一种基于DSP和FPGA的计算机硬件平台设计方法

摘要

一种基于DSP和FPGA的计算机硬件平台设计方法，以DSP和FPGA为核心，通过它们扩展程序加载模块、数据存储模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、串口通信模块、1553B通信模块和复位电路以及电源电路，构建嵌入式计算机硬件平台；实现对模拟量和开关量的采集，实现大容量程序和数据存储，实现复杂算法，实现与外设进行通信以及控制。本发明实现了模拟信号输入输出的自动转换、开关量信号输入输出的自由扩展；极大提高了处理器的工作效率，节省了系统资源，缩短了开发周期，降低了开发成本；只需改变FPGA的代码，就完成另一款全新的硬件设计平台。

主权项

一种基于DSP和FPGA的计算机硬件平台设计方法，其特征在于，该方法是： 以DSP和FPGA为核心，通过它们扩展程序加载模块、数据存储模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、串口通信模块、1553B通信模块和复位电路以及电源电路，构建嵌入式计算机硬件平台；实现对模拟量和开关量的采集，实现大容量程序和数据存储，实现复杂算法，实现与外设进行通信以及控制； 该方法具体是： 1】提供一个DSP和FPGA作为平台核心处理器； 2】扩展程序加载模块，具体是程序存储器FLASH的数据线、地址线和控制线分别和DSP的接口电路连接；所述程序存储器FLASH用于存放用户程序和设定值，根据用户需求进行选择容量，最大存放2Mbit； 3】扩展数据存储模块，具体是数据存储器SDRAM的数据线、地址线和控制线分别和DSP的接口电路连接；该模块存放多至64Mbit的中间数据，用以满足复杂算法所需的空间要求； 4】扩展模拟量输入模块，具体是所述模拟量输入模块包括数据线、地址线、信号调理电路、模数转换电路和FPGA片内的逻辑控制电路；DSP只需发出启动采集命令，各通道输入的模拟信号就会被自动转换成数字信号，并以中断方式通知DSP读取； 5】扩展模拟量输出模块，具体是所述模拟量输出模块包括数模转换器、阻抗变换电路和FPGA片内的逻辑控制电路；要输出的数字量只要写到DSP数据总线即可，其余工作由FPGA自动完成，不再需要DSP参与； 6】扩展开关量输入模块，具体包括DSP的数据线、地址线、控制线、FPGA内部自定义的寄存器和光电隔离电路；在寄存器中把外部输入开关量信息拼接成16bit数据总线宽度，DSP只需读取该寄存器即可获取输入的开关量状态； 7】扩展开关量输出模块，具体包括DSP的数据线、地址线、控制线、FPGA内部自定义的寄存器、光电隔离电路和增强驱动电路；扩展时使用寄存器的高8位对应开关量使能，低8位对应开关量的状态，DSP只需写该寄存器即可控制开关量输出状态； 8】扩展串口通信模块，具体包括FPGA片内的串口控制器UART0～UART7、时钟电路2、光电隔离电路和电平转换器； 9】扩展1553B通信模块，具体包括1553B模块、耦合变压器、时钟电路1、DSP的数据线、RT地址输入电路和FPGA片内逻辑控制电路； 其中1553B模块设计时序完全兼容国内外同品牌，无需做任何硬件改动； 10】扩展电源和复位电路，具体是采用TI公司专用芯片TPS70445。