Motorola DSP及其开发

北京航空航天大学 牛晔 周浩敏当今社会是信息化的社会，面对海量信息，使用计算机进行处理成为首选。众所周知，计算机只能处理数字信号，因而在一定程度上，可以说信息化的基础是数字化，而数字化的核心技术之一是数字信号处理。数字信号处理的任务越来越多地应用DSP来完成，DSP技术已经日益受到人们的关注并且得到了迅速发展。作为全球第一的嵌入式处理器制造商，摩托罗拉公司于1997年推出了24位DSP56300系列的首枚芯片DSP56301，并不断升级，如图1所示。本文作者所在实验室有幸于2001年11月获赠Motorola DSP56311开发装置及其相关开发工具。下面，作者将结合近两年的使用和开发经验，简要介绍Motorola DSP56300系列和DSP56311，并结合FFT说明软件调试过程，最后给出一个使用DSP56311评估板开发的控制模型汽车运动的实例。图1　DSP56300系列 Motorola DSP56300系列对于许多通信基础设施和网络设备的生产厂商来说，DSP56300系列是数字信号处理器的选择之一，该系列24位DSP提供了大容量的片内存储器、滤波器、协处理器以及优异的性能与体积、价位、功耗比。通过设计和生产的革新，Motorola公司正致力于扩展DSP56300系列以提供更新的特点、更优异的性能，诸如：更快的速度，更高的集成度，更低的电压和功耗等。生产一个DSP芯片要综合考虑以上各点，才能获得优异的性能（见图2）。图2　DSP应具有的性能 DSP56300系列的主要特征如下：⑴兼容性－与DSP56000系列兼容，可向上移植；⑵快速性－内核150MIPS（Millions Instruction Per Second）；⑶片内存储器－DSP56311片内存储器容量高达384KB;⑷低工作电压－1.8/2.5/3.3V内核电压；⑸低功耗－1.8V 时0.7mA/MIPS，2.5V时 0.9mA/MIPS；⑹易编程－24位的指令集，对用户透明的流水线，硬件堆栈扩展，完全嵌入式硬件循环和中断，自动返回中断，以及为高效软件Viterbi解码而设的VSL指令集；⑺高速指令缓存－1K字高速指令缓存；DSP56300系列的芯片主要有56301、56303、56307、56309和56311，下面将以本文作者使用的DSP56311为例进行介绍。
Motorola DSP56311DSP56311是Motorola公司2000年推出的新产品，是24位数字信号处理器，现已投入量产。DSP56311是以DSP56300为内核，具有片内存储器和外围器件的单片结构，有196个引脚，为球形工艺插针阵列（PBGA，Process Ball Grid Array）的外封装形式。DSP56311的片内增强型滤波器协处理器（EFCOP，Enhanced Filter Coprocessor）与内核并行工作，明显提高了DSP的整体性能和处理效率，由相应的算法而实现通用滤波技术，很好地支持了在无线通信等技术中的应用。DSP56311还包括了摩托罗拉的边界扫描测试端口和片内仿真端口。DSP56311还具有128K字大容量片内存储器阵列以及EFCOP，非常适合于高端多通道远程通信的应用，比如无线通信、多路语音/数据/传真处理，视频会议以及通用数字信号处理技术。 DSP56311硬件结构DSP56311主要由24位DSP56300内核、数据ALU、内部总线、存储器扩展区、外围扩展区等组成，其功能模块如图3所示。图3　DSP56311功能模块图 DSP56311开发工具Motorola公司为开发DSP56311的科技人员提供了强有力的软件开发工具：Suite56软件包，包括：硬件调试器（Debugger）、软件仿真器（Simulator），可以在Windows NT、Windows 95、 Hewlett-Packard HP-UX、 Sun OS4、Sun Solaris等多种平台上运行，同时针对C语言、汇编语言以及C语言和汇编语言的嵌套编程，分别有编译器（Compiler）、汇编器（Assembler）和链接器（linker），并提供了友好的人机界面，如图4所示。图4　Simulator的界面 开发过程软件开发在应用时，要生成一个DSP能够运行的程序需要如下步骤：①编写C语言或汇编语言或二者嵌套的源程序。Motorola DSP所使用的汇编程序在书写的时候采用Windows中的记事本即可，在保存的时候要注意保存成为以 ".asm"为后缀名的文件。不同语言的源程序有不同的