DSP课程设计.pdf
课程设计说明书 实验课程：DSP 技术及其应用 实验内容：基于 TMS320 的 Led 显示控制系统设计 院（系）：计算机学院 专 业：通信工程 2014 年 7 月 5 日 目录 一、设计任务 1 二、实验目的 1 三、设计内容 2 四、实验原理 2 DSP（2812）性能概述 2 TMS320F2812的引脚图及功能 4 DSP最小系统 4 五、程序设计 7 流程图 7 程序源代码 8 六、实验总结13 七、参考资料14 序言 DSP 芯片的特点 DSP 芯片，也称器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP 芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP 芯片一般具有如下的一些主要特点：在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。快速的中断处理和硬件 I/O 支持。具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。可以并行执行多个操作。支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。与通用微处理器相比，DSP 芯片的其他通用功能相对较弱些。一、设计任务：1、基于 TMS320X2812 的 Led 流水灯显示控制系统设计 要求：（1）绘制系统框图（VISIO）；（2）包括复位电路设计、JTAG 接口设计、时钟电路设计、电源设计等，并且用 Protel软件绘制原理图；(3)编写程序，实现流水灯；(4)系统理论分析和设计陈述；(5)设计过程、源代码和注释、设计说明书。二、实验目的：学习并了解 DSP 开发版的基本原理；学习并了解 TMS320X2812 芯片的基本结构和原理；熟悉流水灯的软件实现原理和硬件设计；熟悉 Emulator 方式下的程序调试规程，并最终能够熟练掌握在 DSP 软硬件环境下的程序开发流程；能够对现有器件进行简单地编程，实现各种简单地显示控制；（5）熟练 CCS 软件及使用 VISIO 画系统流程图。三、设计内容：（1）使用 Altium Designer 软件绘制原理图。（2）使用 VISIO 软件绘制系统框图和软件流程图。（3）使用 CCStudio 软件设计程序实现流水灯。四、实验原理：DSP（2812）性能概述 1、F2812 DSP 芯片采用高性能静态 CMOS 技术 （1）主频高达 150MHz，每个时钟周期为。（2）采用低电压供电，当主频为 135MHz 时,内核电压为，主频 150MHz 时内核电压为，I/O 引脚电压为。2、支持 JTAG 在线仿真接口 3、32 位高性能处理器 （1）支持 16bX16b 和 32bX32b 的乘法加法运算。（2）支持 16bX16b 双乘法运算。（3）采用哈佛总线结构模式。（4）快速的中断响应和中断处理能力。（5）统一的存储设计模式。（6）兼容 C/C+语言以及汇编语言。4、片内存储空间 （1）片内 FLASH 空间大小为 128KX16b，分为 4 个 8KX16b 和 6 个 16KX16b 存储段。（2）OTP ROM 空间大小 1KX16b。(3)L0、L1 两块 4KX16b 单地址寻址随机存储器（SARAM）。(4)H0：一块 8KX16b 随机存储器（SARAM）。(5)M0、M1：两块 1KX16bSARAM。5、Boot ROM 空间 空间大小为 4KX16b，内含软件启动模式以及标准数学函数库。6、外部接口 （1）高达 1MX16b 的总存储空间。（2）可编程的等待时间。（3）可编程的等待读写时序。（4）3 个独立的片选信号。7、时钟和系统控制 （1）支持动态锁相环倍频。（2）片内振荡器。（3）内含看门狗定时模块。8、3 个外部中断 9、外设中断模块（PIE）可以支持 45 个外设中断 10、3 个 32 位 CPU 定时器 11、128 位安全密钥 （1）可以包含 Flash ROM OTP 以及 L0 L1SARAM。（2）防止系统硬件、软件被修改。12、用于控制电机的外设 两路事件管理（EVA、EVB）。13、串行通信端口 （1）串行外设接口 SPI。（2）两路串行通信接口 SCI，标准 URAT 口。（3）增强型 CAN 模块（eCAN）。（4）多通道缓冲串行接口（MSBSP）。14、12 位 ADC 转换模块 （1）2X8 路输入通道。（2）两个采样保持器。（3）单一或级联转换模式。（4）最高转换速度 80ns/。15、56 个通用 GPIO 口 16、先进的仿真模式 （1）具有实时仿真及设置断点的功能。（2）支持硬件仿真。17、开发工具 （1）DSP 集成环境 CCS。（2）JTAG 仿真器。18、低电模式和电源存储 （1）支持 IDLE、STANDBY、HALT 模式。（2）禁止/使能独立外设时钟。19、封装 （1）179 引脚 BGA 封装，带扩展存储接口。（2）176 引脚 PGF 封装，带扩展存储接口。TMS320F2812 的引脚图及功能 如图4-2-1为 TMS320F2812 引脚图以及各个引脚的作用。图 4-2-1 DSP最小系统 系统整体框图如下图 4-3-1 所示。DSP2812时钟电路复位电路JTAG接口电路LED流水灯电源电路 图 4-3-1 系统整体框图 1、电源转换 DSP 最小系统仅有 5V 电源供电，由于 DSP 芯片供电电压只能是，所以在设计电路时，需要将 5V 电源转换为给 CPU 供电，因此使用了 TI 公司的 5V/3V 的 TPS7333Q 高性能稳压芯片，并可提供上电复位信号，该信号/RSDSP 接到 DSP 的复位引脚上。该芯片最大输出电流 500mA。TPS7333Q 输出后的 10f 和f 的电容不能省略，否则得不到稳定的电压。图 4-3-2 为电源转换原理图。图 4-3-2 电源转换原理图 2、复位电路 DSP 系统的复位电路的设计对于系统性能有重要影响。DSP2812 为低电平复位，由于内部有复位电路，所以直接在复位引脚/xrs 接一个 10K 的上拉电阻即可；有些电源芯片有复位引脚，可用于 DSP 的直接复位。复位电路原理图如图 4-3-3 所示：图 4-3-3 复位电路原理图 3、时钟电路 TMS320 F2812 DSP 的时钟可以有两种连接方式，即外部振荡器方式和谐振器方式。有源晶振驱动能力较强，频率范围较宽，在 1HZ400MHZ 之间。无源晶振驱动能力差，价格便宜，频率范围较窄。本文采用的是外部有源时钟方式，直接选择一个供电的 30MHz 有源晶振实现。晶振电路如图 4-3-4 所示。图 4-3-4 时钟电路 4、JTAG 仿真接口电路 几乎所有的高速控制器和可编程器件都配有标准仿真接口JTAG，F2812 也不例外。JTAG 扫描逻辑电路用于仿真和测试，采用 JTAG 可实现在线仿真，同时也.是调试过程装载数据、代码的唯一通道。通过 JTAG 接口可将仿真器与目标系统相连接。为了与仿真器通信，DSP 控制板必须带有 14 引脚的双排直插管座。F2812 和 14 针仿真插座连接的电路如图 4-3-5。图 4-3-5 JTAG 接口设计电路 5、流水灯控制系统电路 流水灯控制电路如下图 4-3-6 所示。图 4-3-6 流水灯电路图 五、程序设计：程序流程图 这里用软件延时的方法来调整发光二极管的延时时间间隔。当发光二极管被点亮之后，通过改变端口的数据输出，达到点亮不同的 LED 显示管的目的。实验要求实现 LED 显示管的循环显示：先第 1 个 LED 亮，然后是第 2 个 LED 亮，第3 个 LED 显示管亮。第 4 个灯亮。如此循环显示。首先给 temp 赋初值 0000 0001（由于高八位都为 0000 0000，这里只写低八位），再给寄存器 GPBCLEAR 的值与 temp 的值相或，其相应位被写 1，实现相应的端口输出低电平，LED 灯亮，通过寄存器 GPBSET 的值再与 temp 值相或，则相应的端口输出高电平，LED 等灭，通过 tenp 的值左移便可以完成 0000 0001 的改变，每改变一次就可以实现相应的 LED 灯的亮灭。当数据的最高位等于 1 的时候，temp 重新赋初值，即给程序重新赋值为 0000 0001，进行下一轮的循环。如此即可以实现实验要求的功能。程序流程图如下图 5-1-1 所示。开始初始化设计将temp的值与寄存器GPBCLEAR值相或，则相应引脚输出低电平，LED灯亮延时temp值与寄存器GPBSET的值相或，相应引脚输出高电平，LED灯灭temp左移一位判断temp值是否为0X0100yLED灯显示N结束 图 5-1-1 程序流程图 程序源代码 （1）系统初始化子程序#include#include#pragma CODE_SECTION(InitFlash,ramfuncs);/*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:初始化系统 */*-*/void InitSysCtrl(void)DisableDog();/禁止看门狗 InitPll(0 x02);/设置系统时钟=XCLKIN*2/2 InitPeripheralClocks();/设置外设时钟 DINT;/关闭总中断 IER=0 x0000;/关闭外设中断 IFR=0 x0000;/清中断标志 InitPieCtrl();/初始化 PIE 控制寄存器 InitPieVectTable();/使能 PIE 向量表 /*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:禁止看门狗 */*-*/void DisableDog(void)EALLOW;=0 x0068;EDIS;/*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:喂看门狗 */*-*/void KickDog(void)EALLOW;=0 x0055;=0 x00AA;EDIS;/*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:设置锁相环倍频系数 */*-*/void InitPll(Uint16 val)volatile Uint16 iVol;if !=val)EALLOW;=val;EDIS;for(iVol=0;iVol4096;iVol+);/*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:初始化外设时钟 */*-*/void InitPeripheralClocks(void)EALLOW;=0 x0001;/设置高速时钟 2 分频 =0 x0002;/设置低速时钟 4 分频 /使能外围模块时钟 EDIS;/*-*/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:初始化 Flash */*-*/void InitFlash(void)EALLOW;=3;/设置 Flash 为正常工作状态 =5;/设置随机存取等待时间 =5;/设置页面存取等待时间 =0 x01FF;/设置从睡眠到等待的转换时间 =0 x01FF;/设置从等待到激活的转换时间 =1;/使能流水线模式 EDIS;asm(RPT#7|NOP);/软件延时，等待流水线刷新 /*-*/*形式参数：void */*返回值:状态值 */*函数描述:unlocks the CSM */*-*/#define STATUS_FAIL 0#define STATUS_SUCCESS 1 Uint16 CsmUnlock()volatile Uint16 temp;/写入密钥，应将 0 xFFFF 替换成密钥值 EALLOW;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;=0 xFFFF;EDIS;/执行空读 temp=;temp=;temp=;temp=;temp=;temp=;temp=;temp=;if =0)return STATUS_SUCCESS;else return STATUS_FAIL;（2）程序主函数#include#include /*端口宏定义*/*常量宏定义*/*全局变量定义*/*函数声明*/void Init_LED(void);/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:主函数 */void main(void)unsigned int i,j,temp;InitSysCtrl();/系统初始化子程序，在中 Init_LED();temp=0 x0001;while(1)|=temp;/*向寄存器 GPBCLEAR 的相应位写 1，GPIOBX 引脚输出低电平,灯亮*/for(i=0;i10;i+)for(j=0;j60000;j+);|=temp;/*向寄存器 GPBST 的相应位写 1，GPIOBX 引脚输出高电平，灯灭*/temp=1;if(temp=0 x0100)temp=0 x0001;/*形式参数：void */*返回值:void */*函数描述:初始化 LED 端口为输出 */void Init_LED(void)EALLOW;/*写保护*/|=0 x00FF;/将 GPIOB0GPIOB7 引脚配置为输出口 EDIS;六、实验总结 通过调试以上程序运行无误，利用程序延时，使用数码管显示和接口转换实现了使用 dsp 芯片设计流水灯。通过本次课程设计实现了用 DSP 芯片设计 LED 流水灯,学习到了很多关于 DSP 的基础知识。并且更加深刻的巩固了课堂上所学的课本知识，DSP 技术有了更进一步的认识和了解。掌握了 DSP 的基本实验方法，更加深了对 CSS 软件、protel 软件和 VISIO软件的使用，提高了工程设计和组织实验能力。通过这次的课程设计，让我明白了，书本上的东西光看看是很难掌握好的，很多东西要理论与实践结合在一起才能算真正的掌握，要通过自己动手去做，去实践，去研究，才能真正的将它转化成自己的东西。能完成这次的课程设计，我要谢谢袁老师在上课时说的，现在才发现这些都是很有用的，在实践中的重要性，是不可缺少的东西，也要谢谢那些给过我意见和帮助的同学，没有他们的意见和帮助，我是很难这么快的完成的。七 参考文献 刘和平DSP 原理及电机控制应用北京航空航天大学出版社 2006 年 顾卫钢手把手教你学 DSP北京航空航天大学出版社 2011 年 戴明帧 周建江TMS320C2407X DSP 结构、原理及应用（第二版）北京航空航天大学出版社 2007
