基于dsp数字信号处理器2812的实验开发板设计

基于dsp数字信号处理器2812的实验开发板设计内容摘要：

图 配置属性选择结果 ..................................................................................................... 14 图 端口配置对话框 ......................................................................................................... 14 图 电源模块硬件设计原理图 ........................................................................................... 17 图 流水灯实验程序流程图 ............................................................................................... 19 图 流水灯实验原理图 ....................................................................................................... 21 图 独立按键实验程序流程图 ........................................................................................... 22 图 独立按键扫描实验原理图 ........................................................................................... 25 图 四位数码管显示实验程序流程图 ............................................................................... 26 图 四位数码管显示实验硬件电路图 .............................................................................. 29 图 外部中断实验程序流程图 ........................................................................................... 30 王 辉：基于 DSP2812 的实验开发板设计 6 引 言 数字信号处理器（ Digital Signal Processor， DSP）以高速 数字 信号处理为目标进行芯片设计，采用改进的哈佛结构、内部具有硬件乘法器、应用流水线技术、具有良好的并行性和专门用于数字信号处理的指令等特点 [1]。 广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制 、 解调 以及快速算法的一门技术学科。 但很多人认为：数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。 随着 数字电路与系统 技术以及计算机技术的发展，数字信号处理技术也相应地得到发展，其应用领域十分广泛。 DSP 芯片以其强大的运算能力在通信、电子、图像处理等各个领域得到广泛的应用。 数字控制、运动控制方面的应用主要有磁盘 驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷绘机控制、马达控制、电力系统控制、机器人控制、高精度伺服系统控制、数控机床等。 面向低功耗、手持设备、无线终端的应用主要有：手机、 PDA、 GPS、 数传电台 等。 第一章描述了 DSP2812 课题的研究背景，意义以及发展现状，并根据 DSP2812的原理和特点及设计要求，给出了设计实现的基本方案。 第二章为 DSP 集成环境 CCS 的使用， 的系统的安装、仿真器的安装以及 系统的配置。 第三章主要描述 TMS320F2812 芯片的特点及功能，电源模块的原理以及四个实验的电路原理图和实验所需元件的一些简单的介绍。 第四章是本论文的主要部分，关于 DSP 的四个实验：流水灯实验、独立按键扫面试验、四位数码管显示实验、外部中断实验。 最后是本次论文结束时的总结与展望。 安徽工程大学机电学院毕业设计 7 第 1 章 绪论 课题背景及实际意义 随着科学技术的飞速发展，人们对控制模型、控制算法要求越来越高，传统意义上的处理器很难满足发展的需求，而数字信号处理器 DSP 经历了 20 多年的 发展与普及，应用领域几乎涵盖了所有的行业：通信、信息处理、自动控制、雷达、航空航天、医疗、日常消费品等。 德州仪器（ TI）占据了整个 DSP 市场的 50％左右，很多高校、研究所、公司大量采用 TI 的方案与芯片进行开发与研究。 DSP 是一门理论与实践并重的技术，在成功掌握了理论知识的同时再配合做一些经典的 DSP 实验，从而加深对 DSP 软、硬件的理解与掌握，为今后从事独立的开发打下扎实的基础。 目前很多高校都已经开设了数字信号处理的课程，对普及与推广 DSP 做出了巨大的贡献。 2812 开发板基于 TI 公司的处理器 TMS320F2812 设计而成。 TMS320F2812 采用 TI公司的最新 281X 系列的处理器核，内部带有 ROM、 FLASH、大容量的 RAM 和丰富的外部接口，具有体积小、速度快、使用简单、功能强大、功耗低、性能稳定、编程简单的特点，非常适合在工业控制场合使用 [2]。 系统外扩了很多外设模块如（ SD 接口、串口、高速 AD/DA、交通灯、键盘数码管、RS48和电机输出接口），为了方便用使用者最快的时间掌握 DSP 的使用技巧，在硬件上使用了多种总线接口和多种外部通讯方式的并配备了， LED、工业用 LCD 显示屏，并通过扩展插槽可 以扩展图像处理，数字信号源等多种进阶外设，这样就使使用者以最快的速度，试验、学习、设计，并把这些处理技巧熟练的嵌入到产品中，使使用者迅速的成为硬件的设计高手，在硬件设计中以工业现场的硬件要求来提供方案，除电源部分在工业现场需要加入保护措施外，对于板级信号，使用了信号完整性分析技术、电磁兼容技术，在关键位置大量使用了磁珠、电感、电容等电磁兼容器件。 在软件上，提供了通用的软件的模块，并在此基础上编写了各种接口的软件试验程序。 注释详尽，有利于初学者入门，除了已设计好的实验之外，实验者还可以发挥创造性，充分利用 实验箱的资源进行其它实验。 对于 DSP 高手来说也具备很大的发挥余地。 众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。 小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区 住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。 DSP 芯片 的国内发展概况 中国的 DSP 市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场的一个组成部分，必然具有国际半导体市场的共性。 由于它植根于中国这一特定经济与社会环境的土壤之中，又必然带有自身的强烈个性。 概括而言基本特点有 [3]： ； ：产品和技术已基本接轨；价格和上市时间基本接轨；营销方式和服务水平正逐渐接轨。 王 辉：基于 DSP2812 的实验开发板设计 8 处理器仍为 TI、 AGERE、 ADI 等占领；产品受外国大企业控制。 ，最先进的产品设计技术和芯片生产技术未向中国转移；最先进的工艺设备制造和原材料仍布局在中国以外。 本课题的主要研究内容 TIF2812DSP 实验开发板是有 TI 公司的 TMS320F2812 芯片的最小系统板和各个功能模块组成。 采用核心处理板可拔插、整体结构模块化的设计，提供了丰富的外设单元模块。 核心板与外设单元之间相对独立，采用插孔引出方式，用户可以自行设计和连接组成不同的 DSP 应用刺探；使用者在实验实训系统中对引出脚的连接和软件调试，很方 便地对自主研究开发的应用系统的可行性和正确性进行测试。 实验实训装置主要包括以下几个部分： （ 1） 以 TMS320 定点 DSP 控制器为核心的最小系统板。 （ 2） 128K 字的外部静态存储器、 4 通道， 12 位数字／模拟转换器 （ DAC） （ 3） 串口通信模块： SCI（ USB 转串口和 Zigbee 无线传输）、 SPI、 CAN 接口 （ 4） 5 个输入按钮和 8 个发光二极管、四位数码管、点阵式液晶屏和蜂鸣器。 （ 5） 温度传感器和时钟模块。 电机控制模块：包括步进电机 控制和直流电机控制两部分。 安徽工程大学机电学院毕业设计 9 第 2 章 的安装 与 配置 Code Composer Studio（简称 CCS）是 TI 公司为 TMS320 系列 DSP 软件开发推出的集成开发环境。 TMS320C28x CCS 由以下四部分组件构成： （ 1） TMS320C28x 代码产生工具，如汇编、链接器、 C/C++编译器、建库工具等。 （ 2） CCS 集成开发环境，包括编辑器、工程管理工具、调试工具等。 （ 3） DSP/BIOS 插件及应用程序接口 API（ Application Program Interface） （ 4） RTDX(Real Time Data eXchange)实时数据交换插件、主机（ Host）接口及相应的 API。 CCS 使用工程（ Project）来管理应用程序设计文档，工程中可包含 C 源代码、汇编源代码、目标文件、库文件、链接命令文件和头文件。 在以往的开发工具中，编译、汇编和链接是各自独立的执行程序，开发设计人员需要熟悉每个程序的相关参数，且需在DOS 窗口键入一些繁琐的命令。 CCS 集成开发环境支持编辑、编译、汇编、链接和调试 DSP 程序的整个开发过程，并辅之以完整的、可即时访问的在线帮助文档，编译、汇编和链接选项的设置只需在生成选项窗口进行选择设置，设计人员不必记忆复杂命令。 CCS 对某一工程的生成（ Build）实际 是对过程的编译、汇编和链接等。 系统的安装 CCS 对 PC 机的最低要求为 Windows 9 32M RAM、 100M 剩余硬盘空间、奔腾90 以上的处理器、 SVGA 显示器（分辨率 800 600 以上） .建议使用 64M RAM 和Pentiuml33 以上的处理器 [4]。 进行 CCS 系统安装时 ,先将 CCS 安装盘插入 CDROM 驱动器中 ,在 Windows 环境下启动并运行 CCS 安装程序，提示用户是否安装 CCS，也可以运行光盘根目录下的 文件（如果是在 XP 系统下安装，有时需要选择兼容 NT 的 方法安装），然后按照安装提示，一步一步完成安装。 当 CCS 软件成功安装到计算机后，安装程序将自动在桌面创建两个快捷方式图标。 其中“ CCS”对应的应用程序，而“ Setup CCS ”对应 CCS 配置程序。 仿真器的安装 完成 软件安装之后，需要安装 DSP 所需的硬件设备 — 仿真器。 如果使用的是 LTXDS510USB 仿真器，可参照下面步骤进行安装；如果使用其他厂家的仿真器，那请按照相应的仿真器安装说明 [5]。 下面进行 LTXDS510USB 仿真器的安装，步骤如下： （ 1）不连接目标板，将仿真 器通过 USB 电缆连接到主机上的 USB 接口。 （ 2）系统将提示找到新的 USB 设备，如图 所示 王 辉：基于 DSP2812 的实验开发板设计 10 图 “找到新硬件向导”对话框 1 （ 3）选择“否”，下一步如图 所示。 图 “找到新硬件向导”对话框 2 （ 4）根据硬件安装向导来安装 USB 安装驱动，选择“从列表或指定位置安装（高级）”，如图 所示。 图 选择安装方式对话框 （ 5） 将搜索路径指定为 LTXDS510USB 仿真器驱动程序所在路径（ CDROM 下 driver目录），按“下一步”按钮，根据提示完成驱动程序安装，如图 所示。 安徽工程大学机电学院毕业设计 11 图 选择搜索和安装选项对话框 （ 6）开始安装 LTXDS510USB 仿真器 USB 驱动，如 所示。 图 正在安装驱动程序 （ 7）完成安装，如图 所示。 图 硬件驱动程序安装完成对话框 （ 8）再次安装 HDSPXDS510USB 仿真器 USB 驱动，如上述步骤。 （ 9）设备驱动程序安装完成后在系统设备列表中可以看到 Texas Instruments Emulator里增加了 设备。 如图 所示。 王 辉：基于 DSP2812 的实验开发板设计 12 图 设备管理器对话框 系统 的配置 CCS 的配置文件是用来定义 D。