基于DSP和SHDSL的高速數據傳輸系統設計

陳希湘

【摘要】在石油測井系統中，進行遠距離數據傳輸時，系統傳輸速率太小，目前其最大傳輸速率也只能達到500Kbit/s，這樣的傳輸速率已經不能滿足需要。基于以上背景，本文設計了一個以DSP（TMS320VC5402）為核心CPU、使用SHDSL技術應用于工業領域的高速數據傳輸系統，其最大傳輸速率為2Mbit/s，最大傳輸距離可達到7.5km。

【關鍵詞】DSPSHDS高速數據傳輸

SHDSL（Single-pair High bite rate Digital Subscriber Line）單線對高比特率數字用戶線路是一種對稱數字用戶線技術，能實現長距離的快速數據傳輸。DSP芯片是專門為實現各種數字信號處理算法而設計的，不斷上升的性價比，使它的應用越來越廣泛。

因此，把DSP引入到音頻等信號的處理和計算機寬帶網絡技術（SHDSL）中去，使數字化和網絡化相結合，成之成為集采集、傳輸、視聽功能于一體的高速網絡接口系統，可廣泛應用于石油測井、地震勘探以及遠距離的實時監控系統之中，為它們提供高速的傳輸速率和實時監控。

一、系統的工作原理及總體設計

本系統是一個嵌入式以太網操作系統，以DSP為核心CPU，主要完成數據的采集和處理，同時DSP芯片與網絡接口控制器芯片RTL8019AS構成以太網接口，使用SHDSL技術實現數據的高速遠距離傳輸，它與上位機又構成一個主從式的控制系統。

二、硬件電路設計

2.1TMSVC5402和RTL8019AS的硬件電路設計

VC5402和RTL8019AS的硬件連接如圖1所示。將DSP的數據總線低16位經電平轉換后接RTL8019AS的16位數據總線，RTL8019AS在復位的上升沿鎖定IOCS16腳的電平，其值決定數據總線的寬度，高電平時為16位總線方式，低電平時為8位總線方式。為提高收發速度，采用16位總線方式，將IOCS16接高電平。

由于RTL8019AS沒有外接初始化的EPROM，故其復位時命令寄存器（CR）的I/O地址值為缺省值0X300，為滿足RTL8019AS的ISA時序，A5~A19的連接必須使其地址鎖定在0X300，因此將A5~A19引腳接地。VC5402的I/O口讀寫控制信號IS、IOSTRB、R/W等信號經過譯碼后與RTL8019AS的IOR、IOW連接。由于VC5402的I/O讀/寫速度很快，將RTL8019AS的IOCHRDY信號與VC5402的外設準備信號READY相連。另外，將SMEMY和SMEMW接高電平，屏蔽了遠程自舉加載功能。

2.2電源設計和復位電路

TMS320VC5402采用3.3V和1.8V電源供電，其中I/O采用3.3V電源供電，芯片的核采用1.8V電源供電。而實際常用的只有5V電源，所以必須采用電源轉換芯片。選用TPS7333和TPS7301兩塊電源轉換芯片，分別接上適當的外圍電阻，構成電阻分壓器，即可調整兩塊芯片的輸出電壓分別為3.3V和1.8V。

在設計的時候，我們將TPS7333和TPS7301的復位端連接到一起，同時復位VC5402，同時我們也可以利用這個復位電路給RTL8019AS復位。三極管的基極通過一個電阻連接到TPS7333和TPS7301的復位端。

三、系統軟件設計

本系統軟件的主要功能是在以TMS320VC5402為核心的硬件平臺上實現數據的高速網絡傳輸。本系統軟件開發流程圖，主要包括系統配置、系統的初始化和主程序。主程序中主要實現TCP/IP的解析和數據的封裝，以及DSP對數據進行的各種處理。

四、小結

本文將SHDSL寬帶接入網技術和DSP技術應用于工業領域是一項開創性的工作,二者的結合將大大拓寬 DSP的應用范圍。同時，CPLD的橋梁作用在DSP的開發中得到了充分的體現，在本系統中完成了電平匹配、數據緩沖和譯碼等功能。最后在基于DSP的嵌入式系統中，實現了簡易的TCP/IP協議，帶有以太網接口的DSP應用系統可以通過雙絞線或同軸電纜與 PC 機構成一個高速局域網，并且DSP 可以通過 PC 機接入互連網，進一步延伸 DSP的應用領域。