DSP課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 電子與信息工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2010 — 2011 學(xué)年 第 一 學(xué)期） 課程名稱： DSP課程設(shè)計(jì)_ 班 級(jí)： 電子0703 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2010 年 01 月 課程設(shè)計(jì)題目： DSP課程設(shè)計(jì) 目的與任務(wù)： 1. 了解DSP實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)原理 2. 焊接電路板 3. 根據(jù)編程任務(wù)要求編寫并調(diào)試程序 4. 課程設(shè)計(jì)成果

2、驗(yàn)收、面試，撰寫報(bào)告 內(nèi)容和要求： 1. 可根據(jù)指導(dǎo)書上任務(wù)要求進(jìn)行編程調(diào)試，或者根據(jù)現(xiàn)有硬件資源進(jìn)行自由發(fā)揮 2. 要求熟練掌握硬件器件的使用 3. 熟悉DSP軟硬件開發(fā)流程 設(shè)計(jì)內(nèi)容（原理圖以及相關(guān)說明、調(diào)試過程、結(jié)果） 任務(wù)說明： 首先認(rèn)識(shí)DSP的TMS320VC5402、74lvc244芯片、MAX3232、TLV320AIC23等主要芯片的原理，大致明白電路的連接，然后焊接電路板，使其能夠通過JTAG仿真器下載程序并使各種燈該亮的亮該不亮的不亮，正確完成電路板的焊接，最后理解DSP HPI啟動(dòng)方法，編寫MCU程序完成DSP的啟動(dòng)，并能在焊好的電路板上運(yùn)行出來。

3、 基本原理： 1. TMS320VC54x系列DSP芯片簡單介紹 C54x的存貯空間分為三個(gè)部分，分別是程序空間，數(shù)據(jù)空間和輸入輸出（I/O）空間。程序空間的大小為1M字，數(shù)據(jù)和輸入輸出空間大小都是64K字。 存貯空間的配置有兩種模式，一種是微處理器方式（MP），另一種是微計(jì)算機(jī)方式，而這兩種方式主要影響程序空間的分配。微處理器模式，程序地址空間FF80~FFFF是外部的，也就是我們可以配置的。微計(jì)算機(jī)模式，程序地址空間FF80~FFFF是被系統(tǒng)占用了的，用于存放系統(tǒng)中斷向量表，同時(shí)F000~FEFF地址空間也被系統(tǒng)使用，這段地址里面包含了引導(dǎo)程序。由此可以看出，微計(jì)算機(jī)方式就是把該

4、DSP看成了獨(dú)立的一個(gè)系統(tǒng)，要自己能夠單獨(dú)工作起來，因此需要引導(dǎo)程序。 數(shù)據(jù)空間分成了6個(gè)部分。其中00～5F是存貯器映射空間。這段地址空間的值和DSP內(nèi)部寄存器的值是一致的，訪問這個(gè)地址空間就等于訪問DSP內(nèi)部的相對(duì)應(yīng)寄存器。而這段空間是在DSP的片上RAM內(nèi)。 60～7F是一個(gè)散空間，相當(dāng)于系統(tǒng)給自己保留了一個(gè)空間用于特殊之用。 80～3FFF是DSP的片上RAM所映射的地址空間，如果我們程序的代碼比較小時(shí)，可以不用外擴(kuò)RAM。 4000～EFFF，這段空間是外部尋址空間。假如程序比較大，片上RAM放不下下的時(shí)候，可以外擴(kuò)一個(gè)RAM，然后將程序放在這段空間里執(zhí)行。 F000~FE

5、FF，這段空間可以是外部，也可以是片上ROM，主要受CPU的控制寄存器DROM位的控制。 FF00~FFFF，可以是外部也可以是保留不能使用。主要受DROM位影響。 輸入輸出（I/O）空間的64K字全部是外部的。 另外，C54x的程序空間采用了分頁機(jī)制。每64K字為一頁。因此程序空間1M字可以劃分為16頁。 在進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： (1)由于McBSP工作在數(shù)據(jù)接收中斷方式，因此全局中斷和串口中斷的相應(yīng)位要合理設(shè)置。同時(shí)，在設(shè)置中斷向量表時(shí)，中斷向量表的位置應(yīng)與處理器模式狀態(tài)寄存器PMST中的中斷向量指針I(yè)PTR相對(duì)應(yīng)，IPTR的9位地址指向128字的中斷向量所

6、在的程序頁同時(shí)，中斷向量表也要嚴(yán)格按照C5402規(guī)定的格式編寫，否則不能正確地產(chǎn)生需要的中斷結(jié)果。 (2)要實(shí)現(xiàn)DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的脫機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，程序裝載十分關(guān)鍵。C5402(主)進(jìn)行并行裝載時(shí)，AT29LV1024中的程序數(shù)據(jù)流要嚴(yán)格按照并行裝載的格式依次把C5402從 裝載程序、C5402(主)自身執(zhí) 行程序和C5402(從)的程序裝載到片內(nèi)DRAM和片外雙口SRAM中。 (3)當(dāng)雙端口RAM在兩片DSP之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，要合理分配空間，協(xié)調(diào)好讀寫時(shí)序，嚴(yán)格避免數(shù)據(jù)沖突。 2. 最小系統(tǒng) DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)以TMS320VC5402為核心,配置電源管理芯片、JTAG仿真

7、口、時(shí)鐘電路及用于系統(tǒng)測試的電路，使用TI CCS（Code Compose Studio）開發(fā)環(huán)境進(jìn)行簡單程序的編寫、編譯、下載和運(yùn)行調(diào)試。 圖1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 DSP時(shí)鐘電路： 圖2.時(shí)鐘電路 DSP復(fù)位電路： 圖3.復(fù)位電路 3．HPI BootLoader設(shè)計(jì) 進(jìn)行HPI接口程序設(shè)計(jì)，包含了單片機(jī)和DSP相關(guān)技術(shù)，提高學(xué)生綜合、靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。學(xué)生首先在TI CCS集成開發(fā)環(huán)境中編寫用戶程序編譯后形成COFF文件（.out文件），利用TI提供的命令HEX500將.out文件轉(zhuǎn)換為.hex文件。利用ST

8、C單片機(jī)在線燒寫的功能，將這一文件和單片機(jī)控制DSP HPI接口程序一起編譯，采用RS232串口一同燒寫到STC單片機(jī)片內(nèi)ROM中。 DSP復(fù)位后檢測MP/MC=0為自啟動(dòng)模式， DSP片內(nèi)程序BootLoaer（自舉程序）查詢HPI接口是否可以進(jìn)行自啟動(dòng)如圖2所示：在啟動(dòng)以后，DSP片內(nèi)0x7F地址的值被置為0，BootLoader不斷檢驗(yàn)0x7F地址處是否出現(xiàn)了可用的程序指針的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)其發(fā)現(xiàn)該地址內(nèi)的值不為0時(shí)，即判定為DSP已由外部單片機(jī)進(jìn)行了HPI自舉程序加載，并按照該值跳轉(zhuǎn)PC指針，開始運(yùn)行，從而完成HPI方式自舉。通過觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證程序的正確性。 圖4.HPI啟動(dòng)流

9、程圖 4. I/O設(shè)計(jì) DSP芯片存在三種空間分別是程序、數(shù)據(jù)和I/O空間。DSP芯片通過/IS以及/IOSTRB外部I/O空間片選和鎖存，結(jié)合地址線、數(shù)據(jù)線對(duì)I/O空間進(jìn)行讀寫操作。應(yīng)用數(shù)字電路基礎(chǔ)課程的74LVC系列譯碼器件進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，加以編程實(shí)現(xiàn)如44鍵盤、LED的讀寫控制，可以化抽象為具體，并觸類旁通掌握程序、數(shù)據(jù)空間擴(kuò)展方法。 5. 電源設(shè)計(jì)： TMS320VC5402芯片采用低電壓供電方式,這可以大大降低DSP的功耗, TMS320VC5402的電源分兩種，即內(nèi)核電源和I/O電源。其中, I/O 電源采用3.3V，而內(nèi)核電源為1.8V。為了滿足TMS320VC5402對(duì)電

10、源的要求,并降低實(shí)驗(yàn)板成本，采用AMS1117芯片分別提供1.8V和3.3V電源，滿足系統(tǒng)中所有芯片的供電需求。 圖5.系統(tǒng)電源模塊 6．MCU的相關(guān)電路 （1）下載電路 圖6.下載電路 MAX232主要功能是：在單片機(jī)下載電路中該芯片主要是轉(zhuǎn)換電平。 (2)MCU芯片核心電路 圖7.MCU芯片電路 7．LED選調(diào)驅(qū)動(dòng)電路圖如下： 圖8.LED選通電路 74LVC139 2-4譯碼器：通過設(shè)置portcfff使得控制驅(qū)動(dòng)電路選擇鍵盤電路還是LED電路。 當(dāng)A13A12=00且A15A14!=00時(shí)，74LVC139譯碼器Y0輸出低電平使能74LVC24

11、4芯片。此時(shí)，DSP芯片引腳DSP_D4-DSP-D7的值輸入到芯片內(nèi)部，輸出點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈。 部分程序如下： #define LedAdd portcfff ioport unsigned int LedAdd; 74LVC244總線驅(qū)動(dòng)：使用74LVC244的四個(gè)IO口控制四盞LED燈，當(dāng)引腳輸出低時(shí)電平點(diǎn)亮LED燈，輸出高電平時(shí)熄滅LED燈。 實(shí)驗(yàn)步驟 1．焊接電路板： 首先注意安全：特別是在實(shí)用烙鐵時(shí)，注意不要燙著人體，不要燙著電線，以免發(fā)生傷害事故； 器件焊接順序： （1）首先用萬用表測量電路板上電源與地，保證這兩端不短路； （2）其次先焊接電源電路

12、，焊接完后立即上電測試電源輸出3.3V 和1.8V是否正常，注意上電前需要再次測試電源與地，保證這兩端不短路； （3）其余器件原則是從矮到高的，大致是先焊貼片器件，如電阻，再焊座子等； 貼片器件（電阻、電容、三極管等）焊接方法：先在電路板上器件對(duì)應(yīng)封裝的一個(gè)管腳焊盤上上點(diǎn)焊錫，然后用鑷子夾送器件到板子上先固定已有焊錫的那個(gè)管腳，然后再焊接其他管腳，焊錫用量不宜過少，以保證焊接牢靠。特別是在焊接引腳很密的芯片時(shí)，要特別注意焊接的方法，焊接完后對(duì)各引腳進(jìn)行連接測試。 具體實(shí)踐時(shí)我們發(fā)現(xiàn)貼片電阻等小件的焊接前，要將焊盤搪少量的焊錫（盡量少，并均勻），電烙鐵溫度以1秒左右能融化焊錫為最佳，然后用

13、尖的鑷子夾元件并擺好位置，烙鐵頭上有焊錫，不用特意保留。貼片焊時(shí)用烙鐵頭同時(shí)接觸元件的焊點(diǎn)和電路板的焊盤，看到PCB的焊盤焊錫融化即可；再焊接另一頭；如果覺得焊錫不足可以補(bǔ)。焊接貼片集成塊時(shí)，先將集成塊的管腳也搪錫，然后可以一個(gè)一個(gè)管腳焊接，只用烙鐵加熱一下如果大量焊接可以將烙鐵吃滿錫，粘松香后由一端焊向另一端，瞬間即可焊接一側(cè)的管腳，掌握好時(shí)間和吃錫量，可以焊接的很快。 2． JTAG下載程序到DSP。 LAB1~LAB11 為11個(gè)實(shí)驗(yàn)文檔可以使用JTAG仿真器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若要脫離JTAG仿真器要使用HPI BOOT。同時(shí)注意download.c 程序中，0x007f的值為ccs編譯時(shí)候

14、 _c_int00的地址值具體方法如下： （1）把CCS2.0編譯輸出文件＊.out拷貝到CHANGE目錄中，重新命名為ASM.OUT。 （2）運(yùn)行change.bat批處理文件把ASM.OUT轉(zhuǎn)換為dspcode.h。 （3）把dspcode.h拷貝到LOAD文件夾，用C編譯器編譯生成 load.hex文件。 （4）用串口標(biāo)準(zhǔn)線連接DEC5402的COM口和PC的COM口（在斷電情況下操作）。 （5）運(yùn)行STC在線燒寫軟件。 （6）點(diǎn)擊STC上downLoad按鈕，等出現(xiàn)如下圖所示時(shí)，接通DEC5402的電源。 3. 對(duì)于點(diǎn)亮LED程序的設(shè)計(jì) （1）通用I/O引腳的使

15、用 TMS320VC5402有64k字并行I/O口，和兩個(gè)受軟件控制的專用引腳BIO和XF。外部標(biāo)志輸出引腳XF可以用來向外部器件發(fā)信號(hào)，可以使用匯編語句“SSBX XF”給XF置位，使用“RSBX XF”進(jìn)行復(fù)位，使CPU向外部器件發(fā)信號(hào)。在測試的過程中，將XF引腳連接到外部的LED燈，用LED燈觀察XF引腳電平的變化。 （2）數(shù)據(jù)總線D15~D0的使用 D15~D0為CPU與外部數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器或者I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)復(fù)用，程序中使用數(shù)據(jù)總線控制LED燈的亮滅。 程序中所用的硬件電路主要有：DSP最小系統(tǒng)、電源電路、五個(gè)LED燈、譯碼芯片74LVC139和總線驅(qū)動(dòng)芯片74

16、LVC244，主要實(shí)現(xiàn)LED0-LED3按照四位二進(jìn)制遞增的方式依次點(diǎn)亮，然后不停閃爍。 在程序的開始，定義了led燈的端口地址，從而使得A15A14=00且A13A12=11，使能74LVC244的控制led燈部分。 (3)LED軟件設(shè)計(jì) 軟件框圖(右): 圖9..軟件流程圖 軟件程序： #define LedAdd portcfff ioport unsigned int LedAdd; void delay(); void main() { unsigned int i,k; i=0;k=0;

17、 asm(" stm 0xffe0, pmst "); asm(" rsbx xf "); for(k=0;k<0xf;k++) { i=k; LedAdd=0x00f0 & i<<4; delay(0x00ff); } asm(" ssbx xf"); delay(0x0020); i=0; while(1) { asm(" rsbx xf"); LedAd

18、d=0x00f0; delay(0x00ff); delay(0x00ff); asm(" ssbx xf "); LedAdd=0x0000; delay(0x00ff); delay(0x00ff); } } void delay(unsigned int temp) { unsigned int l, j; for(j=0;j

19、320VC5402，MP/MC 管腳接地，程序運(yùn)行于內(nèi)部RAM。 1） 在HPI Boot 時(shí)最好將 HINT 與 INT2 直接相連，同時(shí)加上拉電阻。這樣可以保證 DSP 在啟動(dòng)后查詢 Boot 方式時(shí)直接進(jìn)行 HPI %% Boot。 2） 在主機(jī)向 DSP 下載應(yīng)用程序前，最好清零 HINT，即向 DSP 的 HPIC 寄存器的 HINT 位寫 1。 3） 在主機(jī)向 DSP 下載程序之前，向 DSP 的 0x7F 地址寫零。 4） 在主機(jī)向 DSP 下載完程序之后，先將 DSP 的 OVLY 位設(shè)為 1，確保 DSP 的程序?qū)ぶ肺挥?DSP 的內(nèi)部 RAM。

20、 5）上述工作完成后，將 DSP 的入口地址寫入到 0x7F 寄存器，DSP開始運(yùn)行。（注意：這里的入口地址應(yīng)該是程序的復(fù)位向量所在地址%%，通常的鏈接采用了 -c 參數(shù)，這時(shí)自動(dòng)的將 _c_int00 函數(shù)作為系統(tǒng)的入口函數(shù)，該函數(shù)的地址即是 DSP 的入口地址。同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)的中%% 斷向量表中的復(fù)位向量指向的是 _c_int00，所以將入口地址設(shè)為中斷向量表的復(fù)位向量地址也可以）（在單片機(jī)程序中發(fā)送給DSP的數(shù)據(jù)第一個(gè)數(shù)作為高位，第二個(gè)數(shù)作為低位的）. 小結(jié)： 本次課程設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)大的模塊：硬件電路的焊接以及軟件的編程調(diào)試和下載。本次課程設(shè)計(jì)相應(yīng)的從實(shí)際動(dòng)手和編程兩

21、個(gè)方面鍛煉了我們。對(duì)于電路板的焊接，因?yàn)橹坝凶鲞^類似電路板的焊接，所以對(duì)于焊接這方面幾乎沒什么問題，并且由于是兩人一組，兩個(gè)人配合起來使焊接過程頗為順利，同時(shí)完成的質(zhì)量也較好，沒出什么問題。在焊接硬件電路的過程中，對(duì)于整個(gè)原器件以及電路也有了較好的了解，尤其對(duì)于一些元件的正負(fù)極以及高低電平點(diǎn)亮在心中有了一定的思量，這為下面對(duì)于程序的掌握起到了很好的基礎(chǔ)作用。 通過本次課程設(shè)計(jì)，熟悉了DSP的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)又加深了對(duì)于單片機(jī)的了解。在本次課程設(shè)計(jì)中由于利用JTAG下載程序到DSP芯片中，程序掉電不保存，但有了單片機(jī)，利用軟件轉(zhuǎn)換程序格式，生成適合單片機(jī)的.hex文件，這樣就解決了DSP中程序掉電不保存的缺陷。 參考文獻(xiàn) [1] 高林海、錢滿義編著．《DSP技術(shù)及其應(yīng)用》．清華大學(xué)出版社．2009 [2] 武曉光、郭天文編著．利用I2c和McBsp接口實(shí)現(xiàn)DSP與CODEC芯片的數(shù)據(jù)傳輸[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2006(24)：137—139． - 11 -