一、方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
DSP方案設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件設(shè)計(jì)又稱為目標(biāo)板設(shè)計(jì)，是基于算法需求分析、成本、體積、功耗等全面考慮的基礎(chǔ)上完成的設(shè)計(jì)，如圖1-1是一個典型的DSP目標(biāo)板結(jié)構(gòu)圖。
圖1-1 DSP目標(biāo)板
二、數(shù)字電臺原理設(shè)計(jì)
采用CVSD（連續(xù)可變斜率增量調(diào)制）語音編解碼和UART數(shù)據(jù)接口，送入基帶處理模塊的語音數(shù)據(jù)流最高為16kbps，數(shù)據(jù)流最高為9.6kbps，DSP的基帶處理，包括進(jìn)行信道編/譯碼、加入/提取信令、組/拆幀等，送出64kbps數(shù)據(jù)到數(shù)字調(diào)制/解調(diào)電路。
圖1-2
對于數(shù)字語音通信，從MIC（話筒）來的語音信號在語音編解碼器中，經(jīng)過CVSD編碼變?yōu)?6kbps串行數(shù)字語音流。通過VC5409的一個多通道緩沖串口（McBSP）接收引腳送入，再進(jìn)行信道編碼，以增強(qiáng)糾錯能力。
從VC5409上引出的16位數(shù)據(jù)線（D15-D0）與16位地址線（A15-A0），經(jīng)過了一級總線驅(qū)動器（BUFFER），增強(qiáng)驅(qū)動能力，以擴(kuò)展足夠的外設(shè)。
在此基帶處理模塊的設(shè)計(jì)中，需要擴(kuò)展EEPROM存儲器與通用異步收發(fā)器（UART）。擴(kuò)展EEPROM是為了存儲用戶的數(shù)據(jù)以及編制的軟件，并在目標(biāo)板上電時，通過Bootloader引導(dǎo)DSP片內(nèi)RAM，完成用戶程序的自啟動。擴(kuò)展UART接口是針對數(shù)據(jù)通信任務(wù)，主控機(jī)或者上位機(jī)可通過UART接口與基帶處理模塊上的VC5409進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
對于上圖1-2，本電臺基帶處理系統(tǒng)包括7個子模塊：語音前端、基帶DSP、UART、BUFFER、擴(kuò)展存儲器、CPLD控制單元、電源。不包括下級處理模塊，以及擴(kuò)展的外設(shè)顯示屏、鍵盤等。
三、設(shè)計(jì)中每部分的作用
1、基帶DSP
TMS320VC5409芯片主要包括CPU、片內(nèi)存儲器和片內(nèi)外設(shè)三個部分，它們通過片內(nèi)總線相互連接，交換數(shù)據(jù)信息和控制信息。TMS320VC5409配置有片內(nèi)RAM 32K,片內(nèi)ROM 16K,三個串口，一個并口。
VC5409的三個串口使用了其中的兩個，一個用于接收和發(fā)送語音編碼信號，另一個用于接收和發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)輸入信號。由于DSP的串口是極其寶貴的資源，所以需要剩下一個串口通過CPLD預(yù)留出來，以備系統(tǒng)擴(kuò)展。考慮到系統(tǒng)的完整性，還預(yù)留了HPI接口（HD0-HD7）。
VC5409的總線均連接到了總線驅(qū)動器SN74LVTH16245上，所有外設(shè)的地址線和數(shù)據(jù)線連接到總線驅(qū)動器的另一端，這樣連接的目的是數(shù)據(jù)緩沖和隔離保護(hù)DSP芯片VC5409，避免DSP芯片被燒壞。
由于DSP芯片的程序一般是燒在存儲器中的，但是這些非遺失性的存儲器（ROM）訪問速度較慢，一般不能直接用做程序存儲器使用，需要在上電時引導(dǎo)到CPU的高速程序存儲器中，這個過程稱為BOOTLOADER。VC54xx系列DSP在片上ROM放有引導(dǎo)程序，使用該引導(dǎo)程序可以很方便的在DSP上電復(fù)位時將用戶的應(yīng)用程序從外部存儲設(shè)備中裝入到DSP片內(nèi)存儲器和高速片外程序存儲器中。本設(shè)計(jì)是將程序燒在EPROM中的，所以采用的是EPROM并口引導(dǎo)方式。
2、DSP電源設(shè)計(jì)
DSP電源可以采用由TPS73HD318芯片組成的雙電源電路，1.8V主要為VC5409的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括CPU、時鐘電路和所有外設(shè)；3.3V電壓為外部接口引腳供電；它還帶有200ms寬脈沖的復(fù)位信號，其中TPS-RS就是復(fù)位信號，可利用此信號使DSP、URAT復(fù)位。電源電壓為12V，12V的電源電壓通過穩(wěn)壓器7805與7905轉(zhuǎn)換為5V電壓。選用12V作為系統(tǒng)的電源電源是因?yàn)樾酒?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">MC3418需要的電壓是12V，為所有芯片里面需呀供電電壓最高的，而其他芯片只需5V甚至更低。
3、語音前端設(shè)計(jì)
該功能模塊的主要任務(wù)是對輸入的低功率語音信號進(jìn)行放大濾波，轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的足夠的輸出功率信號。之后需要再對語音信號進(jìn)行編碼。語音前端可分為信號放大濾波電路與語音編解碼電路。
語音信號放大濾波電路，是為了把信號增大到可利用的程度。在語音編碼前端對信號進(jìn)行放大選用LM356運(yùn)算放大器，其輸入性能比通常的運(yùn)放增強(qiáng)一個數(shù)量級以上，可以應(yīng)用于采樣和同步電路、快速的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、寬帶、低噪聲等放大器。
編/解碼芯片采用MC3418。這但是單片MC3418只能工作在半雙工模式。為了完成全雙工，采用了兩片MC3418，分別用于編解碼電路。
編碼和解碼電路的外圍電路相同，編碼電路將編/解碼選擇引腳（15腳）置高電平，解碼電路將此引腳接地即處于低電平。
4、UART部分
擴(kuò)展設(shè)備UART包括電平轉(zhuǎn)換器和UART協(xié)議控制器。電平轉(zhuǎn)換器將計(jì)算機(jī)串口送來的15v數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)化為0~5V的TTL電平。UART協(xié)議控制器選用的是TL160C550。
TL160C550的作用是對從外圍器件接收的信號實(shí)行串行到并行的轉(zhuǎn)換，對從CPU接收的信號實(shí)行并行到串行的轉(zhuǎn)換。在ACE（異步通信單元）工作的任何時候CPU都可以讀ACE（異步通信單元）的狀態(tài)。該接口使用TL16C550芯片是TL16C450異步通信單元（ACE）的升級產(chǎn)品。TL16C550內(nèi)嵌完整的MODEM控制協(xié)議和處理器終端系統(tǒng)，減輕用戶在通信協(xié)議上的軟件編程以及管理工作。TL16C550還有可編程的片內(nèi)波特率產(chǎn)生器，能對基準(zhǔn)時鐘進(jìn)行分頻并產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)生器邏輯的16*時鐘，DSP可以在任何時刻訪問其內(nèi)部寄存器。它使用1.8432MHz和3.072MHz晶體頻率的波特率產(chǎn)生器可得到各種的數(shù)據(jù)速率。該系統(tǒng)把UART擴(kuò)展在VC5409的I/O空間。
TL16C550輸出的是TTL電平，所以在跟PC通信時需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為RS-232電平。電平轉(zhuǎn)換使用MAX3238即多通道RS-232驅(qū)動器/接收器。
6、總線驅(qū)動器
由于DSP芯片的地址總線和數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力有限，從VC5409上引出的16為數(shù)據(jù)線（D15-D0）與16位地址線（A15-10），經(jīng)過一級總線驅(qū)動器（BUFFER），可以有效增強(qiáng)驅(qū)動能力，以便擴(kuò)展足夠的外設(shè)。同時BUFFER起到隔離作用，避免擴(kuò)展的5V高電壓外設(shè)燒毀3.3V的低電壓VC5409。總線驅(qū)動器器件選用SN74LVTH16245，這是一種16位總線驅(qū)動器，與地址、數(shù)據(jù)總線均為16位的VC5409匹配。其中數(shù)據(jù)總線使用SN74LVTH16245來進(jìn)行雙向驅(qū)動，需要特別是針對數(shù)據(jù)總線進(jìn)行加強(qiáng)驅(qū)動能力的設(shè)計(jì)；地址總線是單向的，沒有方向的控制使用SN74LVTH16245單向驅(qū)動器就可以了。
7、擴(kuò)展存儲器
由于VC5409為ROM型器件，用戶的運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)在掉電后不能保留，需要擴(kuò)展FLASH EEPROM來加以存儲。
