DSP最小系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文報(bào)告

1、dsp原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 2010-2011 學(xué)年第 ii 學(xué)期學(xué) 院：電氣工程學(xué)院專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：0801030114課程設(shè)計(jì)題目：tms320lf2407a最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起 迄 日 期: 2 月 28 日 3 月 18日課程設(shè)計(jì)地點(diǎn):dsp實(shí)驗(yàn)室指 導(dǎo) 教 師:系主任：目錄一、設(shè)計(jì)目的 3二、設(shè)計(jì)任務(wù) 3 三、硬件電路 3 1、時(shí)鐘復(fù)位電路 3 2、時(shí)鐘電路： 4 3、鎖相環(huán)電路 4 4、濾波電路 5 5、電源電路 5 6、電平轉(zhuǎn)換 6 7、jtag仿真接口電路 6 8、指示燈電路 7四、軟件設(shè)計(jì) 7五、總結(jié). 7六、參考文獻(xiàn) 8七、附錄1 dsp最

2、小系統(tǒng)原理圖 8 附錄2 c源程序代碼 8一：設(shè)計(jì)目的隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，整個(gè)國家自動化水平和信息化水平的長足發(fā)展，社會對電氣信息類人才的需求日益迫切，要求也更加嚴(yán)格?？删幊蘢sp芯片是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號處理的微處理器，它的應(yīng)用已越來越廣泛。本設(shè)計(jì)通過對tms320f2407a芯片的學(xué)習(xí)，制作出了一個(gè)完整的最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板的原理圖，加深對該芯片最小系統(tǒng)電路的了解，學(xué)習(xí)該芯片的基本外設(shè)及其功能。使學(xué)生基本上掌握dsp的特點(diǎn)和開發(fā)應(yīng)用技巧, 通過具體的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，領(lǐng)會dsp系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要領(lǐng)。培養(yǎng)將dsp應(yīng)用到工程實(shí)踐的能力。二：設(shè)計(jì)任務(wù)題目：設(shè)計(jì)出tms320s2407a芯片的最小電路原

3、理圖，并設(shè)計(jì)出其pcb圖，最后通過一個(gè)簡單的軟件程序進(jìn)行對設(shè)計(jì)的最小電路圖的驗(yàn)證。具體包括：方案：1、硬件電路設(shè)計(jì)，包括tms320lf2407a基本電路、電源電路、晶振、擴(kuò)展ram和指示燈，需要用protel軟件完成原理圖和pcb的設(shè)計(jì)；2、軟件設(shè)計(jì)，主要指編寫該設(shè)計(jì)電路的驗(yàn)證程序，在實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行調(diào)試；3、課程設(shè)計(jì)報(bào)告，包括總體設(shè)計(jì)方案、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的具體說明。三：硬件電路基本思想如圖示tms320lf2407鎖相環(huán)電路、指示燈、 濾波電路時(shí)鐘復(fù)位電路tps7333q電源模塊ram存儲模塊jtag仿真電路1、時(shí)鐘復(fù)位電路tms320f2407a內(nèi)部帶有復(fù)位電路，因此可以直接在rs復(fù)

4、位引腳外面連接上一個(gè)上拉電阻即可，這對于簡化外圍電路，減少電路板尺寸是很有用處的。但是為了調(diào)試方便經(jīng)常采用如圖示的手動復(fù)位電路，當(dāng)調(diào)試的時(shí)候可以很方便地進(jìn)行手動復(fù)位。 2、時(shí)鐘電路：首先要明確的一個(gè)概念是，如何選用系統(tǒng)時(shí)鐘電路？這可以從系統(tǒng)所需時(shí)鐘信號的電氣指標(biāo)來說明。系統(tǒng)時(shí)鐘的選擇主要關(guān)心：l 頻率。系統(tǒng)需要多大的頻率，即系統(tǒng)工作于什么頻率下。l 信號電平。是5v還是3.3v，是ttl電平還是cmos電平等。l 時(shí)鐘的沿特性。上升沿和下降沿的時(shí)間。l 驅(qū)動能力。整個(gè)系統(tǒng)有多少芯片需要提供時(shí)鐘。本設(shè)計(jì)采用了一個(gè)有源晶體振蕩器，而且這里的晶體振蕩器采用的是低電壓的型號（3.3v供電），可以直接接

5、到dsp的xtal1腳上（dsp外圍電壓是3.3v）。值得注意的是，使用有源晶振要注意時(shí)鐘信號的電平，一般市場上的晶振輸出信號的電平為5v或3.3v，如果采用5v供電的有源晶振，那么它的輸出需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。有源晶振驅(qū)動能力比較強(qiáng)頻率范圍也很寬，在1hz400mhz之間。由于采用了外部振蕩器獲取時(shí)鐘源，所以pllf2和pllf引腳要按照如圖所示的方法連接。 當(dāng)然也可以采用無源晶體來連接。使用無源晶體的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，但是它的驅(qū)動能力比較差，一般不能提供多個(gè)器件共享，而且它可以提供的頻率范圍也比較?。ㄒ话阍?0khz60mhz）。3、鎖相環(huán)電路tms320lf2407a具有內(nèi)部鎖相環(huán)電路，可以從

6、一個(gè)比較低的外部時(shí)鐘通過鎖相環(huán)倍頻電路實(shí)現(xiàn)內(nèi)部倍頻。這對于整個(gè)電路板的電磁兼容性是很有好處的，因?yàn)橥獠恐恍枰褂幂^低頻率的晶振，避免外部電路干擾時(shí)鐘，同時(shí)也避免了高頻時(shí)鐘干擾板上其他電路。4、濾波電路tms320lf2407a的pll模塊使用外部濾波器電路回路來抑制信號抖動和電磁干擾，使信號抖動和干擾影響最小。電路中存在大量的噪聲，在設(shè)計(jì)外部濾波器電路時(shí)還需要通過試驗(yàn)確定。在下圖中，濾波器電路回路的元件為r17、c12和c13，電容c12和c13必須是無極性的。濾波器電路回路連接到dsp芯片的pllf和pllf2引腳。在不同振蕩器（xtal1）頻率下的r17、c12和c13的參考值見相關(guān)芯片的

7、資料。所有連接pll的ocb導(dǎo)線必須盡可能短。5、電源電路電源電路的選擇是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的部分，設(shè)計(jì)好壞對系統(tǒng)影響很大。對于dsp芯片而言，一般有以下4種電壓需要電源電路提供：l dsp cpu內(nèi)核電壓?，F(xiàn)代dsp為了省電，通常把內(nèi)核電壓和外圍電路的供電分開，內(nèi)核工作于低電壓減少功耗，外圍電路與其它器件采用相同的電壓規(guī)范。l dsp外設(shè)電壓。主要給dsp的片內(nèi)外設(shè)供電。l flash編程電壓。這僅對于有片上flash的c2000系列的芯片。l 模擬電路電壓。這也僅對于具有豐富外設(shè)的c2000系列芯片。首先需要注意的是，為了減少電源噪聲和互相干擾，數(shù)字電路和模擬電路一般要獨(dú)立供電，數(shù)字地和模

8、擬地也要分開，并最終通過一個(gè)磁珠在一點(diǎn)連在一起。對于電源芯片的選擇，需要從以下幾個(gè)方面考慮：l 輸入電壓和輸出電壓。也就是說外部提供給系統(tǒng)的電壓是多少？系統(tǒng)需要多大的電壓？例如本系統(tǒng)外圍供電為5v，但是我們需要的是3.3v的電壓。l 輸出電流，也就是輸出功率，設(shè)計(jì)的電路板需要多大的功率，這就需要考察每個(gè)器件的最壞情況（同時(shí)消耗各自的最大電流），看看所選的芯片能否提供這么大的功率。l 轉(zhuǎn)換效率。對于功率要求嚴(yán)格的地方（如手持設(shè)備），這點(diǎn)有時(shí)候是至關(guān)重要的。l 成本和空間。成本是所有選型都必須考慮的，空間則是系統(tǒng)布板所要求的。本系統(tǒng)選用了tps7333，輸入電壓5v，輸出3.3v，輸出最大電流50

9、0ma，連接電路如下圖本系統(tǒng)只需要3.3v電源，但是很多應(yīng)用系統(tǒng)需要供很多不同的電壓，如很多dsp本身就需要分內(nèi)核和外圍電壓，此時(shí)就需要考慮一個(gè)上電次序的問題。一般來說，cpu內(nèi)核先于外圍上電，后于外圍掉電；但是兩者相差不能太大，否則將損壞芯片。tms320lf240xa等新一代dsp芯片的i/o工作電壓是3.3v，因此，其i/o電平也是3.3v邏輯電平。在設(shè)計(jì)dsp系統(tǒng)時(shí)，除了dsp芯片外，必須設(shè)計(jì)dsp芯片與其他外圍芯片的接口，如果外圍芯片的工作電壓也是3.3v，那么就可以直接連接。但是，由于現(xiàn)有的很多外圍芯片的工作電壓都是5v，因此就存在一個(gè)如何將3.3v dsp芯片與這些5v供電芯片的

10、可靠接口問題。 7、jtag仿真接口電路jtag是英文“joint test action group（聯(lián)合測試行為組織）”的詞頭字母的簡寫，該組織成立于1985 年，是由幾家主要的電子制造商發(fā)起制訂的pcb 和ic 測試標(biāo)準(zhǔn)。jtag 建議于1990 年被ieee 批準(zhǔn)為ieee1149.1-1990 測試訪問端口和邊界掃描結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了進(jìn)行邊界掃描所需要的硬件和軟件。自從1990 年批準(zhǔn)后，ieee 分別于1993 年和1995 年對該標(biāo)準(zhǔn)作了補(bǔ)充，形成了現(xiàn)在使用的ieee1149.1a-1993 和ieee1149.1b-1994。jtag 主要應(yīng)用于：電路的邊界掃描測試和可編程

11、芯片的在系統(tǒng)編程?，F(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持jtag協(xié)議,如dsp、fpga器件等。標(biāo)準(zhǔn)的jtag接口是4線：tms、tck、tdi、tdo,分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。相關(guān)jtag引腳的定義為：tck為測試時(shí)鐘輸入；tdi為測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過tdi引腳輸入jtag接口；tdo為測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過tdo引腳從jtag接口輸出；tms為測試模式選擇，tms用來設(shè)置jtag接口處于某種特定的測試模式；trst為測試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。jtag最初是用來對芯片進(jìn)行測試的,基本原理是在器件內(nèi)部定義一個(gè)tap（test access port測試訪問口）通過專用的jtag測

12、試工具對進(jìn)行內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試。jtag測試允許多個(gè)器件通過jtag接口串聯(lián)在一起,形成一個(gè)jtag鏈,能實(shí)現(xiàn)對各個(gè)器件分別測試?，F(xiàn)在，jtag接口還常用于實(shí)現(xiàn)isp（in-system programmable;在線編程），對flash等器件進(jìn)行編程。下圖為lf240x的jtag仿真接口電路。8、指示燈電路對于測試系統(tǒng)，通常會留出幾個(gè)測試燈，用于指示狀態(tài)，如下圖示四、軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)通過一個(gè)簡易的數(shù)字時(shí)鐘c程序，對最小系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證?？梢酝ㄟ^試驗(yàn)箱上的按鍵進(jìn)行簡單的時(shí)間調(diào)整，控制數(shù)字時(shí)鐘的運(yùn)行和停止以及調(diào)整時(shí)間等等。五總結(jié).經(jīng)過這幾天的的課程設(shè)計(jì)，我對dsp有了跟進(jìn)一步的認(rèn)識，我們設(shè)計(jì)的是最小系

13、統(tǒng)，通過這個(gè)課設(shè)我們完成了tms320lf2407a、ram、電源芯片復(fù)位電路、時(shí)鐘輸入電路、jtag仿真接口等的設(shè)計(jì)，對dsp的基本電路有了深刻的了解。其中我們總結(jié)這幾天的心得包括以下幾點(diǎn)。1） 系統(tǒng)要求選擇外圍芯片。為了設(shè)計(jì)dsp應(yīng)用系統(tǒng)，必須有相應(yīng)的外圍芯片，如復(fù)位芯片，電源轉(zhuǎn)換芯片存儲器等。設(shè)計(jì)時(shí)要選擇常用的電路和芯片這樣在調(diào)試設(shè)計(jì)過程中參考資料較多，可以使設(shè)計(jì)有好的穩(wěn)定性和參考在實(shí)際搭接電路時(shí)也方便購買。2） 電平問題。lf2407dsp工作電壓是3.3v，這樣就需要一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路把5v電源轉(zhuǎn)換成3.3v，還有要注意設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)有些芯片需要5v電源有些要3.3v電路。3） 原理圖設(shè)計(jì)

14、和設(shè)計(jì)。通過對原理圖和pcb設(shè)計(jì)掌握了protel dxp的使用。六、參考文獻(xiàn)1、劉和平 等. dsp原理及電機(jī)控制應(yīng)用 北京航空航天大學(xué)出版社2、張偉 . protel電路板設(shè)計(jì)與制作實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練 人民郵電出版社3、張雄偉 等. dsp芯片原理與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社附錄1： dsp最小系統(tǒng)原理圖附錄2： c源代碼程序#include "2407c.h" /本程序?qū)崿F(xiàn)一個(gè)秒表，精度達(dá)到ms級別，按key1啟動、key2暫停、key3復(fù)位，顯示格式為 h:mm:ss:kkk#define disable() asm(" setc intm")/禁止全局中斷#d

15、efine enable() asm(" clrc intm")/允許全局中斷unsigned int k=0,s=0,m=0,h=0; const unsigned int d8 = 0x0100,0x0200,0x030a,0x0400,0x0500,0x060a,0x0700,0x0800;/*系統(tǒng)初始化子程序*/ void initial (void) asm (" clrc sxm"); /抑制符號位擴(kuò)展asm (" clrc ovm"); /累加器正常溢出asm (" clrc cnf"); /b0被配

16、置為數(shù)據(jù)存儲空間*wdcr=0x00e8; /關(guān)閉看門狗*scsr1=0x00fc; /clkin=10m,clkout=clk*4=40m，并使能包括eva在內(nèi)的全部時(shí)鐘，參見p31*imr=0x0002; /開int2,參見p43*ifr=0xffff; /清全部中斷，寫1清0,參見p43*mcrb=0xfe3c; /啟用spi功能引腳 *mcra=0; /iopa、iopb配置為一般i/o功能*mcrc=0; /iope、iopf配置為一般i/o功能*pfdatdir=0x00ff; /iopf設(shè)置為輸入，并上拉 *spiccr=0x0f; /spi軟復(fù)位、上升沿輸出數(shù)據(jù)、16位數(shù)據(jù)長度

17、 *spictl=0x0e; /禁止過沖中斷、允許talk(發(fā)送)數(shù)據(jù)、主機(jī)模式、禁止spi中斷*spibrr=0x0f; /spi波特率=sysclk/(spibrr+1)=2.5m *spiccr=*spiccr|0x80; /spi恢復(fù)操作，準(zhǔn)備發(fā)送、接收下一個(gè)字符 wsgr=0x00; /禁止所有的等待狀態(tài) /*定時(shí)器1初始化 精確定時(shí)1ms*/ void timer1_init() *t1con=0x160c; /停止運(yùn)行、連續(xù)增計(jì)數(shù)模式、時(shí)鐘為64分頻sysclock、采用內(nèi)部時(shí)鐘、禁止比較操作,參見p184/*gptcona=0; /禁止比較輸出、無事件啟動ad轉(zhuǎn)換,參見p186

18、*t1per=0x0270; /(0x0270+1)*64/40 us =1ms*t1cnt=0; /賦定時(shí)器初值*evaifra=*evaifra; /清除可能存在的定時(shí)器1周期中斷標(biāo)志:原值寫回，則有中斷標(biāo)志的相當(dāng)于寫1清0，參見p177 *evaimra=*evaimra|0x0080; /允許定時(shí)器1周期中斷,參見p179 /*用spi發(fā)送一個(gè)字符*/ void send(unsigned int data) *pbdatdir=0xff00; /iopb輸出低電平，因?yàn)閕opb3連接了max7219的load引腳,見max7219手冊p6*spitxbuf=data; /發(fā)送一個(gè)字符

19、while(*spists&0x40)!=0x40); /循環(huán)，直到spi有中斷，說明發(fā)送完畢data = *spirxbuf; /空讀spirxbuf,以清除spi中斷標(biāo)志 *pbdatdir=0xff08; /iopb.3=load = 1，上升沿鎖存 /*int2中斷服務(wù)程序*/ void interrupt gisr2() unsigned int i;switch(*pivr)case 0x0027:/是定時(shí)器1周期中斷*evaifra=*evaifra|0x0080;/清除定時(shí)器1周期中斷標(biāo)志，這里不寫回原值，以免破壞其他中斷k += 1; if(k>999)k-=1

20、000; s+=1;/超過999ms，需要進(jìn)位if(s>59)s-=60; m+=1;/超過59s，需要進(jìn)位if(m>59)m-=60; h+=1;/超過59m，需要進(jìn)位send(d0|(h/10);send(d1|(h%10);send(d3|(m/10);send(d4|(m%10);send(d6|(s/10);send(d7|(s%10); break;default:break;enable(); /允許總中斷，因一進(jìn)入isr后，總中斷就被自動關(guān)閉了return; /中斷返回 /*其他中斷*/ void interrupt nothing() enable(); return; /允許總中斷然后中斷返回，因一進(jìn)入isr后，總中斷就被自動關(guān)閉了 /* 主程序*/ void main(void) unsigned int n;float i;disable(); /關(guān)閉全局中斷 initial(); /初始化timer1_init(); /初始化定時(shí)器1enable(); /允許全局中斷/設(shè)置max7219到需要的工作狀態(tài)send(0x0c01);/關(guān)閉shutdown模式，正常