TMS320VC5402在汽車防撞警示雷達(dá)中的應(yīng)用

近十幾年來，美國、日本和歐洲多家著名汽車公司投入巨額資金，先后研制成功了24GHz、60GHz、76.5GHz三種頻率的單脈沖和調(diào)頻連續(xù)波兩種體制的汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)。這兩種體制的雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)在高檔轎車中應(yīng)用了，但沒有廣泛普及。

　　近年來價(jià)格低廉的高性能DSP芯片的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了世界電子產(chǎn)品的發(fā)展，使得低成本高性能的汽車防撞雷達(dá)的實(shí)現(xiàn)和普及成為可能。本文提出用高性能DSP芯片TMS320VC5402擔(dān)任數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)、CPLD完成控制和接口邏輯、單片機(jī)AT89C51提供人機(jī)通道和其余協(xié)調(diào)工作的汽車防撞警示雷達(dá)信號(hào)處理部分的原理方案，并簡要介紹其實(shí)現(xiàn)電路和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　1 TMS320VC5402簡介

　　TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點(diǎn)DSP芯片中的新產(chǎn)品它集中了此系列早期產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，并提供了許多新的功能，開發(fā)和使用更加方便。C5402具有靈活的指令系統(tǒng)和操作性能，它可選擇助記符指令或算術(shù)指令作為編程指令，同時(shí)支持匯編語言和C語言的單獨(dú)或混合編程。C5402采用改進(jìn)的Harvanl處理結(jié)構(gòu)，指令流水線操作。計(jì)算和處理速度很高，系統(tǒng)單指令周期可達(dá)到10ns。在片內(nèi)提供16k的RAM用作程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其最大可擴(kuò)展尋址空間為1M字節(jié)。C5402提供的McBSP串口和DAM數(shù)據(jù)傳送方式極大地方便它在通信領(lǐng)域的應(yīng)用和開發(fā)。C5402由于其高性能價(jià)格而成為當(dāng)前語言和靜態(tài)圖象處理和主流產(chǎn)品：

　　(1)運(yùn)算速度快。指令周期為10ns，運(yùn)算能力為100 MIPS。

　　(2)強(qiáng)大的尋址能力。1M×16位最大可尋址外部存儲(chǔ)空間，內(nèi)置16K×16位RAM，4K×16位ROM。

　　(3)優(yōu)化的CPU結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有1個(gè)40位的算術(shù)邏輯單元，2個(gè)40位的累加器，2個(gè)40位的加法器，1個(gè)17×17的乘法器和1個(gè)40位的桶形移位器。有4條內(nèi)部總線(三條16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和一條程序存儲(chǔ)器總線)和2個(gè)地址產(chǎn)生器。

　　(4)智能外設(shè)。除了標(biāo)準(zhǔn)的串行口和時(shí)分復(fù)用(TDM)串行口外，TMS320VC5402還提供了自動(dòng)緩沖串行口BSP和與外部處理器通信的HPI接口。BSP可提供2K字?jǐn)?shù)據(jù)緩沖的讀寫能力，從而降低了處理器的額外開銷，BSP的最大數(shù)據(jù)吞吐量為100Mbit/s，即使在IDLE方式下，BSP也可以全速工作。HPI可以與外部標(biāo)準(zhǔn)的微處理器直接接口。

　　(5)低功耗方式。TMS320VC5402內(nèi)核電源1.8V，IO電源3.3V，三個(gè)低功耗方式(IDLE1、IDLE2和IDLE3)可以節(jié)省DSP的功耗?熏特別適合電池供電系統(tǒng)。

　　(6)體積小。144腳LQFP封裝。

　　(7)開發(fā)方便。JTAG掃描仿真接口。

　　JTAG最初是用來對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試的，JTAG的基本原理是在器件內(nèi)部定義一個(gè)TAP(Test Access Port;測(cè)試訪問口)通過專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)進(jìn)行內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。JTAG測(cè)試允許多個(gè)器件通過JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)JTAG鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。現(xiàn)在，JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)ISP(In-System Programmable#0;在線編程)，對(duì)FLASH等器件進(jìn)行編程。

　　TMS320VC5402以其獨(dú)有的高性能、低功耗和低價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在一推出就受到業(yè)內(nèi)用戶的普遍歡迎，這也是我們選擇它作為該汽車防撞警示雷達(dá)的數(shù)字信號(hào)處理器的主要原因。

　　2 防撞雷達(dá)設(shè)計(jì)思想及性能參數(shù)簡介

　　該汽車防撞警示雷達(dá)的主要設(shè)計(jì)思想，是考慮到迎面相撞和追尾等惡性交通事故往往發(fā)生在路況復(fù)雜、能見度差、駕駛員疲勞的情況下，所以其最主要的設(shè)計(jì)目的是及早發(fā)現(xiàn)前方有潛在危險(xiǎn)的目標(biāo)，并及時(shí)報(bào)警以提醒駕駛員做出相應(yīng)的處理動(dòng)作。由于在汽車行駛過程中，多普勒傳感器接收到的信號(hào)十分復(fù)雜，要使之能在很小的視域里對(duì)汽車前方的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、分類、跟蹤，并做出判斷、報(bào)警，必須進(jìn)行大量復(fù)雜的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算，因此我們選用高性能DSP芯片TMS320VC5402來完成這一系列復(fù)雜的算法;同時(shí)，為了提高系統(tǒng)的靈活性和可靠性，我們采用CPLD器件來完成系統(tǒng)所需要的各種控制和接口功能。

　　該雷達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

　　(1)屬于全天候型警示雷達(dá)系統(tǒng)，在霧、雨、雪、夜等各種惡劣的氣象環(huán)境和復(fù)雜的路況條件下均可正常工作。

　　(2)工作波段：微波或毫米波。

　　(3)發(fā)射機(jī)類型：耿氏二極管。

　　(4)發(fā)射機(jī)輸出功率：20mW。

　　(5)天線水平波束寬度：6°。

　　(6)作用距離：200m。

　　(7)更新速率：20次/秒。