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        基于DSP和SHDSL的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2014-09-11 18:23:36陳希湘
        中國新通信 2014年11期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)總線傳輸速率高電平

        陳希湘

        【摘要】在石油測井系統(tǒng)中,進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸時(shí),系統(tǒng)傳輸速率太小,目前其最大傳輸速率也只能達(dá)到500Kbit/s,這樣的傳輸速率已經(jīng)不能滿足需要?;谝陨媳尘?,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)以DSP(TMS320VC5402)為核心CPU、使用SHDSL技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其最大傳輸速率為2Mbit/s,最大傳輸距離可達(dá)到7.5km。

        【關(guān)鍵詞】DSPSHDS高速數(shù)據(jù)傳輸

        SHDSL(Single-pair High bite rate Digital Subscriber Line)單線對高比特率數(shù)字用戶線路是一種對稱數(shù)字用戶線技術(shù),能實(shí)現(xiàn)長距離的快速數(shù)據(jù)傳輸。DSP芯片是專門為實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法而設(shè)計(jì)的,不斷上升的性價(jià)比,使它的應(yīng)用越來越廣泛。

        因此,把DSP引入到音頻等信號的處理和計(jì)算機(jī)寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(SHDSL)中去,使數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合,成之成為集采集、傳輸、視聽功能于一體的高速網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng),可廣泛應(yīng)用于石油測井、地震勘探以及遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)之中,為它們提供高速的傳輸速率和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

        一、系統(tǒng)的工作原理及總體設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)是一個(gè)嵌入式以太網(wǎng)操作系統(tǒng),以DSP為核心CPU,主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理,同時(shí)DSP芯片與網(wǎng)絡(luò)接口控制器芯片RTL8019AS構(gòu)成以太網(wǎng)接口,使用SHDSL技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速遠(yuǎn)距離傳輸,它與上位機(jī)又構(gòu)成一個(gè)主從式的控制系統(tǒng)。

        二、硬件電路設(shè)計(jì)

        2.1TMSVC5402和RTL8019AS的硬件電路設(shè)計(jì)

        VC5402和RTL8019AS的硬件連接如圖1所示。將DSP的數(shù)據(jù)總線低16位經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后接RTL8019AS的16位數(shù)據(jù)總線,RTL8019AS在復(fù)位的上升沿鎖定IOCS16腳的電平,其值決定數(shù)據(jù)總線的寬度,高電平時(shí)為16位總線方式,低電平時(shí)為8位總線方式。為提高收發(fā)速度,采用16位總線方式,將IOCS16接高電平。

        由于RTL8019AS沒有外接初始化的EPROM,故其復(fù)位時(shí)命令寄存器(CR)的I/O地址值為缺省值0X300,為滿足RTL8019AS的ISA時(shí)序,A5~A19的連接必須使其地址鎖定在0X300,因此將A5~A19引腳接地。VC5402的I/O口讀寫控制信號IS、IOSTRB、R/W等信號經(jīng)過譯碼后與RTL8019AS的IOR、IOW連接。由于VC5402的I/O讀/寫速度很快,將RTL8019AS的IOCHRDY信號與VC5402的外設(shè)準(zhǔn)備信號READY相連。另外,將SMEMY和SMEMW接高電平,屏蔽了遠(yuǎn)程自舉加載功能。

        2.2電源設(shè)計(jì)和復(fù)位電路

        TMS320VC5402采用3.3V和1.8V電源供電,其中I/O采用3.3V電源供電,芯片的核采用1.8V電源供電。而實(shí)際常用的只有5V電源,所以必須采用電源轉(zhuǎn)換芯片。選用TPS7333和TPS7301兩塊電源轉(zhuǎn)換芯片,分別接上適當(dāng)?shù)耐鈬娮?,?gòu)成電阻分壓器,即可調(diào)整兩塊芯片的輸出電壓分別為3.3V和1.8V。

        在設(shè)計(jì)的時(shí)候,我們將TPS7333和TPS7301的復(fù)位端連接到一起,同時(shí)復(fù)位VC5402,同時(shí)我們也可以利用這個(gè)復(fù)位電路給RTL8019AS復(fù)位。三極管的基極通過一個(gè)電阻連接到TPS7333和TPS7301的復(fù)位端。

        三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)軟件的主要功能是在以TMS320VC5402為核心的硬件平臺上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。本系統(tǒng)軟件開發(fā)流程圖,主要包括系統(tǒng)配置、系統(tǒng)的初始化和主程序。主程序中主要實(shí)現(xiàn)TCP/IP的解析和數(shù)據(jù)的封裝,以及DSP對數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種處理。

        四、小結(jié)

        本文將SHDSL寬帶接入網(wǎng)技術(shù)和DSP技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作,二者的結(jié)合將大大拓寬 DSP的應(yīng)用范圍。同時(shí),CPLD的橋梁作用在DSP的開發(fā)中得到了充分的體現(xiàn),在本系統(tǒng)中完成了電平匹配、數(shù)據(jù)緩沖和譯碼等功能。最后在基于DSP的嵌入式系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了簡易的TCP/IP協(xié)議,帶有以太網(wǎng)接口的DSP應(yīng)用系統(tǒng)可以通過雙絞線或同軸電纜與 PC 機(jī)構(gòu)成一個(gè)高速局域網(wǎng),并且DSP 可以通過 PC 機(jī)接入互連網(wǎng),進(jìn)一步延伸 DSP的應(yīng)用領(lǐng)域。

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