PDT基站基帶電路方案的設計與研究

王長嵩

摘要：本文提出一種基于ARM和DSP處理器的PDT基站基帶電路的設計方案，使用ARM處理器完成協議處理和控制功能，使用DSP處理器完成數字信號處理功能，兩個處理器通過HPI接口通信。再配合設計合理的軟件程序，該方案可以高效的實現PDT基站的所有功能。

關鍵詞：PDT基站；ARM；DSP

中圖分類號：TN929.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0155-01

PDT基站的主要功能是實現PDT協議中的物理層和數據鏈路層，特點是長時間連續工作，因此設計PDT基站的硬件方案時既需要滿足計算性能要求，也必須具備高穩定性和高可靠性。PDT基站的功能包括基帶信號與射頻信號的轉換、基帶信號的數字處理、通信協議處理[1]。PDT系統采用4FSK調制，可以兼容模擬FM調制電路，因此采用外購的模擬FM收發信機來實現基帶信號與射頻信號的轉換。后兩部分功能由基帶電路來實現。

基帶信號的數字處理包括數模轉換、數字調制解調、濾波、同步搜索、符號映射等，需要用到的算法包括相關運算、數字濾波、傅里葉變換等。這些算法需要大量的乘加運算，而且必須在很短的時間內完成。滿足這樣的運算需求的最佳的處理器是DSP處理器。DSP處理器具有以下的特點使其適用于數字信號處理：具備硬件乘法器，可以在一個時鐘周期內完成一次乘法或乘加運算；指令和數據獨立尋址，提高尋址效率[2]。

通信協議處理是將空中接口報文按照PDT協議轉換為消息幀。協議處理需要將報文拆解、移位、填充，主要使用分支判斷和數據搬移操作。能執行這類操作的處理器種類很多，單片機、嵌入式處理器、x86架構的工控機均可以勝任。綜合成本和可靠性考慮，基于ARM架構的嵌入式處理器最為合適。ARM架構具有設計簡單、執行效率高、成本低廉等優勢[3]，幾乎壟斷了嵌入式處理器市場。ARM指令集對于高級編程語言的支持很好，開發難度低，很適合運行多分支和跳轉的協議處理軟件。如圖1所示。

考慮到穩定性和可靠性的需求，選擇使用TI公司的TMS320VC5502處理器和NXP公司的LPC3250處理器來設計基站基帶電路。TMS320VC5502是一款低功耗低成本的DSP處理器，廣泛應用在通信、數字信號處理等領域，可靠性得到長時間的驗證。LPC3250的核心采用ARM926EJ-S，主要應用在汽車電子領域，抗干擾能力強，穩定性高。

ARM處理器作為主處理器除了處理通信協議外，還擔負了對外通信、外部控制等功能。DSP處理器作為協處理器，在ARM的控制下進行實時數字信號處理功能。兩個處理器間采用主機接口（HPI）進行通信。這種接口是16位并行接口，可以提供1MBits以上的通信帶寬，滿足ARM和DSP之間的大量實時數據傳輸。DSP處理器還通過McBSP高速串行接口與高速ADC芯片通信，后者以192k的頻率將模擬信號轉換成數字信號，保證數字信號具有較低的失真率。

通過對軟件功能的合理設計，重點是對通過主機接口在ARM與DSP處理器間交換的報文協議的設計和實現，依據本方案開發的基帶電路板成功應用在PDT基站產品中，從而驗證了ARM和DSP雙處理器方案的可行性。

參考文獻

[1]房廣芝.gsm系統中單向通話問題分析和解決[D].碩士學位論文，山東大學，2006.

[2]梁谷.基于MEMS的捷聯慣性導航系統的研究[D].哈爾濱工程大學，2010.

[3]蔣亞群，張春元.ARM微處理器體系結構以及嵌入式SOC[J].計算機工程，2002，28（11）：4-6.endprint