处理器包括算术/逻辑单元(ALU)，乘法/累加器(MAC)和桶状移位器。存储器采用哈佛结构，有48K的PRAM和32K的DRAM。两个SPORT同步串口,一个定时器以及主机接口可以和主机处理器直接相连。DMA接口包括内部DMA接口(IDMA)和字节DMA接口(BDMA)。

AIS系统中2189M的硬件设计
部分电路如图2所示。
?芯片外接33M的晶体，其内部自动倍频到66M；
?一个同步串口SPORT与外部的MCU相连，引脚要接上拉电阻；
?把SPORT1设置成第二种工作模式，并用软件把I/O口模拟UART，与MAX232芯片连接，数据送往简易显示；
?采用IDMA方式与MCU相连，16条并口线连接，启动模式设置为IDMA方式，其4个MODEA~D设置分别为1，0，1，0；
?完成IDMA引导装载的步骤如下；
PWD、EBR、BR、ERSET四个调试引脚必须外接上拉电阻；
最后写PM(0X0000)的值，程序开始自动执行。

图2 AIS系统的部分电路图 

图3 串口接收时序图

图4 时隙划分图

ADSP2189M接口的软件设计
Sport0的设置
采用同步串口与MCU通讯
DM(0X3FF6)—串口控制寄存器设置如表1所示。
表1中0~3：接收发送字长，我们定义为16位字长，设置为1111。6~7：帧同步信号电平，为0，高电平有效。8~9:帧同步信号源，为1，内部产生帧同步信号。10~11:成帧方式，为1，第二成帧方式。12~13:帧同步，为0，发起通讯必须要帧同步信号，以后不再考虑帧同步信号。14:SCLK的产生方式，为1，内部产生串行时钟。
DM(0X3FF5)—串口时钟分频系数寄存器dm(sclkdiv)
在ADSP2189芯片中，采样率与分频数之间的关系如下式F(sclk)=f(clkout)/(sclkdiv+1)/2
其中，F(sclk)表示运行时钟，F(clkout)表示外接晶振的输出时钟，sclkdiv表示分频数，即存储器应该赋予的值。
当控制寄存器设置好以后，串口接收时序如图3所示，接收到的数据放在接收缓存区，每接收完一组数据，写一次接收标志位，主程序定期检测标志位，当检测到标志位变化时，调用接收处理子程序。
Sport1和timer的设置
由于DSP要输出数据到简易显示，通过UART口相连接，因此把Sport1设置为第二种工作模式(如表2所示)。
DM(0X3FFF)—系统控制寄存器(如表3所示)。
表3中，12：SPORT0的使能，设置为1。11：SPORT1的使能，设置为1。10：SPOER1的功能选择，设置为0。
用I/O口模拟UART，以9600波特率采样，内部定时中断产生速率为3