随着DSP技术的发展与广泛应用，采用DSP技术的数字电台，技术成本和核心器件价格被广大厂商接受，相对传统的模拟电台，数字电台的数据信号处理允许很复杂的算法在实时中使用并被嵌入产品内，DSP相关芯片是软件控制的，在不改变硬件的情况下，可在系统内改变它们的性能和任务。在产品售出后的升级或另增加的特性可加到产品上，不必把电台返回到制造商。数字电台控制精度更高，没有与模拟量元件有关的误差问题，功耗更低，实时性稳定性更高，目前市场上占据大部分中高端用户。
通过以分析可见，设计一套有相当通用性和可扩充性，为软件的升级和通信功能的扩展提供方便的数字电台基带处理硬件系统是很有必要的。本设计便是考虑到这种市场与研究的需要，设计了基于TMS320C54XX系列的DSP来实现数字电台基带处理硬件系统的设计。本设计可以完成语音数字化、数字语音信号和数据信号的处理和传输控制。对于语音信号传输，从话筒来的语音模拟信号在语音编码器中经采样、编码，转变为数字流，经过DSP多通道缓冲串口（McBSP）送入DSP；对于数据传输，设计通用异步收发（UART），主控机或上位机通过串口与基带处理模块的DSP数据交换。语音数字化和编/解码采用连续可变斜率增量编码调制CVSD，通过DSP芯片来实现语音基带处理的功能。
本课题设计的这个DSP基带处理平台有相当的通用性和可扩充性，通过改变写入EEPROM中的程序和CPLD控制逻辑可以实现系统功能的改变与扩充。本设计不仅为外围功能电路模块如键盘模块、显示模块的扩展提供了平台，而且为软件组件的更新与升级提供了平台，可有效加强通信功能。
一、方案设计基础
DSP方案设计包括硬件设计以及软件设计两部分。硬件设计又称为目标板设计，是基于算法需求分析、成本、体积、功耗等全面考虑的基础上完成的设计，如图1-1是一个典型的DSP目标板结构图。
图1-1 DSP目标板
二、数字电台原理设计
采用CVSD（连续可变斜率增量调制）语音编解码和UART数据接口，送入基带处理模块的语音数据流最高为16kbps，数据流最高为9.6kbps，DSP的基带处理，包括进行信道编/译码、加入/提取信令、组/拆帧等，送出64kbps数据到数字调制/解调电路。
图1-2
对于数字语音通信，从MIC（话筒）来的语音信号在语音编解码器中，经过CVSD编码变为16kbps串行数字语音流。通过VC5409的一个多通道缓冲串口（McBSP）接收引脚送入，再进行信道编码，以增强纠错能力。
从VC5409上引出的16位数据线（D15-D0）与16位地址线（A15-A0），经过了一级总线驱动器（BUFFER），增强驱动能力，以扩展足够的外设。
在此基带处理模块的设计中，需要扩展EEPROM存储器与通用异步收发器（UART）。扩展EEPROM是为了存储用户的数据以及编制的软件，并在目标板上电时，通过Bootloader引导DSP片内RAM，完成用户程序的自启动。扩展UART接口是针对数据通信任务，主控机或者上位机可通过UART接口与基带处理模块上的VC5409进行数据交换。
对于上图1-2，本电台基带处理系统包括7个子模块：语音前端、基带DSP、UART、BUFFER、扩展存储器、CPLD控制单元、电源。不包括下级处理模块，以及扩展的外设显示屏、键盘等。
三、设计中每部分的作用
1、基带DSP
TMS320VC5409芯片主要包括CPU、片内存储器和片内外设三个部分，它们通过片内总线相互连接，交换数据信息和控制信息。TMS320VC5409配置有片内RAM 32K,片内ROM 16K,三个串口，一个并口。
VC5409的三个串口使用了其中的两个，一个用于接收和发送语音编码信号，另一个用于接收和发送标准输入信号。由于DSP的串口是极其宝贵的资源，所以需要剩下一个串口通过CPLD预留出来，以备系统扩展。考虑到系统的完整性，还预留了HPI接口（HD0-HD7）。
VC5409的总线均连接到了总线驱动器SN74LVTH16245上，所有外设的地址线和数据线连接到总线驱动器的另一端，这样连接的目的是数据缓冲和隔离保护DSP芯片VC5409，避免DSP芯片被烧坏。
由于DSP芯片的程序一般是烧在存储器中的，但是这些非遗失性的存储器（ROM）访问速度较慢，一般不能直接用做程序存储器使用，需要在上电时引导到CPU的高速程序存储器中，这个过程称为BOOTLOADER。VC54xx系列DSP在片上ROM放有引导程序，使用该引导程序可以很方便的在DSP上电复位时将用户的应用程序从外部存储设备中装入到DSP片内存储器和高速片外程序存储器中。本设计是将程序烧在EPROM中的，所以采用的是EPROM并口引导方式。
2、DSP电源设计
DSP电源可以采用由TPS73HD318芯片组成的双电源电路，1.8V主要为VC5409的内部逻辑提供电压，包括CPU、时钟电路和所有外设；3.3V电压为外部接口引脚供电；它还带有200ms宽脉冲的复位信号，其中TPS-RS就是复位信号，可利用此信号使DSP、URAT复位。电源电压为12V，12V的电源电压通过稳压器7805与7905转换为5V电压。选用12V作为系统的电源电源是因为芯片MC3418需要的电压是12V，为所有芯片里面需呀供电电压最高的，而其他芯片只需5V甚至更低。
3、语音前端设计
该功能模块的主要任务是对输入的低功率语音信号进行放大滤波，转换为负载所需的足够的输出功率信号。之后需要再对语音信号进行编码。语音前端可分为信号放大滤波电路与语音编解码电路。
语音信号放大滤波电路，是为了把信号增大到可利用的程度。在语音编码前端对信号进行放大选用LM356运算放大器，其输入性能比通常的运放增强一个数量级以上，可以应用于采样和同步电路、快速的A/D和D/A转换器、宽带、低噪声等放大器。
编/解码芯片采用MC3418。这但是单片MC3418只能工作在半双工模式。为了完成全双工，采用了两片MC3418，分别用于编解码电路。
编码和解码电路的外围电路相同，编码电路将编/解码选择引脚（15脚）置高电平，解码电路将此引脚接地即处于低电平。
4、UART部分
扩展设备UART包括电平转换器和UART协议控制器。电平转换器将计算机串口送来的15v数据电平转化为0~5V的TTL电平。UART协议控制器选用的是TL160C550。
TL160C550的作用是对从外围器件接收的信号实行串行到并行的转换，对从CPU接收的信号实行并行到串行的转换。在ACE（异步通信单元）工作的任何时候CPU都可以读ACE（异步通信单元）的状态。该接口使用TL16C550芯片是TL16C450异步通信单元（ACE）的升级产品。TL16C550内嵌完整的MODEM控制协议和处理器终端系统，减轻用户在通信协议上的软件编程以及管理工作。TL16C550还有可编程的片内波特率产生器，能对基准时钟进行分频并产生内部发生器逻辑的16*时钟，DSP可以在任何时刻访问其内部寄存器。它使用1.8432MHz和3.072MHz晶体频率的波特率产生器可得到各种的数据速率。该系统把UART扩展在VC5409的I/O空间。
TL16C550输出的是TTL电平，所以在跟PC通信时需要进行电平转换，转换为RS-232电平。电平转换使用MAX3238即多通道RS-232驱动器/接收器。
6、总线驱动器
由于DSP芯片的地址总线和数据总线的驱动能力有限，从VC5409上引出的16为数据线（D15-D0）与16位地址线（A15-10），经过一级总线驱动器（BUFFER），可以有效增强驱动能力，以便扩展足够的外设。同时BUFFER起到隔离作用，避免扩展的5V高电压外设烧毁3.3V的低电压VC5409。总线驱动器器件选用SN74LVTH16245，这是一种16位总线驱动器，与地址、数据总线均为16位的VC5409匹配。其中数据总线使用SN74LVTH16245来进行双向驱动，需要特别是针对数据总线进行加强驱动能力的设计；地址总线是单向的，没有方向的控制使用SN74LVTH16245单向驱动器就可以了。
7、扩展存储器
由于VC5409为ROM型器件，用户的运行程序和数据在掉电后不能保留，需要扩展FLASH EEPROM来加以存储。
畅学电子
