Adsp-TS101性能比ADSP21160有顯著提高,，且與之兼容,，使得以ADSP21160開發(fā)的產(chǎn)品升級快速、簡捷,。Adsp-TS101是64位處理器,，工作在250 MHz時鐘下，可進(jìn)行32位定點和32位或40位浮點運算,，提供最高1500 MFLOPS(Millions of floating-pointoperations per second,，每秒執(zhí)行百萬次浮點操作)的運算能力;內(nèi)部具有6 M位雙口 SRAM，同時集成了I/O處理器,，加上內(nèi)部總線,，消除了I/O瓶頸。此外,，Adsp-TS101適宜多處理器結(jié)構(gòu),，內(nèi)部集成總線仲裁,，通過鏈路(1ink)12I和外部(external)口可支持并行處理器，而不需任何附加邏輯電路,，每一個處理器可直接讀寫任何一個并行處理器的內(nèi)存,。本文簡要介紹其性能、應(yīng)用特點及芯片內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能框圖,，給出Adsp-TS101的一種典型應(yīng)用,，并說明DSP的電源供電和功耗的計算方法。

1 Adsp-TS101的主要性能

Adsp-TS101的主要性能如下：

采用TigerSHARC結(jié)構(gòu),，具有3條獨立總線用于取指令,、取數(shù)據(jù)、不間斷I/O;

指令周期4 ns,，工作時鐘250 MHz;

單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)提供兩個運算單元,，每個有一個算術(shù)邏輯單元、乘法器,、移位器,、寄存器組，可同時在兩個運算單元上進(jìn)行同一指令下對不同數(shù)據(jù)的32位操作;

提供最大1 500 MFLOPS運算能力;

片內(nèi)6 M位雙口SRAM,，允許CPU,、Host和DMA的獨立存取;

有14個DMA通道，可進(jìn)行內(nèi)存和外存,、外設(shè),、主處理器、串(serial)口,、鏈路(1ink)口之間的數(shù)據(jù)傳輸;

有2個數(shù)據(jù)地址發(fā)生器(IALU)，允許取模和按位取反操作;

片內(nèi)集成I/0處理器,、6 M位雙口 SRAM,，具有串行、連接,、外部總線和JTAG測試口,，支持多處理器結(jié)構(gòu);

并行總線和多運算單元，使單周期可執(zhí)行1次算術(shù)邏輯運算,、1次乘法,、1次雙口SRAM的讀或?qū)懀约?次取指操作,，CPU與內(nèi)存之間可進(jìn)行每周期4個32位浮點字的傳輸;

簇式多處理器最高可支持8個TigerSHARC Adsp-TS101,。

Adsp-TS101性能測試如表1、2所列,。

2 Adsp-TS101的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和功能簡介

圖1為ADSP一TSl01的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,。由圖可見,，Adsp-TS101包括PEX、PEY兩個運算單元,，每一個浮點運算有一個算術(shù)邏輯單元,、乘法器、移位器,、32字寄存器組,。另外，算術(shù)邏輯單元,、乘法器,、移位器為并行排列，可進(jìn)行單周期多功能操作,，如在同一機(jī)器周期中算術(shù)邏輯單元和乘法器可同時進(jìn)行操作,。

當(dāng)數(shù)據(jù)在存儲器和寄存器之間傳遞時，IALU提供存儲器的地址,。每個IALU有一個算術(shù)邏輯單元,、32字寄存器組。

程序控制器包括指令隊列緩沖器(IAB)和分支目標(biāo)緩沖器(BTB),。Adsp-TS101既有4個外部中斷IRQ3～O,，也有內(nèi)部中斷。

 3條128位總線提供高的寬帶連接,。每個總線允許每個周期4條指令或4隊列數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,。外部口和其他鏈路口的片上單元也用這些總線訪問存儲器。在每個周期僅能訪問一個存儲器塊,，故DMA或外部口傳輸與處理器核在訪問同一塊時必須進(jìn)行競爭,。

片內(nèi)6 M位SRAM，分為3個(M0,、M1,、M2)128位寬的2 M位的塊，可組合構(gòu)成數(shù)據(jù),、程序存儲器,，每個SRAM與兩個總線相連，允許單周期內(nèi)完成和CPU之間4個數(shù)的傳輸,。

外部口支持與片外存儲器,、主機(jī)(host)及8片Adsp-TS101的多處理器接口。外部口支持同步,、異步及突發(fā)式存取,。

Adsp-TS101提供了4個鏈路口，每個鏈路口是8位雙向口,，與SHARC DSP口不兼容,。

DMA控制器支持獨立于處理器的后臺零等待數(shù)據(jù)傳輸,。14個DMA通道分別與外部口(4)、鏈路(1ink)口(8),，autoDMA寄存器(2)相連,，外部總線可采用8/16/32/64位字長進(jìn)行DMA操作。此外還有JTAG測試口及片內(nèi)仿真,。

串口支持250 Mb/s的收發(fā)獨立的同步傳輸,。

具有IEEE JTAG標(biāo)準(zhǔn)1149.1測試口和片內(nèi)仿真。

27 mm×27 mm或19 mm×19 mm PBGA封裝,。

內(nèi)部ADD1.2 V,，外部ADD3.3 V。

3 Adsp-TS101的典型應(yīng)用

根據(jù)ADSP-TS101的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,，給出Adsp-TS101在雷達(dá)信號處理方面的典型應(yīng)用,，如圖2所示。信號處理機(jī)主要由以下幾部分組成,。

① 運放及A/D,。DPMCW接收機(jī)視頻輸出信號幅度為O～+4 V，經(jīng)運放接收后,，輸出到A/D的模擬輸入端,。運放及A/D分為I、Q兩路輸入,，以32位定點數(shù)同時采集到DSP1,，在DSP1內(nèi)分為I、Q兩部分進(jìn)行處理,。

② CPLD,。CPLD內(nèi)部主要完成對數(shù)據(jù)的鎖存，產(chǎn)生A/D采樣時鐘,、各個DSP的中斷請求信號和數(shù)據(jù)發(fā)送的同步信號,。

③ DSP1。DSP1主要完成：A/D數(shù)據(jù)輸入變換,，并輸出到DSP2;系統(tǒng)自舉。系統(tǒng)采用EPROM自舉方式,，4個DSP的加載任務(wù)由DSP1完成,。初始化時，DSP1通過鏈路口1發(fā)出一個控制字,，將工作參數(shù)傳給DSP2,、DSP3、DSP4,。鏈路口3和鏈路口4用于系統(tǒng)自舉,。

④ DSP2,。DSP2完成2048點FFT運算。輸入數(shù)據(jù)用鏈路口0和鏈路口2,，輸出數(shù)據(jù)用鏈路口1和鏈路口3,。鏈路口4用于系統(tǒng)自舉。

⑤ DSP3,。DSP3完成門限判斷與固定目標(biāo)對消和動目標(biāo)運動速度的校正,。

⑥ DSP4和DPRAM。DSP4完成數(shù)據(jù)積累,，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并輸出,。

這個例子充分體現(xiàn)了ADSP-TSl01適宜多處理器結(jié)構(gòu)，通過鏈路(1ink)口支持串行處理器,，而不需要任何附加邏輯電路的優(yōu)勢,。

4 電源供電及功耗估計

(1) 電源供電

Adsp-TS101有三個電源，其中數(shù)字3.3 V為l/0供電;數(shù)字1.2 V為DSP內(nèi)核供電;模擬1.2 V為內(nèi)部鎖相環(huán)和倍頻電路供電,。Adsp-TS101要求數(shù)字3.3 V和數(shù)字1.2 V同時上電,。如果無法嚴(yán)格同步，則應(yīng)保證核電源1.2 V先上電,，l/0電源3.3 v后上電,。本系統(tǒng)在數(shù)字3.3 V輸入端并聯(lián)了一個大電容，而在數(shù)字1.2 v輸入端并聯(lián)了一個小電容,。其目的就是為了保證3.3 v充電時間大于1.2 v充電時間,，以便很好地解決電源供電先后的問題。

(2)外部口功耗估計

外部口的功耗主要是輸出引腳(例如數(shù)據(jù)線的某個位由高到低,，或由低到高)轉(zhuǎn)換的功率消耗,，而且該功耗與系統(tǒng)無關(guān)。由于這種轉(zhuǎn)換的外部平均電流為0.137 A,，因此,，功耗為PDD=VD×lDD=3.3 V×0.137 A="0".45 W

(3)內(nèi)核功耗估計

內(nèi)核最大電流為1.277 A。該電流是DSP進(jìn)行單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)方式下,，4個16位定點字乘加與2個四字讀取并行操作以及進(jìn)行由外部口到內(nèi)部存儲器DMA操作所需的電流,。實際上，DSP內(nèi)核電流大小還和內(nèi)核工作頻率有關(guān),，圖3所示是其內(nèi)核電流與頻率的關(guān)系曲線,。因此，供給DSP內(nèi)核電流可根據(jù)不同的并行處理任務(wù)和內(nèi)核工作頻率來確定,。若并行處理較少,，工作頻率低，所需電流就小,。這樣,，最大內(nèi)核功耗為PDD=VDD×IDD=1.2 V×1.277 A="1".534 W,。

結(jié) 語

本文介紹了Adsp-TS101芯片及其在雷達(dá)信號處理方面的應(yīng)用。該應(yīng)用系統(tǒng)充分利用了Adsp-TS101高速的運算能力,、數(shù)據(jù)吞吐量大以及易于多片連接,，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行串行處理的特點。文中還討論了DSP應(yīng)用過程中的電源設(shè)計和功耗問題,，因而具有一定的工程指導(dǎo)意義,。目前該系統(tǒng)已成功用于某雷達(dá)系統(tǒng)。