FPGA在TD-SCDMA通用开发平台中的应用

 　　在该平台中，FPGA与DSP之间的数据传输效率是它们实现各自功能的基础。根据OMAP1612的数据手册，平台采用MeBSP2接口来完成它们之间的数据传输；对控制信息的传输、RF模块和A／D模块的配置都由SPI接口来完成；A／D模块到FPGA的数据接口根据MAX19700芯片的数据手册来编写。以上三个接口必须在FPGA端模拟出来，才能完成FPGA与其他器件之间的数据控制和传输。

　　3程序设计

　　3．1McBSP接口

　　McBSP(MultiehannelBufferedSerialPort)，即多通道缓冲串口。TMS320VC5510芯片有3个高速、全双工MeBSP串口，McBSP串口是在标准同步串口的基础上扩展而来，它能提供强大的同步串口通信机制，速度可达100Mb／s。基于MeBSP的优异性能，McBSP被用来在FPGA和DSP之间传输有效数据信息。

　　McBSP包括一个数据流路径和一个通过6个引脚连接到外部器件的控制路径，这6个引脚分别是DX(数据发送)、DR(数据接收)、CLKX(发送时钟)、CLKR(接收时钟)、FSX(发送帧同步)、FSR(接受帧同步)。有效的数据经McBSP串口通过DR和DX引脚和外部设备通信，同步控制信号则由CLKX，CLKR，FSX，FSR等4只引脚来实现。图2中简要画出了McBSP发送／接收的基本时序图。

　　McBSP的具体实现在参考文献中有极为详细的介绍，这里不再赘述。

　　3．2SPI接口

　　SPI接口是由Motorola公司推出的一种双向、四线串行外围设备接口，专门用来和可以提供四线串口的外部设备传输数据。四线串口信号包括时钟信号、设备使能信号、数据输入、数据输出，传输串行数据时高位优先。

　　SPI可以使用MCU_DSP协议或者DMA协议在主／从模式下运行。在主模式下，它提供5个片选，支持多达5个串行设备，其中4个片选对外部设备，此模式下的最大数据传输速率是19．2Mb／s或12Mb／s；在从模式下，SPI有它自己的片选，数据输出的时钟由拥有较低速率的外部设备提供。SPI发送／接收基本时序图如图3所示。

　　由于内部移位寄存器是基于一个环形(FIFO规则)，故读、写过程必须时刻同步；只要任一发送时钟产生，数据发送就会启动；在移位寄存器时钟SRCLK的上升或下降沿，发送或接收的数据被移入或移出。

　　3．3与MAX19700的接口

　　根据Maxim公司的MAX19700芯片的数据手册，该芯片的工作时钟为5．12MHz，它提供了双10b，7．5MSPS的Rx(ADC)，Tx(DAC)通路。图4描述了A／D转换时的时序图。

　　MAX19700芯片的接收或发送开关是由专用引脚T／R来控制的；芯片的SPI接口用来接收配置数据，不受专用引脚T／R的控制。

　　3．4功能模块设计

　　Turbo编码／译码、Viterbi译码、FIR滤波器以及快速傅里叶变换和反变换(FFT／IFFT)都可以利用Xilinx公司提供的ipcore来实现。因为这些模块都非常成熟，其可编程性能好、算法先进、延迟小、占用资源少，直接使用要节省很多时间，可以缩短产品的开发周期。当然，Turbo编码／译码器和Viterbi译码器要购买才能商用，但在前期测试时可以申请评估版本使用。

　　3．5资源利用率

　　以上接口程序和功能模块是在Xilinx的集成开发环境ISE9．1中，使用VerilogHDL硬件描述语言完成代码编写的zxzb，综合结果如下：

　　一般而言，Xilinx芯片的资源利用率看Slice和SliceFlipFlops两项数据就可以，这两项数据最好保持在50％～70％之间。这样，既可以最大限度地发挥芯片的性能，也为以后的平台拓展留下足够的空间。从上面的数据可以看出，Xilinx芯片的资源利用率是非常理想的。

　　4结语

　　随着FPGA各项性能的不断提高，已经越来越显示出它在数字信号处理中的优越性；本文在一种基于“软件无线电”技术的TD-SCDMA通用开发平台中，以FPGA作为DSP的协处理器，用来完成Turbo编码／译码，Viterbi译码以及快速傅里叶变换和反变换(FFT／IFFT)等数据量大、重复性强、速度要求高的数字信号处理运算，使平台具有很好的硬件灵活性、软件可编程能力和较低的系统成本。测试表明，平台的各项性能均能够达到3GPP的标准，具有很好的市场前景。