摘要：介紹了嵌入式計算機的特點及分類。然後討論了DSP技術在軟體無線電中面臨的挑戰及如何應用DSP技術進行軟體設計。並給出了一 種基於TMS320C5402的軟體無線系統模式。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202217.htm關鍵詞：嵌入式計算機；嵌入式系統；DSP；軟體無線電
引言
嵌入式計算機通常指埋藏在宿主設備中的微處理機系統，此類計
算機一般不被設備使用者注意，亦稱埋藏式計算機，典型機種如微控 制器、微處理器和數位訊號處理器（DSP）等。嵌入式系統的出現至 今有三十多年了，嵌入式技術也歷經了幾個發展階段。近十年來，以 計算機和軟體為核心的數位化技術迅猛發展，不僅廣泛滲透到社會經濟、軍事、交通、通信等相關行業，而且深入到家電、娛樂、藝術、 社會文化等各個領域，掀起了一場數位化技術革命。隨著移動通信與 網際網路的應用迅速普及，消費電子、計算機、通信（3C）一體化趨勢 日趨明顯，嵌入式技術的研究掀起了新的高潮。
隨著DSP技術的逐步發展，相信將會使軟體無線電的發展更加迅 速，從而也推動無線通信的進一步發展。
1. 嵌入式計算機
嵌入式計算機是嵌入應用系統中的計算機。例如：嵌入到醫療儀
器、工業機器人、高級音響、通訊設備、潛艇等系統中的計算機都是 嵌入式計算機。嵌入式微處理器和通用微處理器最大的不同就是嵌入 式微處理器多數工作在用戶自己設計的系統中。
以往我們按照計算機的體系結構、運算速度、結構規模、所適 用的領域，對計算機進行分類。隨著計算機技術和產品對其它行業的 廣泛滲透，以應用為中心的分類方法變得更為切合實際，也就是按計算機的嵌入式應用和非嵌入式應用將其分為嵌入式計算機和通用計算 機。通用計算機具有計算機標準形態，通過裝配不同的應用軟體，以 類同面目出現並應用在社會的各個方面，其典型產品為PC。而嵌入式 計算機則是以嵌入式系統的形式隱藏在各種裝置、產品和系統中。
嵌入式系統的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，據不完全統 計，全世界嵌入式處理器的品種總量已超過1000多種，流行的體系結構有30幾個系列，其中8051體系的佔有多半。嵌入式處理器的尋址空間一 般從64KB~16MB，處理速度從0.1MIPS到2000MIPS，常用封裝從8個引 腳到144個引腳。根據其現狀，嵌入式計算機可分為以下幾類。
（1）嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit ，EMPU) 嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU。在應用中，將 微處理器裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用有關的母 板功能,這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用 的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標準微處理器基本是一 樣的，但在工作溫度、抗電磁幹擾、可靠性等方面一般都做了各種增強，和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、 成本低、可靠性高的優點，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、
總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性 也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設等安裝在一塊電 路板上，稱為單板計算機。如STD-BUS、PC104等。近年來，德國、 日本的一些公司又開發出了類似「火柴盒」式名片大小的嵌入式計 算機系列OEM產品。嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、 SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。
（2）嵌入式微控制器(Microcontroller Unit，MCU) 嵌入式微控制器又稱單片機，顧名思義，就是將整個計算機系
統集成到一塊晶片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核 為核心，晶片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定 時/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調製輸出、A/D、D/A、 FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設.為適應不同的應用需 求，一般一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都是一樣的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。這樣可以 使單片機最大限度地和應用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功 耗和成本。
SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon(Siemens) 的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和 Motorola聯合研製的Neuron晶片等。專用SoC一般專用於某個或某 類系統中，不為一般用戶所知。一個有代表性的產品是Philips的 SmartXA，它將XA單片機內核和支持超過2048位複雜RSA算法的 CCU單元製作在一塊矽片上，形成一個可加載JAVA或C語言的專用的 SoC，可用於公眾網際網路如Internet安全方面。
2. 軟體無線電概述
軟體無線電（Software Radios，簡稱SWR）技術是近年來提出的
一種實現無線通信的新的體系結構。它是針對現有無線通信領域存在 的如多種通信體系共存、各種標準競爭激烈、頻率資源緊張等等一些 問題，尤其是個人無線通信系統的發展，使得新的系統層出不窮，產品生存周期越來越短，原有的以硬體為主的無線通信體制難以適應新 形勢的需要運用而生的。
軟體無線電技術通過構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通 用硬體平臺，將各種功能，如工作頻段、調製解調類型、數據格式、 加密模式、通信協議等用軟體來完成，並使寬帶模數（A/D）和數模
（D/A）轉換器儘可能靠近天線，以研製出具有高度靈活性和開放性 的新一代無線通信系統。其主要特點有：
靈活性強，可以通過增加軟體模塊來增加新的功能； 集中性較強，多個信道享有共同的射頻前端與寬帶A/D/A轉換器
以獲取每一信道的相對廉價的信號處理性能； 開放性較強，具有標準化、模塊化的結構，硬體可以更新或擴
展，軟體可以隨需要而不斷升級。 軟體無線電的宗旨就是將寬帶A/D和D/A的變換儘可能地靠近天
線，對數位化後的信號採用數位訊號處理（DSP）技術，在可編程控 制的硬體平臺上，利用軟體來實現無線電的各部分功能，即整個無線 電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全由軟體編程來實現。
理想軟體無線電的結構如（圖1）所示。主要由天線、射頻 前端、寬帶A/D-D/A轉換器、通用和專用數位訊號處理器以及各
一組程序總線和三組數據總線，高度並行的算術邏輯單元ALU，專用 硬體邏輯，片內存儲器，片內外設和高度專業化的指令集，使該晶片 速度更快，操作更靈活。