基于TMS320VC33-150的声探测系统设计

表1 中断号和程序装载地址对应表

逻辑控制

本设计中采用了Altera公司的EPM7128AETC100-10来实现整个电路系统的时序管理及逻辑控制功能，主要包括ADC控制功能模块、存储器读写时序控制模块、通信接口时序控制模块和增益控制。并根据DSP外部存储器地址空间译码产生片选信号以及读写时序。本设计中利用QuartusⅡ来完成逻辑控制仿真。

单片机电路

C8051F020单片机是完全集成的混合信号系统级MCU,除了具有标准8051单片机的数字外设部件外，片内还集成了数据采集与控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。

本设计中利用C8051F020的串口实现了和计算机终端的RS-422异步串行通信，波特率为19.2Kbps；利用双口RAM完成了DSP和单片机的声源目标数据的实时交换。

在设计单片机电路时，为保证上电复位电路的可靠性，可以使用基本的RC电路和专门的监控集成电路如MAX708T等，同时应该充分利用MODEN VDD监视器功能。

辅助电路

辅助电路包括晶振、看门狗、电压基准电路以及DC/DC电源模块。DSP时钟采用了15MHz晶振，经DSP内部5倍频后达到TMS320VC33-150的最快运行速度，同时采用20MHz晶振作为单片机的时钟源；本设计中通过采用MAX706看门狗芯片实现了对DSP的掉电监控和程序跑飞的复位功能；电压基准电路则利用了TPS767D318来为整个系统提供+3.3V和+1.8V电源；DC/DC电源模块完成外接+12V~+5V的高效转换。

DSP软件设计

DSP软件流程

整个软件基于中断方式。DSP软件设计包括了ADC的转换启动、数据采集、中断服务程序、声源信号的数字滤波、快速FFT和正交变换，以及通过频谱分析获得高分辨率空间声强分布的MUSIC算法。该声探测系统的DSP软件流程如图2所示。??

DSP软件工作流程为：系统上电复位后，加载外部Flash的程序文件到外部SRAM程序区，DSP初始化各个部分后运行。程序始终查询ADC的中断信号，在获得ADC的中断后进入中断服务程序，采集后的数据存储在外部SRAM数据区，然后调用探测定位程序获取声音目标的方位等参数，并写入外部双口RAM中，供单片机读取后送到计算机终端进行融合交会。

DSP程序BootLoader

TMS320VC33-150有两种工作方式，工作方式的选择由MCBL/MP引脚决定。在本设计中，通过把MCBL/MP引脚上拉为高电平，使DSP工作在微计算机/引导装入模式或外部存储器装载方式。在Reset 信号从低电平转为高电平后, TMS320VC32-150首先检查外部中断输入线电平, 决定由什么地方开始引导程序, 中断号和对应的开始引导地址间的关系如表1所示。本设计中使用了BOOT2方式，即在DSP复位信号由低变高后，DSP从外部存储地址400000H开始加载程序。

需要注意的是，使用外部存储器装载方式时，加载程序必须含有外部存储器的数据总线宽度(8位、16位或32位)、程序代码的长度、程序执行的入口地址以及存储器的等待状态数。

在把已调试成功的程序装入Flash过程中，本文采用的方法是：通过编写一个*.cmd转换文件，然后用HEX30.EXE把*.out文件转化为*.hex文件。 并把生成的*.hex文件烧写入Flash中即可。当然，也可采用在线烧写的方法。

结语

基于TMS320VC33-150的声探测系统数字电路设计充分利用了TMS320VC33-150强大的浮点运算能力，很好的完成了声源目标探测定位的算法处理。同时还充分利用了CPLD的逻辑控制功能和MCU丰富的外设资源，并设计出了DSP算法和中断服务程序流程。该系统已经调试完成，并进行了充分的外场试验。结果表明，系统工作稳定，各项指标基本达到了要求。