1、摘要第1章緒論第2章總體設計22.1系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能22保統(tǒng)的設計流程21.2原理框圖3第3章DSP最小系統(tǒng)電路設計.3.1電源電路設計4 3復位電路設計53J3鐘電路設計5 3.4 JTA孩口電路設計 63.5 DSP出行接口電路設計63.存儲器FLASH擴展設計7第4章軟件設計84.1仿真工作原理及測試步驟 94.測試程序94測試的注意事10總結(jié)做謝像考文獻13第1章緒論DSP有兩種涵義，一種是 Digital Signal Processing,指的是數(shù)字信號處理技術；一種是Digital Signal Processor,指的是數(shù)字信號處理器。兩者是不可分 割的，前者是理論上的技術，要

2、通過后者變成實際產(chǎn)品，兩者結(jié)合起來才成為解決 某一實際問題和實現(xiàn)某一方案的手段。數(shù)字信號處理器是目前IT領域中發(fā)展極為迅速的一類微處理器，其功能強大，應用范圍相當廣泛，能夠完成實時的數(shù)字信號 處理任務。DSP的性能幾乎決定了電子產(chǎn)品的性能。在人們生活當中，DSP可謂無處不在，例如手機，電視機，數(shù)碼相機，MP3等等都有DSP的存在。DSP已經(jīng) 成為通信、計算機和消費類電子產(chǎn)品等領域的基礎器件。因此，只有理論的學習是 不夠的，設計一個DSP最小系統(tǒng)，掌握這門重要技術，才能更深刻地理解和掌握 DSP,為今后進行高精度、高性能的電子設計打下基礎。DSP芯片是模擬信號變換成數(shù)字信號以后進行高速實時處理的

3、專用微處理 器，其處理速度比最快的CPU還快10-50倍，具有處理速度高、功能強、性能價 格比好以及速度功耗比高等特點，被廣泛應用于具有實時處理要求的場合。DSP系統(tǒng)以DSP芯片為基礎，具有以下優(yōu)點。1.高速性DSP系統(tǒng)的運行速度較高，最新的 DSP運行速度高達1000MIPS以上。 2.編程方便可編程DSP可使設計人員在開發(fā)過程中靈活方便的對軟件進行修改和升級。3 .穩(wěn)定性好DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎，受環(huán)境溫度及噪聲的影響比較小，可靠性高。4 .可重復性好數(shù)字系統(tǒng)的性能基本上不受元器件參數(shù)性能的影響，便于測試、調(diào)試和大規(guī)模 生產(chǎn)。5 .集成方便DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)

4、模集成。6.性價比高常用的DSP價格在5美元以下。第2章總體設計5.1 系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能DSP最小系統(tǒng)的設計是本次設計的主要任務，課題以 TMS320C5402為核心器件,并利用外存儲器對最小系統(tǒng)電路進行擴展。在介紹 TMS320C5402基本 特點的基礎上，借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有技術成果的，研究 DSP相關技術，開發(fā)出DSP最 小系統(tǒng)板。系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能。1 .最小系統(tǒng)部分的設計能夠用于基本的數(shù)字信號處理，運行一些簡單的程序。此部分主要包括電源電 路、復位電路、時鐘電路、JTAG接口的設計等。2.擴展電路的設計對于DSD最小系統(tǒng)，DSP芯片等在芯片出廠時不可能讓片內(nèi)存儲器的大小滿 足所有功能的要求

5、，如果將片內(nèi)存儲器做太大，必然造成芯片成本的提高，而太 大的片內(nèi)存儲器對很多用戶來說是浪費。2.2系統(tǒng)的設計流程一個DSP應用系統(tǒng)的設計過程大致分為以下幾個部分，各部分的相互關系如圖2-1圖2-1 DSP應用系統(tǒng)的設計過程1.2原理框圖基于TMS320C5402最小系統(tǒng)系統(tǒng)框圖。此最小系統(tǒng)主要由時鐘及復位電路、JTAG仿真調(diào)試接口電路以及供電系統(tǒng)，外加 Watchdog電路等模塊構(gòu)成。系統(tǒng)框圖2-2所示1.8V 。下面介紹圖2-2原理框圖第3章DSP最小系統(tǒng)電路設計3.1電源電路設計包括TMS320C5402在內(nèi)的TMS320C54X系歹U DSP大部分采用低電壓供電方 式，可以大大降低DSP

6、芯片的功耗。TMS320C5402的電源分兩種，即內(nèi)核電源（CVdd和I/O電源（DVdd。其中I/O電源一般采用3.3V電壓而內(nèi)核電源分為2.5V或更低，降低內(nèi)核電壓的主要目的是降低功耗。TMS320C5402的內(nèi)核電壓為TMS320C5402的電源設計1.電源電壓結(jié)構(gòu)及要求TMS320C5402采用了雙電源供電機制，以獲得更好的電源性能，其工作電壓為3.3V和1.8V。其中，1.8V主要為該器件的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括 CPU 和其他所有的外設邏輯。與3.3V供電相比，1.8V供電大大降低功耗。外部接口引 腳仍然采用3.3V電壓，便于直接與外部低壓器件接口，而無需額外的電平變換電 路。TM

7、S320C5402的電流消耗主要取決于器件的激活度，CVdd消耗的電流主要決定于CPU的激活度。外設消耗的電流決定于正在工作的外設及其速度。與 CPU 相比，外設消耗的電流是比較小的。時鐘電路也需要消耗一小部分電流，且這部分 電流是恒定的，與CPU和外設的激活程度無關。CVdd為器件的所有內(nèi)部邏輯提 供電流，包括CPU、時鐘電路和所有外設。DVdd只為外部接口引腳提供電壓， 消耗電流取決于外部輸出的速度和數(shù)量，及在這些輸出口上的負載電容。如圖3-1所示，電源芯片選用TPS73HD325,該電源芯片可以由5V產(chǎn)生3.3V 和1.8V的電壓輸出，最大輸出電流為 750mA ,可以滿足TMS320C

8、5402最小系統(tǒng) 的需要。電源控制電路如圖3-1所示。圖3-1電源控制電路1.1 3.2復位電路設計對于實際的DSP應用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化的DSP系統(tǒng)，其可靠性是一個不容 忽視的問題。由于DSP系統(tǒng)的時鐘頻率較高，在運行時極有可能發(fā)生干擾和被干 擾的現(xiàn)象，嚴重的系統(tǒng)問題可能出現(xiàn)死機現(xiàn)象。為了克服這些情況，除了在軟件上 做一些保護措施外硬件上必須做相應的處理。硬件上最有效的保護措施是采用具有 看門狗(Watchdog功能的自動復位電路相結(jié)合的方式。自動復位電路除了具有上電復位功能外，還具有監(jiān)視系統(tǒng)運行并在系統(tǒng)發(fā)生故 障或死機時再次進行復位的能力?；镜脑砭褪峭ㄟ^電路提供一個用于監(jiān)視系統(tǒng)運行的監(jiān)

9、視線當系統(tǒng)正常運行時，應在規(guī)定的時間內(nèi)給監(jiān)視線提供一個高低電平變 化的信號，如果在規(guī)定時間內(nèi)這個信號不發(fā)生變化，自動復位電路就認為系統(tǒng)運行 部正常并對系統(tǒng)進行復位。自動復位功能可以通過看門狗”芯片實現(xiàn)，如圖3-3就是用MAX706芯片搭建的看門狗”電路。兩模塊的連接方式分別如圖 3-2和圖3-3 所示。圖3-2簡單的復位電路 圖3-3具有Watchdog功能的復位電路3.3 時鐘電路設計DSP的時鐘可以有兩種連接方式，即外部振蕩器方式和諧振器方式。如果使 用內(nèi)部振蕩器，則必須在X1/XCLKIN和X2兩個引腳之間連接一個石英晶體。如果采用外部時鐘，可將輸入時鐘信號直接連到X1/CI0 KIN引

10、腳上，X2懸空。本文采用的足外部有源時鐘方式，直接選擇一個 3.3V供電的30MHz有源晶振實 現(xiàn)。系統(tǒng)工作是通過編程選擇 5倍頻的PLL功能，可實現(xiàn)F2812的最高工作頻率(150MHz。晶振電路如圖3-4所示3.4 JTAG接口電路設計DSP仿真器通過DSP芯片上提供的掃描仿真引腳實現(xiàn)仿真功能，掃描仿真消 除了傳統(tǒng)電路仿真存在的電纜過長會引起的信號失真及仿真插頭的可靠性差等問 題。采用掃描仿真，使得在線仿真成為可能，給調(diào)試帶來極大方便。JTAG接口電路如圖3-5所示。圖3-5 JTAG接口電路3.5 DSP的串行接口電路設計由于TMS320C54X中SCI接口的TTL電平和PC機的RS-2

11、32C電平不兼容， 所以連接時必須進行電平*$換。本設計選用符合 RS-232C標準的MAX3232驅(qū)動 芯片進行串行通信。用行接口電路如圖 3-6所示。圖3-4晶振電路7圖3-6用行接口電路3.6存儲器FLASH接口設計對于基于DSP平臺的Flash接口設計，經(jīng)過綜合考慮了幾種方案之后決定， 采用一再加上簡單的外圍電路和時序調(diào)整電路。這種芯片僅僅完成Flash底層的數(shù)據(jù)鏈路級交換，并提供給本地微控制器一個并行的接口，但是它并不完成協(xié)議層的 工作。協(xié)議個帶 TMS320C54X的DSP內(nèi)核的Flash接口芯片28F400B3 （成本非常 低），層的工作需要對微控制器編程，控制 Flash接口芯

12、片來實現(xiàn)接口協(xié)議。所 以，開發(fā)難度相對來說大一些，要做的編程工作也多一點。DSP與Flash的接口如圖3-7所示。8 圖 3-7 DSP與 Flash 的接口第4章軟件設計TMS320系列DSP芯片的開發(fā)環(huán)境應包括硬件和軟件兩個方面，常用的軟件開發(fā)環(huán)境為CCS2,硬件環(huán)境包括JTAG仿真器和DSP硬件平臺。如沒有硬件 開發(fā)環(huán)境時，也可以在 CCS2軟件環(huán)境中進行算法仿真。CCS2代碼調(diào)試器是一種針對標準 TMS320設計接口的集成開發(fā)環(huán)境IDE,它包含源代碼編輯工具、代碼調(diào)試工具、可執(zhí)行代碼生成工具和實時分析工具， 并支持設計和開發(fā)的整個流程，如圖 4-1所示。圖4-1 CCS2的開發(fā)流程圖4

13、.1 仿真工作原理及測試步驟DSP通過JTAG接口與仿真器相連，仿真器則通過 USB與電腦連接。電腦上的編譯軟件CCS2是通過仿真器將程序下載到DSP內(nèi)運行的。在使用JTAG 協(xié)議調(diào)試程序時，CCS2亦通過仿真器與DSP交流信息，如CCS2將控制信號通過JTAG接口送到DSP以控制程序的運行，而 DSP亦通過該接口將采樣信號、運算結(jié)果或運行狀態(tài)送到CCS2進行顯示以便觀察調(diào)試。DSP最小系統(tǒng)的測試步驟 如下。1 .系統(tǒng)連接。進行DSP實驗之前，先必須連接好仿真器、DSP最小系統(tǒng)板卡及計算機。2 .電復位。在硬件安裝完成后，確認安裝正確、各個實驗部件及電源連接正常后，接通仿真器電源并啟動計算機，

14、此時，仿真盒上的紅色小燈”應點亮，否則DSP開發(fā)系統(tǒng)與計算機連接有問題。3 .運行CCS2程序。實驗板上電，啟動 CCS 2, CCS2正常啟動，表明系統(tǒng)連接正常，否則仿真器的連接、JTAG接口或者CCS2相關設置存在問題，斷開電源,9檢查仿真器的連接、JTAG接口連接，或檢查CCS2相關設置是否正確。成 功運行程序后，在CCS2環(huán)境下程序編寫、調(diào)試、編譯、裝載、使用觀察窗口等。4.2 測試程序(1)應用程序是要在硬件板上獨立運行的源程序,為了敘述方便，編寫一個簡 單的發(fā)光二極管(LED閃爍測試程序。使用CCS匯編語言編寫的測試程序如下:.mmregs.def start , _c_int00

15、, END1 .text_c_int00: B start NOP NOP delay: start: SSBX XF CALL delay RSBX XF CALL delay B start delay ;延時程序略 END1 RET .end （2）中斷向量表.sect“vectors, "rcf _c_int00 , def reset reset BD _c_int00 NOP NOP . end邵陽學院課程設計（論文）（3）引導程序.mmregs .def .sect boot,jump,END2“bootprg ” booSSBX INTM STM #prog_des

16、, AR I RPT MVPD STM LDBACC . sect #（prog_end prog_sre-1、#prog_src, *ARI+ #00E0h . PMST #run address A A “jump” boot：/弋碼從源地址搬移到日標地址/跳轉(zhuǎn)到程序開始運 行地址，運行用戶程序/ jump： B END2: RET .end/硼轉(zhuǎn)到引導程序 4.3測試的 注意事項1.軟件在按照要求編寫完后，通常在下載到系統(tǒng)前，用純軟件方法單步 跟蹤程序的執(zhí)行，以確保每一步的結(jié)果都是所預料的。這樣不僅利于及早發(fā)現(xiàn)程 序的錯誤，也可以在這一步對程序進行優(yōu)化。TI公司的DSP編譯軟件功能強大，

17、提供了許多 工具，可以更好地對軟件進行調(diào)試。這也是在芯片選型中所要考 慮的因素之一。2.為了測試整個系統(tǒng)的特性，特別為其編寫了測試程序，整個測 試過程都是在JTAG協(xié)議下通過仿真完成的。在加載程序前，要在系統(tǒng)板上設置好 相應的跳線和撥 碼開關。10邵陽學院課程設計（論文）總結(jié)作為一個電信本科生，掌握 DSP系統(tǒng)的設計技術是非常重要的，通過對本課題 的學習，了解了 DSP系統(tǒng)的設計及應用，鍛煉 獨立設計電路的能力和動手能力。本設計主要選用合適的DSP、電源模塊、時鐘 電路、存儲器電路設計搭建最小 DSP系統(tǒng)，并在設計好的硬件平臺上實現(xiàn)卷積實 驗。實驗結(jié)果表明，將此設計應用于能較好的用于各種數(shù)字信

18、號處理。試驗中我通過查閱各種資料，通過各種軟件讓我較好的掌握了 TA公司C54X系列DSP芯片的用法。通過這次課程設計我學到了很多東西，尤其是做好一件事實在是不容 易，特別是在準備不足的情況下，更是難上加難。幸運地是在課程設計過程中我得到了廣大老師和同學的幫助，特別是得到了劉老師的分析與講解！他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和對問題的分析方法以及解決問題方法，使我一生受用！同時我也學會了 怎么在浩瀚如海的大堆資 料里搜集自己所需要的東西，怎樣與人溝通去完成一件 事。然而我也看到了自身地不足，專業(yè)知識不是很過硬，缺乏對問題地分析能力 還有自己知識儲備的不足，使得搞課程設計時，不知從何處下手.因此從現(xiàn)在開始我 要認真地學好專業(yè)知識以及其他相關知識，充實自己。11邵陽學院課程設計（論文）致謝本論文的工作是在我的劉偉春老師悉心指導 下完成的，劉老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和 科學的工作方法給了我極大的幫助和影響。 在此衷心感謝劉老師對我的關心和指導。劉