工作频率是26.32MHz，所以这里接一个16MHz系统时钟，其内部自动输出一个精确的32MHz时钟到CLKOUT，同时给FPGA作为全局时钟使用。ADSP2183使用一个2×7的Emulator接口进行调试和仿真。
观瞄系统旋转的精确角度值由系统中的方位解算器产生，以粗通道、精通道各高8位的方式表示，其中解算器是36速比的。FPGA通过组合CS0、CS1、INH这三个片选信号发送给方位解算器，然后一次连续从总线上读回粗通道高、粗通道低、精通道高、精通道低总共四个8位二进制值的角度值，DSP按顺序把四个值组合成一个19位的完整角度值。这样的角度值最高精度达到 0.02个密位（6000个密位表示360°），满足系统设计提出的精度要求。由DSP完成消像旋的协同计算，将计算结果通过DSP的数据总线返回至FPGA. ADSP2183内部没有非易失性存储器，程序和数据必须依靠外部扩展存储器。在系统加电或复位时，如果ADSP2183的BMODE和MMAP都为低，就会以BDMA（字节DMA）的方式通过DSP的引导加载（Boot loader）机制将程序和数据转移到片上存储器中执行。过程是：ADSP2183从字节存储器空间装载最前的32个程序存储器字，然后开始执行。装载程序就在这32个字中。装载程序连续的从字节口装载，直到整个程序装载完成为止。这里使用的是SST公司的SST29LE010，8位的1Mbit EEPROM作为DSP的字节存储器。它是3.3V单电源，可以分页，每页128字节，最多1024页，支持Page-Write（页写）和JEDEC标准的在线编程，使用起来方便可靠。
红外热像仪及其控制电路以RS422方式发送串行数据，TL16C552A按照通信 协议 接收到，自动转换成并行数据，ADSP2183直接用程序方式从数据总线上读回。DSP发送给热像仪的串行数据也是经过TL16C552A并串转换，再由RS422驱动的。考虑到ADSP2183和外部的通信任务就是控制命令、工作参数的发送和状态字的返回，数据传输需求较低且数据流零散的特点，这里使用德州仪器公司的TL16C552A双异步通信器就可以胜任了。
另外，系统中还加入了一个串行EEPROM器件，MICroChip公司93LC66B Microwire 串行EEPROM.因为电视观瞄系统中需要一些动态的参数，来进行不同的处理以适应特殊的场合需求。比如不同光学机构的零位角度不同、命令的调整、系统运行过程对特定参数或者错误信息的记录，等等。都需要系统每次能够记录这些参数，并且在断电以后存储这些参数。由于参数并不多，所以不需要额外设计复杂的FLASH存储空间。93LC66B的使用十分方便，确定好EEPROM的ORG状态，就只需要把93LC66B的DI、DO、SCK和CS这几根引脚与ADSP2183的Flag引脚正确连接，然后在DSP中对Flag编程，就可以实现对EEPROM的各种操作。
● 电源设计
现在以ASIC、DSP、FPGA等组成的系统中芯片都是低功耗设计，供电部分也变得越来越复杂。不仅对不同电平值的电压精度、输出电流、纹波、冲击等要求十分严格，而且同一个芯片的不同电平的上电时序也有了要求。整个系统的电源设计都采用了美国德州仪器公司的电源器件。
ADSP2183的供电相对比较简单，这里主要讨论FPGA的供电。手册规定，EP2S30F484的电源基本分为这几种：核心供电（VCCint）为1.2V；各个BANK的I/O口供电（Vccio），锁相环数字供电（VccPLL_d）为1.2V，锁相环模拟供电（Vccpll_a）为1.2V.还有Vccpd为3.3V），它是StratixII FPGA新定义的一个供电，其作用是为所有相关的3.3V/2.5V的配置输入缓冲器和JTAG相关引脚提供稳定可靠的供电。它要求从0～3.3V的抬升时间必须小于100ms，否则Stratix II FPAG将不能配置成功。但是如果确实不能保障这样苛刻的要求，就必须人为地把nCONFIG信号强制拉低，直到其他电源达到设计的可靠状态，以确保配置过程的正确完成。
EP2S30F484的（Vccint）是由TP54312提供，1.2V（Vccpll_a/Vccpll_d）是TP73633提供，3.3V（Vccpd）是TP78601提供，整个系统的3.3V供电是TP75533提供。不同电源的供电时序经过设计并实验测量出，是符合设计要求，当然也保证了观瞄系统的正常运行。
在每种电源设计的时候，都加入了二极管反向保护和瞬态电压抑制器进行瞬间过冲保护。同一种电源的模拟和数字部分也用电感隔离开了，相应的模拟地层和数字地层之间也物理分隔开，在合适的位置点用Ferrite Bead（铁氧体磁珠）做了连接，最大程度的减小EMI.主图像处理板是一块10层PCB的设计，电源和地就有4层，所有电源和部分时钟都在内电层或地层划分出来，信号层没有长距离的供电回路和时钟走线。
● VHDL程序设计
系统的软件设计包括对FPGA的VHDL程序编写和对DSP的汇编程序编写两部分。
在FPGA设计中采用VHDL语言设计，不仅大大简化了设计复杂逻辑电路的难度，而且可以充分发挥FPGA内部资源的优势。在QUARTus II5.0集成开发环境下，对整个FPGA运算模块采用了自顶向下的设计方式。首先，用BLOCk图的方式按照系统中所用芯片划分，设计了逻辑总体，把所有FPGA的资源合理分配到相应的物理引脚，规划好顶层逻辑。接着，在每个Block下编写VHDL程序，实现具体的控制逻辑。采用模块化、规则化和局部化的技术，既提高了设计效率，又减少设计的复杂性。
对于EP2S30F484，使用一个统一的全局时钟，并采用同步时序的设计方法。FPGA内部的所有模块都使用一个全局时钟，统一复位。在具体功能模块设计的时候，可以调用一些ALTEra公司的内部核和LPM功能块。这些模块具有结构独立的设计输入、高效的设计映射和工具独立的设计输入，不仅节省大量的FPGA资源，提高了设计效率，而且使系统性能得到提高。
● DSP程序设计
ADSP-2183有一套完整的软件与硬件开发系统，包含一个以PC为平台的硬件仿真器ADSP218xEZIC E 和IDE(集成开发环境)VisualDSP++3.5。ADSP218xEZIC E是基于RS232串口的在线仿真器，它一边通过串口和PC的IDE通信，下载程序代码到目标DSP运行,另外一边通过设计在目标板上的Emulator的14个管脚，观察和 测试 DSP的端口、寄存器以及RAM的工作情况，并返回到PC的IDE界面。
● 系统软件设计
系统软件主要是由主程序和中断服务程序两部分组成，程序设计框图如图4所示。主程序首先设置ADSP-2183 内部寄存器，如中断控制寄存器ICNTL、中断屏蔽寄存器IMASK、系统控制寄存器，以建立ADSP-2183的工作模式。然后运行DSP自检程序。通过后，则要初始化UART芯片(TL16C552)、读取串行EEPROM中预存的参数，然后进入主体循环。DSP的三个外部中断源产生中断：场中断，每20ms产生一次、UART通信中断，红外热像仪及其控制电路产生、控制台中断。主要的消像旋运算、图文混合的任务，方位解算器角度读取和计算都由场中断服务程序完成，而且必须在20ms时间内及时完成。UART中断服务程序由发送和接收任务触发，当有数据被接收到或要发送，中断服务程序首先通过读状态寄存器确定是发送还是接收，然后跳转到相应服务程序中执行。其中TL16C552的初始化程序则主要完成异步串行通信 协议 的设置。系统界面显示的字符是16x16的矩阵，所以制作了4KB地字库，可以容纳128个中文、数字、字母、特殊符号。
结束语
本设计大大提高了观瞄系统的智能化、自动化水平，更是赋予其全天候作战能力。外场实验充分证明从目标的轮廓边缘来看，进行了8倍插值后，消像旋的效果和预期设计完全符合，锯齿效应控制得非常不错，其他各项指标均达到设计要求。还可以进一步把由ADSP2183完成的工作移植到FPGA内部，让它来完成任务调配、算法实现、控制流程等任务。这样，将进一步加大应用系统的集成度，也使得整个系统的可靠性和实时性将会有一个更好的提高。
本文关键字：电视 DSP/FPGA技术，单片机-工控设备 - DSP/FPGA技术
