ADSP Tiger SHARC芯片TS101S及其應(yīng)用

1、ADSP Tiger SHARC芯片TS101S及其應(yīng)用             摘要：ADSP Tiger SHARC系列中的TS101S是AD公司最新推出的高性能定浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器。文章利用FBLMS算法在輸入信號為高度相關(guān)性時仍然具有較好的收斂速度這一特點(diǎn)，進(jìn)而通過FBLMS算法在TS101S上實現(xiàn)了自適應(yīng)濾波，并在EZ-KIT開發(fā)板上測試通過，同時驗證了該算法抑制同頻窄帶信號對雷達(dá)干擾的有效性。 關(guān)鍵詞：ADSP Tiser SHARC；FBLMS；窄帶干擾；TS1

2、01S引言利用數(shù)字信號處理器（）來進(jìn)行模擬信號的處理同時具有很大的優(yōu)越性，其主要表現(xiàn)有精度高，靈活性大，可靠性好等方面。它不但可以廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)、圖形圖像處理、雷達(dá)聲納、醫(yī)學(xué)信號處理等實時信號處理領(lǐng)域。而且隨著人們對實時信號處理要求的不斷提高和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理器也發(fā)生著日新月異的變革。就公司而言，繼定點(diǎn)和浮點(diǎn)系列之后，日前又推出了 系列的新型器件。這種 系列器件是基于的下一代高性能芯片，其內(nèi)部集成有更大容量的，它可以在單周期內(nèi)執(zhí)行條指令，且可以很方便地實現(xiàn)多片并行處理系統(tǒng)的擴(kuò)展，這些新添的特性更增加了高速實時信號處理的可行性。本文將介紹該系列中的芯片，以及利用該芯

3、片實現(xiàn) 算法的自適應(yīng)預(yù)測濾波的設(shè)計方法。此外，筆者還在開發(fā)板上測試通過并驗證了該算法抑制同頻窄帶信號對雷達(dá)干擾的有效性。系統(tǒng)器件的結(jié)構(gòu)性能 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)邏輯框圖如圖所示。依舊采用超級哈佛結(jié)構(gòu)（），并運(yùn)用流水線技術(shù)，目前可以達(dá)到級流水線（級取指級執(zhí)行），其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有特殊的指令集和較長的指令字，一個指令字可以同時控制芯片內(nèi)多個功能單元的操作；片內(nèi)集成有可由用戶自己定義的大容量存儲器；具有個獨(dú)立的計算單元，每個單元都有算術(shù)邏輯單元、乘法器、移位器、寄存器組及相關(guān)的數(shù)據(jù)對齊緩沖器，并可通過加速器支持解碼如，和解碼和復(fù)數(shù)相關(guān)運(yùn)算；帶有兩個 ，每個含有兩個通用寄存器組，因而具有強(qiáng)大的地址產(chǎn)生能力，

4、可支持環(huán)形緩沖和位反序?qū)ぶ?；支持操作?主要性能具有極高的處理能力，它采用靜態(tài)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，既有超標(biāo)量處理器所具備的大容量指令緩沖池和指令跳轉(zhuǎn)預(yù)測功能，又可以在程序執(zhí)行前就對指令級進(jìn)行并行操作并用編譯器預(yù)測出來。的其它重要性能指標(biāo)指令周期為（主頻）運(yùn)算能力達(dá)到；每周期能執(zhí)行條指令，具有個定點(diǎn)運(yùn)算和個浮點(diǎn)運(yùn)算能力，能提供或的性能；每周期可實現(xiàn)× 乘與 累加或者× 乘與 累加；支持 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)和 定點(diǎn)數(shù)據(jù)格式。的其它典型性能指標(biāo)如表所列。表1 250M運(yùn)行時通用算法性能雷達(dá)信號處理一般需要很高的實時性，比如在干擾抑制算法處理時，必須在一個回波脈沖周期內(nèi)完成相關(guān)算法。由上述分析可知，

5、可以滿足高速實時數(shù)字信號處理的要求。下面以實現(xiàn)自適應(yīng)算法抑制同頻窄帶信號對雷達(dá)的干擾為例進(jìn)一步介紹該芯片。算法分析與實現(xiàn)自適應(yīng)過程一般采用典型自適應(yīng)算法，但當(dāng)濾波器的輸入信號為有色隨機(jī)過程時，特別是當(dāng)輸入信號為高度相關(guān)時，這種算法收斂速度要下降許多，這主要是因為輸入信號的自相關(guān)矩陣特征值的分散程度加劇將導(dǎo)致算法收斂性能的惡化和穩(wěn)態(tài)誤差的增大。此時若采用變換域算法可以增加算法收斂速度。變換域算法的基本思想是：先對輸入信號進(jìn)行一次正交變換以去除或衰減其相關(guān)性，然后將變換后的信號加到自適應(yīng)濾波器以實現(xiàn)濾波處理，從而改善相關(guān)矩陣的條件數(shù)。因為離散傅立葉變換本身具有近似正交性，加之有快速算法，故頻域分塊

6、算法被廣泛應(yīng)用。算法本質(zhì)上是以頻域來實現(xiàn)時域分塊算法的，即將時域數(shù)據(jù)分組構(gòu)成個點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊，且在每塊上濾波權(quán)系數(shù)保持不變。其原理框圖如圖所示。算法在頻域內(nèi)可以用數(shù)字信號處理中的重疊保留法來實現(xiàn)，其計算量比時域法大為減少，也可以用重疊相加法來計算，但這種算法比重疊保留法需要較大的計算量。塊數(shù)據(jù)的任何重疊比例都是可行的，但以的重疊計算效率為最高。對算            法和典型算法的運(yùn)算量做了比較，并從理論上討論了兩個算法中乘法部分的運(yùn)算量。本文從實際工程出發(fā)，詳細(xì)分析了兩個算法中乘法和加法的總運(yùn)算量，其結(jié)果為復(fù)雜度之比實數(shù)乘加次數(shù)實數(shù)乘加次數(shù)（）()采用的語言來實現(xiàn)算法的程序(;)(;)×(,);(,);(,);(,);(,;)×××××(,);(;)_();(,_,);(,);(;);在測試板中，筆者用匯編語言和語言程序分別測試了典型算法的運(yùn)行速度，并與算法的語言運(yùn)行速度進(jìn)行了比較，表所列是其比較結(jié)果，從表可以看出濾波器階數(shù)為時，即使是用語言編寫的算法也比用匯編編寫的算法速度快以上，如果濾波器的階數(shù)更大，則速度會提高更多。表2 FBLMS和LMS算法在運(yùn)行速度比較算 法條 件時鐘周期速度L