1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 TMS320VC5402在汽車防撞警示雷達中的應(yīng)用方案 摘 要：介紹了TMS320VC5402芯片的主要特點、功能及其構(gòu)造，給出了采用該芯片的汽車防撞警示雷達信號處理部分的電路原理設(shè)計和軟件設(shè)計。該雷達可對道路前方的目標開展準確地探測、分類、跟蹤以及發(fā)現(xiàn)危險目標后開展報警。經(jīng)過多次上車試驗，證明其性能優(yōu)良、工作穩(wěn)定可靠，在能見度較差的氣象環(huán)境和復(fù)雜的路況條件下能確保機動車輛安全行駛，降低交通事故發(fā)生率。 隨著社會水平的提高，告訴公路和汽車的的增多，路面平整車主開車車速也越來越快，這樣碰撞幾率也高。汽車制造商迫切需要解決汽車的防撞報警問題。歐洲的一項研究說明：駕駛

2、員只要在有碰撞危險的0.5秒前得到“預(yù)警”，就可以防止至少60%的追尾撞車事故、30%的迎面撞車事故和50%的路面相關(guān)事故；若有1秒鐘的“預(yù)警”時間，則可防止90%的事故發(fā)生。因此，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系統(tǒng)。這兩種體制的雷達系統(tǒng)已經(jīng)在轎車中應(yīng)用了，但沒有廣泛普及。 盡管我國的汽車防撞雷達研制起步較晚，但已得到業(yè)界的高度重視。近年來價格低廉的高性能DSP芯片的出現(xiàn)極大地推動了世界電子產(chǎn)品的發(fā)展，使得低成本高性能的汽車防撞雷達的實現(xiàn)和普及成為可能。本文提出用高

3、性能DSP芯片TMS320VC5402擔(dān)任數(shù)字信號處理任務(wù)、CPLD完成控制和接口邏輯、單片機AT89C51提供人機通道和其余協(xié)調(diào)工作的汽車防撞警示雷達信號處理部分的原理方案，并簡要介紹其實現(xiàn)電路和系統(tǒng)構(gòu)造。 1 TMS320VC5402簡介 TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點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，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，同時支持匯編語言和C語言的單獨或混合編程。C5402采用改良的Harvanl處理構(gòu)造，指令流水線操作。計算和處理速度很高，系統(tǒng)單指令

4、周期可到達10ns。在片內(nèi)提供16k的RAM用作程序和數(shù)據(jù)存儲，其可擴展尋址空間為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由于其高性能價格而成為當前語言和靜態(tài)圖象處理和主流產(chǎn)品： （1）運算速度快。指令周期為10ns，運算能力為100 MIPS。 （2）強大的尋址能力。1M16位可尋址外部存儲空間，內(nèi)置16K16位RAM，4K16位ROM。 （3）優(yōu)化的CPU構(gòu)造。內(nèi)部有1個40位的算術(shù)邏輯單元，2個40位的累加器，2個40位的加法器，1個1717的乘法器和1個40位的桶形移位器。有4條內(nèi)部總線（三條16位數(shù)據(jù)存儲器總線和一條程

5、序存儲器總線）和2個地址產(chǎn)生器。 （4）智能外設(shè)。除了標準的串行口和時分復(fù)用（TDM）串行口外，TMS320VC5402還提供了自動緩沖串行口BSP和與外部處理器通信的HPI接口。BSP可提供2K字數(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可以與外部標準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

6、便。JTAG掃描仿真接口。 JTAG初是用來對芯片開展測試的，JTAG的基本原理是在器件內(nèi)部定義一個TAP（Test Access Port;測試訪問口）通過專用的JTAG測試工具對開展內(nèi)部節(jié)點開展測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個JTAG鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試?，F(xiàn)在，JTAG接口還常用于實現(xiàn)ISP（In-System Programmable在線編程），對FLASH等器件開展編程。 TMS320VC5402以其獨有的高性能、低功耗和低價格優(yōu)勢，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的數(shù)字信號處理器的主要原因。 2 防撞雷

7、達設(shè)計思想及性能參數(shù)簡介 該汽車防撞警示雷達的主要設(shè)計思想，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，所以其主要的設(shè)計目的是及早發(fā)現(xiàn)前方有潛在危險的目標，并及時報警以提醒駕駛員做出相應(yīng)的處理動作。由于在汽車行駛過程中，多普勒傳感器接收到的信號十分復(fù)雜，要使之能在很小的視域里對汽車前方的多個目標開展檢測、分類、跟蹤，并做出判斷、報警，必須開展大量復(fù)雜的實時數(shù)字信號處理運算，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，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。 該雷達的

8、主要技術(shù)參數(shù)如下： （1）屬于全天候型警示雷達系統(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)射機類型：耿氏二極管。 （4）發(fā)射機輸出功率：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。 3 電路原理設(shè)計 由于TMS320VC5402在數(shù)值算法上有很強的能力，然而在事務(wù)調(diào)度方面卻并不擅長，因此我們用一片AT89C51與之配合，采用主從構(gòu)造處理方式。由TMS320VC5402完成A/D采樣以及有關(guān)數(shù)值計算的一系列處理，包括雜波濾除、時域加窗、FFT、功率譜估計、譜峰搜索、目標提

9、取、目標跟蹤等等；由單片機完成事務(wù)調(diào)度、人機接口、顯示和危險報警任務(wù)。TMS320VC5402與AT89C51的數(shù)據(jù)交換采用并行方式。系統(tǒng)信號處理原理框圖如圖1所示。 在圖1中，CPLD主要完成的任務(wù)有四個：（1）各端口的地址譯碼，包括AD775的啟動、讀數(shù)，各標志單元的地址產(chǎn)生等。（2）TMS320VC5402與單片機之間的數(shù)據(jù)交換。（3）AD775的控制邏輯。AD775是A/D公司生產(chǎn)的一款采樣頻率高達20MHz的8位并行A/D器件，其控制十分方便。啟功A/D后由TMS320VC5402的BIO口查詢AD775的結(jié)束標志，即可讀取有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。（4）TMS320VC5402與FLASH EPROM的接口。CPLD的應(yīng)用使得整個系統(tǒng)的電路設(shè)計大大簡化，且構(gòu)造緊湊、協(xié)調(diào)有序、調(diào)試方便、性能可靠。圖2為CPLD內(nèi)部主要功能框圖。 4 軟件設(shè)計 TMS320VC5402需要完成的主要任務(wù)有：（1）啟動A/D并讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。（2）目標提取，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理（雜波濾除、時域加窗）、功率譜估計、譜峰搜索、目標分類、危險目標確定及跟蹤等等。（3）與AT89C51交換數(shù)據(jù)。 單片機主要完成與DSP交換數(shù)據(jù)