基于DSP和SHDSL的高速数据传输系统设计

陈希湘

【摘要】在石油测井系统中，进行远距离数据传输时，系统传输速率太小，目前其最大传输速率也只能达到500Kbit/s，这样的传输速率已经不能满足需要。基于以上背景，本文设计了一个以DSP（TMS320VC5402）为核心CPU、使用SHDSL技术应用于工业领域的高速数据传输系统，其最大传输速率为2Mbit/s，最大传输距离可达到7.5km。

【关键词】DSPSHDS高速数据传输

SHDSL（Single-pair High bite rate Digital Subscriber Line）单线对高比特率数字用户线路是一种对称数字用户线技术，能实现长距离的快速数据传输。DSP芯片是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的，不断上升的性价比，使它的应用越来越广泛。

因此，把DSP引入到音频等信号的处理和计算机宽带网络技术（SHDSL）中去，使数字化和网络化相结合，成之成为集采集、传输、视听功能于一体的高速网络接口系统，可广泛应用于石油测井、地震勘探以及远距离的实时监控系统之中，为它们提供高速的传输速率和实时监控。

一、系统的工作原理及总体设计

本系统是一个嵌入式以太网操作系统，以DSP为核心CPU，主要完成数据的采集和处理，同时DSP芯片与网络接口控制器芯片RTL8019AS构成以太网接口，使用SHDSL技术实现数据的高速远距离传输，它与上位机又构成一个主从式的控制系统。

二、硬件电路设计

2.1TMSVC5402和RTL8019AS的硬件电路设计

VC5402和RTL8019AS的硬件连接如图1所示。将DSP的数据总线低16位经电平转换后接RTL8019AS的16位数据总线，RTL8019AS在复位的上升沿锁定IOCS16脚的电平，其值决定数据总线的宽度，高电平时为16位总线方式，低电平时为8位总线方式。为提高收发速度，采用16位总线方式，将IOCS16接高电平。

由于RTL8019AS没有外接初始化的EPROM，故其复位时命令寄存器（CR）的I/O地址值为缺省值0X300，为满足RTL8019AS的ISA时序，A5~A19的连接必须使其地址锁定在0X300，因此将A5~A19引脚接地。VC5402的I/O口读写控制信号IS、IOSTRB、R/W等信号经过译码后与RTL8019AS的IOR、IOW连接。由于VC5402的I/O读/写速度很快，将RTL8019AS的IOCHRDY信号与VC5402的外设准备信号READY相连。另外，将SMEMY和SMEMW接高电平，屏蔽了远程自举加载功能。

2.2电源设计和复位电路

TMS320VC5402采用3.3V和1.8V电源供电，其中I/O采用3.3V电源供电，芯片的核采用1.8V电源供电。而实际常用的只有5V电源，所以必须采用电源转换芯片。选用TPS7333和TPS7301两块电源转换芯片，分别接上适当的外围电阻，构成电阻分压器，即可调整两块芯片的输出电压分别为3.3V和1.8V。

在设计的时候，我们将TPS7333和TPS7301的复位端连接到一起，同时复位VC5402，同时我们也可以利用这个复位电路给RTL8019AS复位。三极管的基极通过一个电阻连接到TPS7333和TPS7301的复位端。

三、系统软件设计

本系统软件的主要功能是在以TMS320VC5402为核心的硬件平台上实现数据的高速网络传输。本系统软件开发流程图，主要包括系统配置、系统的初始化和主程序。主程序中主要实现TCP/IP的解析和数据的封装，以及DSP对数据进行的各种处理。

四、小结

本文将SHDSL宽带接入网技术和DSP技术应用于工业领域是一项开创性的工作,二者的结合将大大拓宽 DSP的应用范围。同时，CPLD的桥梁作用在DSP的开发中得到了充分的体现，在本系统中完成了电平匹配、数据缓沖和译码等功能。最后在基于DSP的嵌入式系统中，实现了简易的TCP/IP协议，带有以太网接口的DSP应用系统可以通过双绞线或同轴电缆与 PC 机构成一个高速局域网，并且DSP 可以通过 PC 机接入互连网，进一步延伸 DSP的应用领域。