DSP和CPLD的空间瞬态光辐射信号实时探测研究

４ ｄｓｐ信号识别及存储模块

４．１ ｄｓｐ处理及存储

目标信号自动识别能量范围和录取的核心是ｄｓｐ信号处理模块。为了满足实时处理的要求，硬件的选取应以尽可能少的占用系统时间资源为基础。从这个基本原则出发，采用ｔｍｓ３２０ｃ３２作为处理器。它是目前ｔｉ公司浮点ｄｓｐ系列中性价比较高、在国内已得到广泛应用的芯片。它的指令周期为３３／４０／５０ｎｓ，具有丰富的硬件资源，如内部有５１２字节的ｒａｍ、串行口、分开的程序总线、数据总线和ｄｍａ总线等，并且外部存储器宽度可变、有程序引导（ｂｏｏｔ－ｌｏａｄ）功能。在软件方面，它丰富的指令系统、灵活的程序控制、流水线操作和多样的寻址方式等特点使其特别适合于数字信号处理。

ｄｓｐ处理模块主要由ｄｓｐ、慢速ｅｐｒｏｍ、高速ｓｒａｍ、绝对时钟芯片ｒｔｃ（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ－ｃｌｏｃｋ）及ｒｓ２３２串口组成 。其中，选择慢速ｅｐｒｏｍ主要是为了降低系统成本，本文采用美国ａｔｍｅｌ公司的ａｔ２７ｃ０１０芯片。用于存储程序和初始化数据。高速ｓｒａｍ用于程序执行和数据的暂存，本文采用美国ｉｓｓｉ公司的ｉｓ６１ｃ６４１６芯片，它与慢速ｅｐｒｏｍ配合，既降低了系统成本，又能使程序快速运行，实现对信号的实时处理。

一旦目标事件发生，输入信号经ａ／ｄ转换后，数据缓存在ｆｉｆｏ中，以备ｄｓｐ调用。ｄｓｐ上电复位后，将存储在慢速ｅｐｒｏｍ中的程序装载到高速ｓｒａｍ中运行，对暂存在ｆｉｆｏ中的目标信号数据进行能量范围的识别和处理；然后从绝对时钟芯片ｒｔｃ取得目标事件发生的时刻值，和处理结果一起存储在ｓｒａｍ中；并将信号处理结果与发生时刻值从ｒｓ２３２串口输出到ｐｃ机。

系统工作流程是：空间瞬态光辐射信号经光辐射探测器转换为电信号，经前级预处理电路放大、去噪并压缩动态范围；若信号超过阈值，则阈值触发电路触发ａ／ｄ采样后暂存在ｆｉｆｏ中，否则不触发ａ／ｄ；由上升速率初判电路初步检测信号初始值的上升速率?熏当上升速率满足设定要求时，产生上升速率触发信号，否则丢弃当前数据；上升速率触发信号产生后，ｄｓｐ从ｆｉｆｏ中取得数据，对信号进行模式识别和处理，存储处理结果并经接口电路传送到ｐｃ机。

４．２ 绝对时钟芯片ｒｔｃ

所谓绝对时钟是指不仅支持每天时间的更新，而且支持日期（世纪、年、日、星期）更新的一种永久性时钟电路。本文采用美国ｍｏｔｏｒａｌａ公司的ｄｓ１２８８７时钟芯片，它对年、月、日、时、分、秒、星期进行自动记录，内含１１４字节的ｒａｍ单元和内置晶振电路，支持多种中断方式，备用电池可供其工作１０年，是目前计算机上的主流实时时钟芯片。

４．３ ｒｓ２３２串口

由于ｒｓ２３２串口电平标准采用了负逻辑，与ｄｓｐ的电平标准不兼容，所以采用ｒｓ２３２串口收发的数据需要进行电平转换。本文采用美国ｍａｘｉｍ公司的ｍａｘ２３２芯片作为电平转换器件，它仅需＋５ｖ电源，电平转换所需的±１０ｖ电源由片内电荷泵产生。

ｄｓｐ芯片自带的串口为同步串口，而ｒｓ２３２信号是异步信号，故需外加异步串行通信接口芯片ｕａｒｔ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）。本文采用美国ｔｉ公司的ｔｌ１６ｃ５５０芯片，它具有全双工、双缓冲器发送器和接收器。如图７所示，ｕａｒｔ接收ｄｓｐ发送的处理结果和发生时刻值，存入自身所带的ｆｉｆｏ中，再通过ｍａｘ２３２进行电平转换，最后从ｒｓ２３２串口中输出到ｐｃ机。

本系统采用ｄｓｐ＋ｃｐｌｄ模式实现对空间瞬态光辐射信号的实时处理，有效解决了线路板面积有限和实时处理需大容量存储空间的矛盾，从而使系统性价比达到最佳状态。实验表明，系统可识别一般空间瞬态信号，结果较为理想。