基于双 DSP芯片的红外制导控制信息数据处理系统设计

基于双 DSP芯片的红外制导控制信息数据处理系统设计

曲洪贤

94528部队，山东 德州 251100

摘要：针对红外制导控制信息数据处理系统功能分析，提出了一种基于TMS320C6202B与ADSP⁃2187NBST⁃320双DSP的信息数据处理系统设计方案，并从工作原理、硬件以及软件3个方面详细介绍了系统的设计和实现方法。由主DSP负责整个信息数据处理系统的任务管理、调度以及数值计算；从DSP负责管理I/O模块上的模拟量采集与输出、离散量的采集与输出。具有极高的通用性和可扩展性，并极大地简化了系统开发过程。

关键词：红外制导控制系统； 信息数据处理系统； TMS320C6202B； ADSP⁃2187NBST⁃320

引言

现代空战中，装备高精度制导武器已成为必然趋势，采用红外制导技术实现精确打击是现代战争的一个方向。通过研究国外红外制导武器的装备现状和发展前沿技术，设计了用于红外制导控制的信息数据处理系统，本系统具有高可靠性、灵活性等优点。

一、红外制导控制系统硬件总体设计

红外制导控制系统[1]按照功能划分为三大功能板块，由DSP处理器板块和I/O板块组成内部数据处理系统及外部的飞控计算机。DSP处理器板块控制I/O板块，DSP模块主要负责系统管理、数值运算；I/O处理模块主要负责模拟量、离散量的采集和输出。

二、红外制导控制信息数据处理系统硬件功能设计

红外制导控制信息数据处理系统硬件由主、从DSP及外围电路、RS 232接口电路、A/D采集等电路组成，

2.1 主处理器

TMS320C6202B[2]是DSP模块上的主处理器，它负责整个导引头信息处理平台系统的任务管理、调度以及数值计算。该芯片为32位定点DSP，芯片内部继承了128 KB片内FLASH存储器及丰富的控制外围设备，为系统设计提供了一个理想的解决方案；外部存储接口（EMIF接口），提供了DSP访问片外存储器的访问途径，提供了对FLASH、SBSRAM以及双口存储器的访问控制信号的途径；芯片最大工作频率为250 MHz，高速的计算能力可以完成复杂的信号处理和控制算法、提高采样频率实现数据处理的高性能控制。

DSP[3]的外围电路包括JTAG接口、时钟、电源及复位电路。其中时钟选用50 MHz外部有源晶振，通过CPU内部PLL电路4倍频后作为处理器的工作频率，即200 MHz；复位电路选用RC上电复位电路，一方面需保证复位低电平时间足够长，保证DSP可靠复位，另一方面要保证稳定性良好；电源芯片选用TI 公司的TPS70348，该正可调稳压器可提供 5 A的输出电流，给主DSP和从DSP分别提供3.3 V和1.5 V的工作电源。

2.2 从处理器

从处理器选用AD公司的ADSP⁃2187NBST⁃320[4]，该芯片具有运算速度快、高性能、高可靠、低功耗等特点。它采用3.3 V和1.8 V电压供电，处理能力最大为80 MIPS，ADSP2187N内部采用哈佛结构——程序总线与数据总线采用独立的总线结构，具有独立的程序存储器和数据存储器。

ADSP2187N的工作方式[4]包括：全存储器方式（Full Memory Mode）、主机方式（Host Mode）。红外制导控制信息数据处理系统中的ADSP2187N工作在主机方式下。当ADSP2187N工作在主机方式下时，ADSP2187N的程序只能够存储在DSP内部，外部地址线只有A0一根，支持16位DMA方式——IDMA。由于只有A0一根地址线，所以2187N对外部寻址能力有限。在这种工作方式下，ADSP2187N不允许执行程序存放在外部。

IDMA方式有效地提供了主机与ADSP2187N间的通信。在这种DMA方式下，16位接口可以在一个DSP周期内，完成对DSP内部的PM、DM的访问。但主机接口无法访问2187N内部地址映射的控制寄存器。用ADSP2187N执行来自IDMA接口的程序，它负责管理I/O模块上的模拟量采集与输出、离散量的采集与输出。

2.3 IDMA接口

IDMA接口是主处理器与从处理器通信的通道，TMS320C6202B可以通过ADSP2187N的IDMA接口直接访问其片上RAM。此外，ADSP2187N没有片内可固化程序的FLASH存储器，它的程序需要C6202B通过ADSP2187N的IDMA接口来加载。

IDMA接口电路包括IDMA接口和中断申请电路。该接口采用16位总线接口，传输过程中，16位总线地址数据分时使用。IDMA接口采用异步应答通信方式，将IDMA接口的16位数据地址复用总线接在C6202B的EMIF接口上。当C6202B访问AD2187N内部资源时，在CPLD内实现两者间的控制。此外，由AD2187N的离散量输出FL2实现中断请求信号，用于实现AD2187N与TMS320C6202B之间的信息通信，所示。

三、红外制导控制信息数据处理系统软件功能

红外制导控制信息数据处理系统（以下简称信息数据处理系统软件）主要实现了对信息数据处理系统底层硬件系统的实时控制和自身的硬件测试。系统软件包括系统初始化、BIT测试软件和设备驱动等内容，以标准DRIVER的形式提供使用。

初始化软件实现对系统中各接口、硬件的初始化，包括DSP初始化及所有变量的初始化。

BIT测试软件主要用于检测信息数据处理系统处理器相关硬件的功能是否正常。BIT测试软件为自检BIT。上电后，BIT对导引头信息处理平台自身资源进行检测，包括存储器检测，A/D检测，D/A检测和离散量检测，旨在对导引头信息处理平台的资源进行全面测试。测试的结果信息由RS 232接口向外发送。其自测试的软件

设备驱动是导信息数据处理系统的接口设备驱动软件，这些设备主要包括RS 232，A/D，D/A，离散量输入、离散量输出等。

四、结论

通过主、从DSP芯片处理应用于红外制导控制信息数据处理系统上大大提高了硬件的集成度和灵活性，调试方便、便于系统硬件中故障的定位。主、从DSP的红外制导控制信息数据处理系统硬件设计方案，弥补了单个DSP不能完成多项数字功能处理的缺点，使系统功能划分更为合理，便于系统进行扩展。

参考文献

[1] 史震，赵世军.导弹制导与控制原理[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002.

[2] 于凤芹.TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[3] TI. TMS320C6202B元器件手册[M].USA：TI Corporation，2011.

[4] AD. ADSP⁃2187NBST⁃320元器件手册[M].USA：AD Corporation，2010.

[5] 舒金龙.末制导炮弹的研究现状及发展趋势[J].系统工程与电子技术，2003，25（4）：443⁃446.

[6] 江思敏，刘畅.TMS320C6000 DSP应用开发教程[M].北京：机械工业出版社，2005.

[7] 张一，张合新，黄金峰，等.基于INS/LAS组合末制导方法研究与仿真[J].现代电子技术，2010，33（19）：50⁃53.

[8] 杨萍.基于TMS320F2812的某型光电跟瞄平台控制电路设计[J].现代电子技术，2012，35（4）：185⁃187.