核心器件: TMS320
1 板间共享 存储 器的硬件接口电路和软件控制流程
1.1 信号处理板硬件接口电路
基于DSP的信号处理板可以根据应用要求运行许多信号处理算法，如信号预处理、目标识别与跟踪定位、Kalman滤波等。待处理的原始信号数据通过板间通信从数据采集板获得。这里采用板间共享 存储 器的方法来完成数据 交换 ，DSP既可以从共享存储器读取采集数据，也可以把处理结果(如新的程控放大倍数值，跟踪定位结果等)写到共享存储器中供MCU读取。
TMS320C32有一个双向串行口，可以设置每帧同时收发8/16/24/32位数据，同步时钟可以由内部串口定时器产生或由外部输入。通过设置串口全局控制寄存器来控制串口的总体功能和工作模式；通过设置FSX/DX/CLKX端口控制寄存器和FSR/DR/CLKR端口控制寄存器来控制串口6个引脚的功能，可以软件设置每个引脚为通用的I/O引脚或串口通信引脚。TMS320C32有两根通用的I/O引脚为XF0和XF1，由于共享存储器接口电路需要4根控制线来进行DSP与MCU间的握手通信，这里把串口的2个引脚FSR0和FSX0设置为通用的I/O引脚用作控制线。接口电路原理图如图1所示。
图中RAM0～RAM3是四片容量为512K的8位高速RAM(芯片型号为CY7C1049－17VC)，组成32位数据宽度的存储器，DSP运行时的程序和数据都在这四片RAM中。FLASH(芯片型号为Am29F016)用于存储程序和初始化数据，即使掉电内容也不丢失，DSP上电时由自带的BOOT LOADER程序从FLASH中取出程序到四片RAM中运行。从共享存储器读取的采集数据也暂存到这四片RAM中。
1.2 数据采集板硬件接口电路
基于单片机AT89C51的数据采集板在单片机的全局控制下，通过对多路声传感器输出的微弱信号进行程控放大、低通滤波、同步采样保持、A/D变换，实时同步采集多路信号，并把采集到的信号数据存放在数据采集板上的128K共享存储器(芯片型号为CY7C109－12VC)中。
共享存储器及其总线隔离电路设计在数据采集板上。在某一时刻，共享存储器只能被某一方访问，否则会产生总线冲突。这里由MCU切换选通DSP总线或单片机总线，分时访问共享存储器。总线隔离芯片选用常见的双向总线隔离/驱动芯片74HC245，它有一个输出使能引脚(E)和一个数据传输方向(DIR)引脚，MCU通过控制这两个引脚来完成总线隔离与数据传输方向控制功能。接口电路原理图如图2所示。图中，MCU端的总线隔离由一片74HC373和两片74HC245完成，DSP端由三片74HC245完成数据总线和地址总线的隔离。由P1.2控制选通哪组总线，当P1.2为低电平时，共享存储器只能被MCU访问；当P1.2为高电平时，只有当P1.3也为高电平时(表示MCU同意让出共享存储器)，共享存储器才能被DSP访问。由于DSP需要读或写共享存储器，所以需要软件设置数据总线隔离芯片74HC245的数据传输方向，这里通过设置DSPDIR信号线的电平状态来完成(高电平时为读，低电平时为写)。由于地址总线的数据传输方向始终是单向的，所以其隔离芯片的DIR端可以固定接低电平或高电平，视74HC245的实际接线而定。
1.3 软件控制流程
信号处理板上的DSP需要采集信号数据时就向数据采集板上的MCU发出请求信号，单片机接收到请求信号后，如果同意让出共享存储器，则向DSP发出应答信号，同时隔离MCU端的总线，暂停数据采集。DSP接收到应答信号后就可以访问共享存储器，DSP快速读、写完数据后，向单片机发结束信号，单片机接收到结束信号后，收回共享存储器，同时隔离DSP端总线，继续采集。这样数据采集与信号处理就可以同时进行，不同于一般的采集一段处理一段的串行工作模式，实现了数据采集零等待，增加了系统的吞吐能力。参见图3的接线图，一次完整的通信过程详述如下，注意在DSP程序初始化时应把XF0、XF1、FSR0设置为相应的无效状态。
1DSP需要采集信号数据时向MCU发请求信号(置XF0为低电平)，触发MCU的INT0中断，等待MCU应答(DSP循环检测XF1的状态)。
2如果MCU同意让出共享存储器，则响应中断，否则等待。在中断服务程序中，置P1.3(即DSPACK)为高电平，表示应答。同时置P1.2为高电平，选通DSP总线。MCU接着循环检测P1.4即DSPEOR)的状态。
3DSP收到应答信号(即检测到XF1为高电平)，立即快速读写共享存储器，在读操作前，置FSX0为高电平，在写操作前，置FSX0为低电平。读写完后，向MCU发结束信号(置FSR0为高电平)，DSP紧接着进行其它处理操作。
4MCU收到结束信号后(即检测到P1.4为高电平)，置P1.2为高电平，隔离DSP总线，收回共享存储器，继续采集。
2 信号处理板与控制系统的通信信号处理板从数据采集板获取采集数据后，经过对其进行一系列信号处理算法的运算处理，得到的处理结果需要传送给基于单片机或微机的控制系统。由于这里的处理结果数据量很小，所以利用串口通信的方法进行数据传输最为简单。我们可以直接对信号处理板上DSP的串口编程来与控制系统进行通信。但由于DSP的串口为同步串口，而单片机或微机的串口通常都为异步串口，这样就需要用软件来模拟DSP串口的异步通信时序，软件工作量大而且通信不可靠。这里通过扩展单片机与共享存储器的方法很好地解决了这个问题。DSP把处理结果写到共享存储器中，立即进行下一轮处理，由单片机从共享存储器中取出处理结果并传送给控制系统。这就省去了DSP进行串口通信所需的时间，最大限度地利用了DSP的高速数据处理的能力。在实时性要求很高的场合，这显得尤为重要。通过扩展少量的硬件，不但提高了系统的速度，优化了整体性能，而且软件实现也简单了许多。
2.1 信号处理板与控制系统的串口通信硬件电路
信号处理板利用扩展的单片机AT89C51与基于微机或MCU的控制系统进行全双工通信。图4为AT89C51的串口通信电路，通过"串口选择"拨码开关选择是与基于微机的控制系统通信，还是与基于MCU的控制系统通信。
在IBM PC/XT微机系统中，其串口符合RS－232C接口标准。为提高抗干扰能力，RS－232C标准采用负逻辑，低电平在-5Ｖ～-15V之间(通常用-12V表示)为逻辑"1"，高电平在＋5V～＋15V之间(通常用＋12V表示)为逻辑"0"，上述电平称为EIA电平，它与TTL电平和CMOS电平不同。为了使AT89C51能与微机进行串行通信，可以利用常见的MC1488和MC1489进行电平转换。MC1488把TTL电平转换为RS－232C电平，MC1489把RS－232C电平转换为TTL电平。但由于MC1488和MC1489需要±12V的供电电压，增加了电源电路的复杂性，如图4所示，这里选用只需单一＋5V电压的MAX232来完成电平转换，简化了硬件电路。
当信号处理板与基于MCU的控制系统通信时，只需三根线，一根发送线(TXD)，一根接收线(RXD)，一根共地线(GND)，将双方的地线连在一起，将双方的发送线与接收线交叉连接即可。当信号处理板与基于微机的控制系统通信时，利用微机的九针串口进行通信，它们的串口电缆连线如图5所示。这里的发送线与接收线没有交叉，是因为在进行电平转换时已经交叉过了(参见图4)。
2.2 信号处理板与控制系统的串口通信软件编程
单片机与单片机或微机进行串口通信的软件编程有两种：查询方式和中断方式。这里发送方(信号处理板)采用查询方式，接收方(控制系统)采用中断方式。通信程序主要完成对串口初始化(包括选择串口模式、设置数据传输格式、设置波特率等)、建立连接、传输数据和断开连接等功能。为确保通信可靠，双方约定如下通信 协议 。
1、信号处理板上电后，一直发送请求联机信号'R'，等待控制系统发应答信号'A'，如果信号处理板收到应答，表示双方硬件连接正确，联机成功。
2、运行控制系统的串口通信程序。如果是与微机通信，则先自动检测连接的是哪个串口(COM1或COM2)，检测到后向信号处理板发应答信号'A'；若没检测到则显示错误信息，提示检查接线是否有误。若是与单片机通信，如果在规定的时间内(如10s内)还没有收到应答，则让指示灯闪烁，认为出错，需重新复位。
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