北京航空航天大學 牛曄 周浩敏當今社會是信息化的社會，面對海量信息，使用計算機進行處理成為首選。眾所周知，計算機只能處理數字信號，因而在一定程度上，可以說信息化的基礎是數字化，而數字化的核心技術之一是數字信號處理。數字信號處理的任務越來越多地應用DSP來完成，DSP技術已經日益受到人們的關注并且得到了迅速發(fā)展。作為全球第一的嵌入式處理器制造商，摩托羅拉公司于1997年推出了24位DSP56300系列的首枚芯片DSP56301，并不斷升級，如圖1所示。本文作者所在實驗室有幸于2001年11月獲贈Motorola DSP56311開發(fā)裝置及其相關開發(fā)工具。下面，作者將結合近兩年的使用和開發(fā)經驗，簡要介紹Motorola DSP56300系列和DSP56311，并結合FFT說明軟件調試過程，最后給出一個使用DSP56311評估板開發(fā)的控制模型汽車運動的實例。圖1　DSP56300系列 Motorola DSP56300系列對于許多通信基礎設施和網絡設備的生產廠商來說，DSP56300系列是數字信號處理器的選擇之一，該系列24位DSP提供了大容量的片內存儲器、濾波器、協(xié)處理器以及優(yōu)異的性能與體積、價位、功耗比。通過設計和生產的革新，Motorola公司正致力于擴展DSP56300系列以提供更新的特點、更優(yōu)異的性能，諸如：更快的速度，更高的集成度，更低的電壓和功耗等。生產一個DSP芯片要綜合考慮以上各點，才能獲得優(yōu)異的性能（見圖2）。圖2　DSP應具有的性能 DSP56300系列的主要特征如下：⑴兼容性－與DSP56000系列兼容，可向上移植；⑵快速性－內核150MIPS（Millions Instruction Per Second）；⑶片內存儲器－DSP56311片內存儲器容量高達384KB;⑷低工作電壓－1.8/2.5/3.3V內核電壓；⑸低功耗－1.8V 時0.7mA/MIPS，2.5V時 0.9mA/MIPS；⑹易編程－24位的指令集，對用戶透明的流水線，硬件堆棧擴展，完全嵌入式硬件循環(huán)和中斷，自動返回中斷，以及為高效軟件Viterbi解碼而設的VSL指令集；⑺高速指令緩存－1K字高速指令緩存；DSP56300系列的芯片主要有56301、56303、56307、56309和56311，下面將以本文作者使用的DSP56311為例進行介紹。
Motorola DSP56311DSP56311是Motorola公司2000年推出的新產品，是24位數字信號處理器，現已投入量產。DSP56311是以DSP56300為內核，具有片內存儲器和外圍器件的單片結構，有196個引腳，為球形工藝插針陣列（PBGA，Process Ball Grid Array）的外封裝形式。DSP56311的片內增強型濾波器協(xié)處理器（EFCOP，Enhanced Filter Coprocessor）與內核并行工作，明顯提高了DSP的整體性能和處理效率，由相應的算法而實現通用濾波技術，很好地支持了在無線通信等技術中的應用。DSP56311還包括了摩托羅拉的邊界掃描測試端口和片內仿真端口。DSP56311還具有128K字大容量片內存儲器陣列以及EFCOP，非常適合于高端多通道遠程通信的應用，比如無線通信、多路語音/數據/傳真處理，視頻會議以及通用數字信號處理技術。 DSP56311硬件結構DSP56311主要由24位DSP56300內核、數據ALU、內部總線、存儲器擴展區(qū)、外圍擴展區(qū)等組成，其功能模塊如圖3所示。圖3　DSP56311功能模塊圖 DSP56311開發(fā)工具Motorola公司為開發(fā)DSP56311的科技人員提供了強有力的軟件開發(fā)工具：Suite56軟件包，包括：硬件調試器（Debugger）、軟件仿真器（Simulator），可以在Windows NT、Windows 95、 Hewlett-Packard HP-UX、 Sun OS4、Sun Solaris等多種平臺上運行，同時針對C語言、匯編語言以及C語言和匯編語言的嵌套編程，分別有編譯器（Compiler）、匯編器（Assembler）和鏈接器（linker），并提供了友好的人機界面，如圖4所示。圖4　Simulator的界面 開發(fā)過程軟件開發(fā)在應用時，要生成一個DSP能夠運行的程序需要如下步驟：①編寫C語言或匯編語言或二者嵌套的源程序。Motorola DSP所使用的匯編程序在書寫的時候采用Windows中的記事本即可，在保存的時候要注意保存成為以 ".asm"為后綴名的文件。不同語言的源程序有不同的