PDT基站基带电路方案的设计与研究

王长嵩

摘要：本文提出一种基于ARM和DSP处理器的PDT基站基带电路的设计方案，使用ARM处理器完成协议处理和控制功能，使用DSP处理器完成数字信号处理功能，两个处理器通过HPI接口通信。再配合设计合理的软件程序，该方案可以高效的实现PDT基站的所有功能。

关键词：PDT基站；ARM；DSP

中图分类号：TN929.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0155-01

PDT基站的主要功能是实现PDT协议中的物理层和数据链路层，特点是长时间连续工作，因此设计PDT基站的硬件方案时既需要满足计算性能要求，也必须具备高稳定性和高可靠性。PDT基站的功能包括基带信号与射频信号的转换、基带信号的数字处理、通信协议处理[1]。PDT系统采用4FSK调制，可以兼容模拟FM调制电路，因此采用外购的模拟FM收发信机来实现基带信号与射频信号的转换。后两部分功能由基带电路来实现。

基带信号的数字处理包括数模转换、数字调制解调、滤波、同步搜索、符号映射等，需要用到的算法包括相关运算、数字滤波、傅里叶变换等。这些算法需要大量的乘加运算，而且必须在很短的时间内完成。满足这样的运算需求的最佳的处理器是DSP处理器。DSP处理器具有以下的特点使其适用于数字信号处理：具备硬件乘法器，可以在一个时钟周期内完成一次乘法或乘加运算；指令和数据独立寻址，提高寻址效率[2]。

通信协议处理是将空中接口报文按照PDT协议转换为消息帧。协议处理需要将报文拆解、移位、填充，主要使用分支判斷和数据搬移操作。能执行这类操作的处理器种类很多，单片机、嵌入式处理器、x86架构的工控机均可以胜任。综合成本和可靠性考虑，基于ARM架构的嵌入式处理器最为合适。ARM架构具有设计简单、执行效率高、成本低廉等优势[3]，几乎垄断了嵌入式处理器市场。ARM指令集对于高级编程语言的支持很好，开发难度低，很适合运行多分支和跳转的协议处理软件。如图1所示。

考虑到稳定性和可靠性的需求，选择使用TI公司的TMS320VC5502处理器和NXP公司的LPC3250处理器来设计基站基带电路。TMS320VC5502是一款低功耗低成本的DSP处理器，广泛应用在通信、数字信号处理等领域，可靠性得到长时间的验证。LPC3250的核心采用ARM926EJ-S，主要应用在汽车电子领域，抗干扰能力强，稳定性高。

ARM处理器作为主处理器除了处理通信协议外，还担负了对外通信、外部控制等功能。DSP处理器作为协处理器，在ARM的控制下进行实时数字信号处理功能。两个处理器间采用主机接口（HPI）进行通信。这种接口是16位并行接口，可以提供1MBits以上的通信带宽，满足ARM和DSP之间的大量实时数据传输。DSP处理器还通过McBSP高速串行接口与高速ADC芯片通信，后者以192k的频率将模拟信号转换成数字信号，保证数字信号具有较低的失真率。

通过对软件功能的合理设计，重点是对通过主机接口在ARM与DSP处理器间交换的报文协议的设计和实现，依据本方案开发的基带电路板成功应用在PDT基站产品中，从而验证了ARM和DSP双处理器方案的可行性。

参考文献

[1]房广芝.gsm系统中单向通话问题分析和解决[D].硕士学位论文，山东大学，2006.

[2]梁谷.基于MEMS的捷联惯性导航系统的研究[D].哈尔滨工程大学，2010.

[3]蒋亚群，张春元.ARM微处理器体系结构以及嵌入式SOC[J].计算机工程，2002，28（11）：4-6.endprint