DSP设备通信管理论文

2022-07-03

摘要：短波通信有自身独特的优点，广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，但也存在固有的缺点。本文介绍了短波自适应频率、DSP数字消噪、无盲区通信以及短波组网等新技术的一般原理、性能特点、产品及相关情况，分析了短波通信发展需求和趋势，为同行提供参考、借鉴。今天小编为大家推荐《DSP设备通信管理论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

DSP设备通信管理论文篇1：

光纤通信在多核DSP信息处理系统中的设计与实现

摘要：设计实现了多核DSP系统间的高速光纤通信。采用光电转换模块与8核DSP TMS320C6678的SRIO接口相连的方式，在保证高性能数据处理能力的前提下，完成高速多核DSP系统间的光纤通信功能。最后对系统进行了测试验证，测试结果表明该系统具有高速、可靠、稳定等特点，具有很好的使用价值。

关键词：光纤通信； SRIO；多核DSP

Key words： fiber optic communication； SRIO； multicore DSP

0引言

随着高分辨率传感器以及航空武器数据量与传输带宽的不断增加，高性能数据处理能力与高速传输系统应用实现有着越来越重要的意义。目前， DSP技术已广泛用于信号处理、通信和雷达等领域。 TMS320C6678 DSP是TI公司一款基于KeyStone架构高性能的超长指令字（VLIW）架构芯片，片内有8个内核，每个核最高主频为1.25 GHz，单核每秒高达40 GB MAC定点运算和20 GB FLOP浮点运算能力，工作速度可达10 GHz，适合于雷达信号处理以及对定浮点运算能力和实时性有较高要求的超高性能计算应用。

然而在多核DSP系统的数据传输方面，以往靠电信号的传输方式遇到了瓶颈，高速串行总线的传输速率达到G比特后，在复杂电磁环境下，长距离的数据传输误码率升高，影响系统间的通信质量。本文通过在光纤通信方面做的大量研究，巧妙运用多核DSP的高速SRIO接口与相应的光收发一体模块匹配，使用光纤作为多核DSP系统间的长距离传输媒介，并最终实现了多核DSP系统间的数据高速稳定可靠传输。

1TMS320C6678的SRIO接口

1.1TMS320C6678的SRIO接口简介

为提高DSP的大数据吞吐能力， TMS320C6678的片内外设有GPIO， PCIe， EMIF16， I2C， UART， SRIO总线等接口。这些接口通过片内的高速互联总线来进行片内外的数据交换。其中SRIO接口（Serial Rapid IO）是一种高性能、低引脚开销的高速串行接口， TMS320C6678中具备4路SRIO接口即SRIO×4，其单路最高吞吐能力达到5 Gbps，满足CML（Current Mode Logic）电平，支持信号的AC与DC两种耦合传输方式。

1.2 SRIO规范

SRIO总线互连技术最早源于Mercury Computing公司为其信号处理设备开发的专用构造。后来为推动其应用，形成一项开放的标准，组成了RapidIO行业协会。 RapidIO是一种开放标准的交换分组结构，专注于机箱内部、芯片与芯片间、板与板间的互连，是目前唯一的嵌入式系统国际标准ISO/IEC18372的高速串行总线标准。目前VPX， ATCA， AMC等机械标准规范都引入RapidIO技术作为板卡间的标准互联技术。

SRIO采用3级分层体系结构，其层次结构图如图1所示。

1.2.1逻辑层

定义了多种规范，包括I/O逻辑操作、消息传递、流量控制和数据流，以及接口的全部协议和包的格式。它们为端点器件发起和完成事物提供必要的信息。

1.2.2传输层

定义了相应的地址空间，并提供报文在端点设备间传输所需的路由信息。

1.2.3物理层

处于整个分级结构的底部，定义了设备级接口的细节，明确说明了包传输机制、流量控制、电气特性和低级错误管理。

需要注意的是， TMS320C6678的SRIO接口不支持8/16 LP-LVDS compatible。

航空兵器2015年第2期

王春雷等：光纤通信在多核DSP信息处理系统中的设计与实现

2硬件设计

2.1硬件系统设计

根据系统需求，需要完成基于TMS320C6678为核心器件的两系统间高速通信，通信速率不小于2.5 Gbps。具体功能框图如图2所示。设计中采用TMS320C6678的SRIO接口与光电转换模块之间完成高速电信号的串行通信，经过光电转换模块变为激光信号，最终由光纤完成系统间的通信。

2.2光电收发模块的设计应用

光纤收发模块按协议分为透明传输和非透明传输两种。其中透明传输是指电信号进入光电模块后，同样特征（速率、码制等）的光信号通过光纤输出；而当光电转换模块收到光信号后，输出同样特征的电信号，延迟在ns级甚至ps级，不改变信号的速率和编码方式。

非透明传输则是电信号通常以并行总线形式输入光电模块，而光电模块以已有的某种高速串行码输出光信号，例如用于视频传输的专用协议码，而光电模块也只能接收同样协议的光信号同时转换成并行数据的电信号。

2.2.1光电收发模块选型

因为DSP TMS320C6678的SRIO接口具有开放协议，同时兼具8B/10B的编解码方式，故设计时选择支持多路、串行、全双工、协议透明的光电模块。经过查询，选择了中航光电生产的某四路并行光收发一体模块进行系统设计。该模块的工作波长为850 nm，具有透明传输特性，光接口为带有尾纤MT/MPO接口，每个通道可提供高达3.125 Gbps的传输速率，采用小尺寸LCC48封装。产品可用于各种并行传输领域，且较宽的工作温度范围。模块的具体原理设计如图3所示。

2.2.2光电收发模块供电设计

需要注意的是，该模块的供电为3.3 V供电，为保证模块的正常工作，接收端电源VCCR与发射端电源VCCT应分开供电，电源处理电路如图4所示。

2.2.3光电收发模块SRIO接口电路设计

光电收发模块的数据输入端与输出端均为差分CML电平，差分输入输出阻抗均为100 Ohms，差分输入电压范围为200～1 900 mV，输出电压范围为500～800 mV，上升下降延迟为150 ps。光电转换模块内部输入输出电路如图5（a）～（b）所示。

根据上述的电路特性，设计采用交流耦合方式将DSP的SRIO接口与光电转换模块进行连接，即DSP的输入输出分别通过0.1 μf电容与光电转换模块相应的Rx， Tx进行连接设计。

2.3PCB设计

由于系统采用高速的串行差分总线，总线的传输速率较高， PCB设计时需注意高速差分线的传输等因素，主要考虑传输线的等线宽、等长、等间距等特性，对交流耦合的电容位置应该尽量靠近接收端口。

3软件设计

软件设计主要是对多核DSP TMS320C6678的SRIO接口的软件设计。为了便于对设计的验证与测试，软件设计时通过SRIO外部闭环的方式来测试光纤通信模块的通路。软件设计平台为TI公司的Code Composer Studio 5.3.0。

本文的软件设计主要分为以下几个流程：

（1）对TMS320C6678的通用配置，即KeyStone驱动外设配置，包括DDR3 配置函数、 Navigator配置以及驱动函数配置、 Serdes函数配置函数、 SRIO配置函数等，其中SRIO配置函数需要对DSP内部的PLL以及通信波特率进行设置。

（2）在软件中指定SRIO的闭环模式。在KeyStone家族的SRIO共包括四种闭环方式： Digital loopback， External Line loopback， External Forward loopback以及No loopback。其中Digital loopback以及No loopback两种均为内部闭环，不适用于本文设计，而External Forward loopback需要双片DSP来进行测试，同样不适用于本设计。最终采取的闭环模式为External Line loopback，该模式与外部光纤模块构成回路的基本原理如图6所示。

（3）在完成通用配置以及闭环模式配置后， SRIO便以External Line loopback的模式循环进行数据的传输，同时进行内部数据自检工作，并将数据传输信息进行打印。

4结论

本设计完成了对基于多核DSP TMS320C6678的信息处理系统间的光纤通信软硬件设计与系统自闭环测试，即测试时光电转换模块的尾纤MT/MPT接口收发互联。经测试，系统为4 ns延迟的透明传输系统，图7为光电转换模块转换前后的电信号相位关系，采用示波器的高速差分探头测得，图中实线为DSP输出给光电转换模块的SRIO差分信号，虚线为光电转换模块经光电转换后输入给DSP的SRIO差分信号，具体延迟见光标a， b以及△t所示。

此外，本设计满足系统需求的2.5 Gbps的传输速率，最高传输速率可达3.125 Gbps，具体如图8所示的打印传输信息。通过打印信息可以看出，在最高3.125 Gbps传输速率的情况下，在传输包为16 KB时，有效传输速率可以达到2 226 Mbps。经过多次测试，系统运行可靠稳定，验证了光纤通信在该系统中运用的可行性与可靠性。

本设计通过简便易行的方法，实现了基于DSP TMS320C6678信息处理系统的高速光纤通信。对本设计进行简单调整后，可以移植到其他SRIO， PCIe等总线转换为光纤总线从而进行高速高可靠传输的场合，为高性能系统间的通信提供有力的借鉴。

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作者：王春雷　薛志远

DSP设备通信管理论文篇2：

浅析短波通信新技术

摘要：短波通信有自身独特的优点，广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，但也存在固有的缺点。本文介绍了短波自适应频率、DSP数字消噪、无盲区通信以及短波组网等新技术的一般原理、性能特点、产品及相关情况，分析了短波通信发展需求和趋势，为同行提供参考、借鉴。

关键词：短波；自适应频率；DSP数字消噪；无盲区通信

一、引言

短波通信又称高频（HF）通信是指在3M-30MHz频段范围内，通过电离层反射进行远距离传输或通过地波进行近距离传输的一种通信手段。短波通信与其它通信方式相比，有自身的优点：通信距离远，在数千公里范围内短波不需要转发器就可进行超视距通信；抗毁性强，短波是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击，但电离层具有不可摧毁性；接收设备简单，对于广播业务，接收端只需要配置短波接收机即可。正是由于这些优点，短波通信一直是世界各国中、远程通信的主要手段，广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门。

短波通信也存在固有的缺点：多径衰落现象严重，短波在电离层反射的传播过程中，信号振幅变化达几十倍，甚至几百倍；盲区内通信困难，一般来说，短波通过地波传播最远距离约为30公里，而天波从电離层第一次反射落地的最短距离约为100公里，因此30公里至100公里的区域，形成了短波通信的盲区；电离层暴变严重干扰短波通信，电离层参数受太阳等外界影响，F2层的电子浓度、有效高度以及电离层结构将产生不规则变化，使电离层的最高可用频率降低，甚至完全破坏而使短波通信中断。

近年来，随着短波通信在航空导航、水上安全、抢险救灾、军事通信等方面的广泛应用，其稳定性和可靠性差的缺点日益突出，给短波通信研究带来了很大的挑战的同时，短波通信新技术发展也面临着前所未有的机遇。

二、自适应频率

短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道，其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术，目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。

（一）频率管理系统

短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内测量和分析各种信道参数和干扰分布，根据综合分析和计算结果，得到通信质量优劣的频率排序表，统一分配给区域内各短波通信用户，使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是对区域内的用户提供实时频率预报，采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。

（二）2G-ALE通信系统

20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，使得短波工作频率随信道条件变化而改变，确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE通信系统具备如下功能：

（三）链路质量分析LQA (Link Quality Analysis)：在2G-ALE通信系统中，RTCE功能称为链路质量分析LQA。一般LQA都是在通信前或间隙中进行的，并且只在有限短波信道上进行，所获得的数据存储在LQA矩阵中。实际通信时，系统根据LQA矩阵中各信道的排列次序，择优选取工作频率。

（四）自动扫描接收：为了接收选择呼叫和进行LQA试验，网中所有电台都具有自动扫描接收功能，可在预先规定的若干信道上循环扫描，等候呼叫信号或者LQA探测信号。

（五）自动链路建立ALE (Automatic Link Establishment)：根据LQA矩阵，系统全自动建立通信链路，这一功能称为自动链路建立ALE的功能。它是基于接受自动扫描、选择呼叫和LQA综合运用的结果，也是2G-ALE与1G-ALE系统的最大区别。

（六）信道自动切换：在通信过程中，遇到电波传播条件变坏或严重干扰，短波自适应通信系统可以切换信道，使通信频率自动调到LQA矩阵中次佳频率上。

3G-ALE通信系统

在2G-ALE通信系统基础上，3G-ALE通信系统进行了许多改进：

1.驻留组划分

引人了驻留组(Dwell Group)的概念，将网络中的所有电台划分成多个驻留组。同一时间、同一组内的电台工作在同一信道上，而不同的组工作在不同的信道上，降低系统的阻塞。

2.地址结构

网内的每一个台站分配一个单独的11比特地址，低5位为驻留组号，高6位为组内成员号。网内最多有32个驻留组，每组最多有60个台站，网内最多可容纳32×60 =1920个台站。

3.信道分离技术

采用呼叫信道和数据流信道分离，并保持呼叫信道与数据流信道相邻，以使它们在传输特性上保持一致，有利于对传输信道的监听，保证信息传送的高效率和链路建立的快速性。

4.时隙结构

电台在每个信道上的驻留时间为5.4s，共分为6个时隙。其中第1时隙用于调谐和监听，第2～5时隙用于呼叫和应答，第6时隙保留作为握手、通知等。划分时隙技术减少信道拥挤。

ALE通信系统很好地解决了短波通信的频率选择问题，但是也不可避免地带来探测呼叫大量占用网络通信时间、选择和适应频率的局限性、建立通信链路慢等问题。最近，澳大利亚柯顿公司最新研制的NG下自优化电台，基于过去用过的信道(频率)、收发链路(双方的联络信息)和登陆时间等信建立的CALM智能化链路质量数据库，较好地解决这些问题。

三、DSP数字消噪

背景噪声信号混杂在一起，是短波通信最令人头痛的问题，消除起来非常困难，多年来很多厂家和研究机构一直致力于消噪技术的研究，DSP数字消噪是提高短波通信质量的有效解决方法。

从使用类型来看，DSP数字消噪分为两种：一种是对端消噪技术，就是收发双方电台互相配合进行的消噪。发方电台对信号和噪声进行大倍率的平等压缩，收方电台对信号和噪声进行不平等的解压，强化了信号，而弱化了噪声，实际消噪效果比较明显的。但是对端消噪技术有两个明显的缺点，制约其使用推广：一是消噪器要单独适配电台，互换性差；二是不配消噪器的电台无法参加通信。另一种单端消噪技术，就是只处理本机收到的信号，无须对方电台配合。单端消噪技术是根据有用信号的声谱对话音进行数字化处理，从而滤除噪声分量。单端消噪技术完全克服了对端消噪技术的弊端，成为消噪技术的发展主流。目前单端消噪有单独的消噪器产品，还有像柯顿NGT电台，已经把消噪器作为电台的基本功能，消噪效果比较理想，使短波电台噪声基本消除，话音清晰保真，达到或接近超短波的水平。

四、近垂直入射天线

长期以来，近距离通信盲区一直困扰着短波通信，世界各国都纷纷致力于无盲区短波通信的研究。解决短波盲区通信常用的有效方法就是选用近垂直入射天线，也称“高射天线”或“喷泉天线”。这种天线辐射图形的水平面为全向，垂直面为高仰角。仰角越高，电波第一跳落地的距离越短，盲区越少，当仰角接近90°时，基本实现了无盲区短波通信。

近垂直入射天线产品已经实际应用于短波基站、车载短波电台和便携式短波电台：基站无盲区天线如FD-230系列三线式宽带短波天线，该天线不用接天调，增益高，架设方便，通信效果好；车载无盲区天线如ML-90车载电磁环天线，该采用单电磁环振子配合新式自动天调，信号以喷泉方式向空中輻射，大大缩短了天波传播的最短距离，使天波传播与地波传播的通信距离相衔接，从而完全解决了近距离通信盲区；便携式无盲区天线如7006宽带软天线，该天线结构轻巧，便于携带，能快速架设和收集，并且在2～30MHZ范围内不需天调均能良好调谐，全向通信半径可达1000公里，在600公里范围内能实现可靠通信。

五、短波组网

组网能力是现代通信的基本要求之一，正同其它通信一样，人们也希望短波网络支持更多的应用，成为Internet的一部分，实现聊天、发送Email等。第三代短波通信网络正在发展，其实质上是一种无线分组交换网络，在ALE、信道效率、网络管理、路由协议及与Internet互连等方面的性能都有很大进展。

但是，由于短波信道的特殊性，网络拓扑快速变化、节点间链路不确定性、网络带宽较窄、频率复用和实时选频等问题都有待进一步解决，网络层协议如站点登陆/退出网络、呼叫发起、网络时间交换、网络设备管理、连接质量跟踪了解、路由表的产生和使用、网络信息的中继、各种业务的接入等的接口协议优化拟定等需要进一步研究解决。

六、结论

短波通信因其通信距离远、抗毁性强、设备简单等优点重新受到国内外厂家和研究机构越来越多的重视。自适应频率、DSP数字消噪、近垂直入射天线以及短波组网等各种新技术正不断被应用到短波通信领域，在世界范围内获得了长足进步。随着技术的进步和人们研究的深入，短波通信必将以崭新的面貌引领信息时代的通信领域。

参考文献：

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[5]董斌虹,李少谦．短波通信的现状及发展趋势,信息与电子工程[J].2007年2月

作者：杜久华张家荣

DSP设备通信管理论文篇3：

基于DSP和5G通信技术下的智能摄像头系统设计

摘要：本文基于DSP和5G通信技术，以STM32作为主控制芯片，结合全景摄像头和数据处理器，实现了智能摄像头监控路况、自动调节交通灯时间间隔、自动报障定位等多项功能。

关键词：全景摄像头 5G通信技术

一、引言

针对我国城市交通拥堵的现状，设计了一套智能红绿灯系统。该系统能有效缓解常见的早晚高峰交通堵塞问题，改善交通秩序为人们出行提供便捷。

二、智能红绿灯系统设计

1、核心设计

智能摄像头的核心部分为智能化的全景摄像头，其布局如下图所示。

全景摄像头主要功能是采集车辆及行人数目与各路口车流量比对后得出最佳红绿灯间隔时间，将数据传至读秒器，读秒器开始倒计时，同时道路承载范围以外的车辆会通过5G传输技术接收到路线方案。考虑到特殊人士，采用动态变化进行调整红绿灯间隔时长。在红绿灯出现故障问题后，系统通过GSM远程通信模块，向维修部发送地点数据。

2、系统功能设计

系统功能模块主要包含以下几个部分：

① 信息处理系统

车辆和行人数目通过全景摄像头生成的图像投射到图像传感器表面上，并使用face++与全景摄像头结合识别特殊人士，经过A/D （模数转换）变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片（DSP）中加工处理，得到最佳红绿灯间隔时间。

② 5G通信系统

5G通信系统由MIMO技术、同时同频全双工頻率和智能技术构成。使用5G进行通信传输可以提供低延迟、高增益、抗干扰和频谱效率。

③ GMS远程通信系统

将红绿灯工作实时情况输送给维修部。本系统采用GSM通信模块，可以实现远程数据传输，将当前状态信息传回。

④ GPS定位系统

在远程管理的设备上，不仅需要获取红绿灯的工作状态，还需要知道红绿灯的位置。通过GPS全球定位系统定位该红绿灯的位置，再通过GSM将位置发送给维修部，准确定位。

四、结语

综上所述，基于DSP和5G通信技术下的智能摄像头系统的设计能实现监控路况、自动调节交通灯时间间隔、自动报障定位等多项功能，该系统实用性强、性价比高、程序设计简便。