DSP課程設(shè)計(jì) 基于DSP的BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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1、 課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 信息工程 學(xué) 院 通信工程 專 業(yè) 08 3 班 一、課程設(shè)計(jì)(論文)題目 基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 二、課程設(shè)計(jì)(論文)工作自 2011 年 6月 27 日起至 2011 年 7月 1 日止。 三、課程設(shè)計(jì)(論文) 地點(diǎn): 圖書館 、通信實(shí)驗(yàn)室（4-403、4-404） 。 四、課程設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容要求： 1本課程設(shè)計(jì)的目的 （1）使學(xué)生掌握 DSP/BIOS組件的基本工作原理； （2）培養(yǎng)學(xué)生基本掌握 DSP程序設(shè)計(jì)的基本思路和方法； （3）使學(xué)生掌握 DSP系統(tǒng)硬件調(diào)試； （4）能提高和挖掘?qū)W生對所學(xué)習(xí)知識的實(shí)際應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力； （5）提高學(xué)生的

2、科技論文寫作能力。 2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 1）基本要求： （1）學(xué)習(xí) DSP/BIOS組件的基本工作原理； （2）熟悉 DSP編程軟件，熟練掌握 DSP/BIOS組件設(shè)置； （3）掌握一個(gè)完整的 DSP/BIOS組件實(shí)現(xiàn)語音通信的設(shè)計(jì)； （4）提出系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案； （5）對所設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行硬件調(diào)試即在 DSP系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS組件的語 音通信； 2）創(chuàng)新要求： 在基本要求達(dá)到后，可進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如在一個(gè)程序中實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS組件的中 斷法實(shí)現(xiàn)等。 3）課程設(shè)計(jì)論文編寫要求 （1）要按照書稿的規(guī)格打印謄寫畢業(yè)論文 （2）論文包括目錄、緒論、正文、小結(jié)、參考文獻(xiàn)、謝辭、附錄

3、等 （3）畢業(yè)論文裝訂按學(xué)校的統(tǒng)一要求完成 4）答辯與評分標(biāo)準(zhǔn)： （1）完成原理分析：10 分； （2）完成設(shè)計(jì)過程：40 分； （3）完成調(diào)試：40 分； （4）回答問題：10 分； 5）參考文獻(xiàn)： （1） 胡輝 編著. DSP 應(yīng)用技術(shù) 教育科學(xué)出版社 （2） 鄒彥 編著 .DSP 原理及應(yīng)用 電子工藝出版社 （3） 張雄偉等編著 . DSP 集成開發(fā)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 （4） http:/ （5） http:/ 6）課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排： 內(nèi)容 天數(shù) 地點(diǎn) 構(gòu)思及收集資料 1圖書館 編寫程序與硬件調(diào)試 2實(shí)驗(yàn)室 撰寫論文 2圖書館、實(shí)驗(yàn)室 學(xué)生簽名： 2011 年 月 日 課程設(shè)計(jì)(論文

4、)評審意見 （1）完成原理分析 （10 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（ ） ； （2）程序設(shè)計(jì)分析（40 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（ ） ； （3）完成調(diào)試分析（40 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（ ） ； （4）回答問題 （10 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（ ） ； （5）格式規(guī)范性及考勤是否降等級：是（） 、否（） 評閱人： 職稱： 教授 2011 年 月 日 目 錄 緒論 .1 第一章 DSP/BIOS 的介紹 .2 1.1 DSP/BIOS 的系統(tǒng)介紹 .2 1.2 DSP/BIOS 組件結(jié)構(gòu)

5、 .3 1.3 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)語音通信 .5 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .6 2.1 芯片介紹 .6 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .10 第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .12 3.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖 .12 3.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .13 3.3 軟件程序流程圖 .14 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 .15 4.1 CCS 設(shè)置 .15 4.2 調(diào)試遇到的問題及問題分析 .18 結(jié)束語 .19 參考文獻(xiàn) .20 致 謝 .20 附錄：源程序 .21 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 1 緒 論 TI 公 司 的 DSP 開 發(fā) 軟 件 包 括 集 成 開 發(fā) 系 統(tǒng) (CCS), 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) (DSP/BIOS),第

6、 三 方 算 法 庫 標(biāo) 準(zhǔn) (eXpressDSP)。 DSP/BIOS 是 一 個(gè) 用 戶 可 剪 裁 的 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) ， 主 要 由 三 部 分 組 成 ： 多 線 程 實(shí) 時(shí) 內(nèi) 核 ； 實(shí) 時(shí) 分 析 工 具 ； 芯 片 支 持 庫 。 利 用 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) 開 發(fā) 程 序 ， 可 以 方 便 快 速 的 開 發(fā) 復(fù) 雜 的 DSP 程 序 。 操 作 系 統(tǒng) 維 護(hù) 調(diào) 度 多 線 程 的 運(yùn) 行 ， 只 需 將 定 制 的 數(shù) 字 信 號 算 法 作 為 一 個(gè) 線 程 嵌 入 系 統(tǒng) 即 可 ； 芯 片 支 持 庫 幫 助 管 理 外 設(shè) 資 源 ， 復(fù)

7、雜 的 外 設(shè) 寄 存 器 初 始 化 可 以 利 用 直 接 圖 形 工 具 配 置 ； 實(shí) 時(shí) 分 析 工 具 可 以 幫 助 分 析 算 法 實(shí) 時(shí) 運(yùn) 行 情 況 。 DSP/BIOS 以 模 塊 化 方 式 提 供 給 用 戶 對 線 程 、 中 斷 、 定 時(shí) 器 、 內(nèi) 存 資 源 、 所 有 外 設(shè) 資 源 的 管 理 能 力 都 可 以 根 據(jù) 需 要 剪 裁 。 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 需 要 的 定 制 算 法 作 為 一 個(gè) 線 程 插 入 DSP/BIOS 的 調(diào) 度 隊(duì) 列 ， 由 DSP/BIOS 進(jìn) 行 調(diào) 度 。 在本次課設(shè)中，主要就是應(yīng)用一個(gè)完整的 DSP/BI

8、OS組件實(shí)現(xiàn)語音通 信的設(shè)計(jì)，在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中還要用到芯片 AD50，因此在報(bào)告中主要分以 下幾個(gè)模塊來分析： (1)詳細(xì)介紹 DSP/BIOS組件的工作原理及其配置過程； (2) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括 AD50芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及 PCB 制圖，DSP/BIOS 和 AD50的連接等； (3) 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，基于 DSP/BIOS 語音通信的程序設(shè)計(jì)過程； (4) 硬件調(diào)試結(jié)果，及遇到的問題和問題分析。 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中我主要負(fù)責(zé)硬件的調(diào)試過程，同時(shí)還參與了總體方 案的設(shè)計(jì)過程。 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 2 第一章 DSP/BIOS 的介紹 1.1 DSP/

9、BIOS 的系統(tǒng)介紹 DSP/BIOS 是一個(gè)簡易的嵌入式操作系統(tǒng)，主要是為需要實(shí)時(shí)調(diào)度， 同步以及主機(jī)目標(biāo)系統(tǒng)通訊和實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS 集 成于 CCS 中，不需要額外的費(fèi)用，但不提供源碼，它是 TI 公司倡導(dǎo)的 eXpressDSP 技術(shù)的重要組成部分。 DSP/BIOS組件由以下 3部分組成： 1. DSP/BIOS實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核與 API函數(shù) 使用 DSP/BIOS開發(fā)程序主要就是通過調(diào)用 DSP/BIOS實(shí)時(shí)庫中的 API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。所有 API都提供 C語言程序調(diào)用接 口，只要遵從 C語言的調(diào)用約定，匯編代碼也可以調(diào)用 DSP/BIOS AP

10、I。DSP/BIOS API被分為多個(gè)模塊，根據(jù)應(yīng)用程序模塊的配置和使用情 況的不同，DSP/BIOS API函數(shù)代碼長度從 500字到 6500字不等。CCS FOR C6000 V2。2 提供的 DSP/BIOS主要的 API模塊包括以下幾種：CLK 模塊、 HST模塊、HWI 模塊、IDL 模塊、LOG 模塊、MEM 模塊、PIP 模塊、PRD 模塊、 RTDX模塊、STS 模塊、SWI 模塊、DEC 模塊、SIO 模塊、MBX 模塊、QUE 模 塊與 SEM模塊。 2. DSP/BIOS配置工具 基于 DSP/BIOS的程序都需要一個(gè) DSP/BIOS的配置文件，其擴(kuò)展名為. CDB。

11、DSP/BIOS 配置工具有一個(gè)類似 Windows資源管理器的界面，它主要 有兩個(gè)功能：在運(yùn)行時(shí)設(shè)置 DSP/BIOS庫使用的一系列參數(shù); 靜態(tài)創(chuàng)建被 DSP應(yīng)用程序調(diào)用的 DSP/BIOS API函數(shù)所使用的運(yùn)行對象，這些對象包括 軟件中斷、任務(wù)、周期函數(shù)及事件日志等。 3. DSP/BIOS實(shí)時(shí)分析工具 DSP/BIOS分析工具可以輔助 CCS環(huán)境實(shí)現(xiàn)程序的實(shí)時(shí)調(diào)試，以可視化的 方式觀察程序的性能，并且不影響應(yīng)用程序的運(yùn)行。通過 CCS下的 DSP/BIOS工具控制面板可以選擇多個(gè)實(shí)時(shí)分析工具，包括 CPU負(fù)荷圖、程 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 3 序模塊執(zhí)行狀態(tài)圖、主機(jī)通道控制、信息顯示窗口

12、、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)窗口等。與 傳統(tǒng)的調(diào)試方法不同的是，程序的實(shí)時(shí)分析要求在目標(biāo)處理器上運(yùn)行監(jiān)測 代碼，使 DSP/BIOS的 API和對象可以自動監(jiān)測目標(biāo)處理器，實(shí)時(shí)采集信 息并通過 CCS分析工具上傳到主機(jī)。實(shí)時(shí)分析包括：程序跟蹤、性能監(jiān)測 和文件服務(wù)等。 1.2 DSP/BIOS 組件結(jié)構(gòu) DSP/BIOS 的組件結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示 圖 1.2 DSP/BIOS組件管理器 DSP/BIOS主要包括以下組件： 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 4 1、System(系統(tǒng)配置)：對一些關(guān)鍵寄存器的設(shè)置，定義目標(biāo)文件的使用 以及系統(tǒng)設(shè)置； (1)Global Settings 主要的設(shè)計(jì)

13、屬性有： Target Board Name:目標(biāo)板的名稱，往往根據(jù)所用 DSP的類型自動命名。 DSP Type:DSP芯片家族的類型，如 C54x. Chip Support Library(CSL):指定具體 DSP芯片的類型，如 C5402. PMST(6-0):PMST映射寄存器的低七位 MP/MC,OVLY,AVIS,DROM,CLKOFF,SMUL和 SST. SWWSR:軟件等待狀態(tài)寄存器的值，它控制軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器。 BIOS_init初始化時(shí)，SWWER,BSCR 和 CLKMD寄存器將被初始化，之后才調(diào) 用 main函數(shù). BSCR:直譯為塊開關(guān)控制寄存器的值。這

14、個(gè)寄存器的功能在于防止訪問不 同存儲區(qū)域切換時(shí)在總線上發(fā)生沖突。 (2)MEM(Memory Section Manager) 這是存儲區(qū)段管理器。在這個(gè)項(xiàng)目中用戶可以圖形化地分配自己的 DSP/BIOS程序存儲區(qū)段的占用情況，DSP/BIOS 默認(rèn)的各存儲區(qū)段均已列 出，用戶可以直接通過右鍵單擊后的彈出菜單進(jìn)行修改。 (3)SYS-System Settings 2、Instrumentation(分析工具)：調(diào)試工具有記錄器，可以提供針對實(shí)時(shí) 操作優(yōu)化的調(diào)試信息； 這一欄可以稱為“示波器”欄，包括兩個(gè)項(xiàng)目：LOG 和 STS. (1)LOG組件可以建立 LOG模塊，這個(gè)模塊可以調(diào)用 LOG

15、組件的 API函數(shù)捕 獲實(shí)時(shí)信息，在 CCStudio給出的 hello程序段就使用了這種方法。 (2)STS組件中建立的對象有一個(gè)重要屬性 unit type，通過這個(gè)屬性可以 設(shè)定在 STS“示波器”中顯示的時(shí)間軸的時(shí)間單位。在 C6000中更為方便 一些，可以指定時(shí)間單位。 3、Scheduling(任務(wù)調(diào)度)：包含定時(shí)器，硬件、軟件中斷等； 4、Synchronization(任務(wù)同步)：提供一般操作系統(tǒng)都具有的信號燈、郵 箱、隊(duì)列、鎖等四個(gè)組件； 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 5 5、Input/Output(輸入輸出)：提供 DSP實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)與主機(jī)通過仿真口和 CCS交互數(shù)據(jù)的機(jī)制； 6、

16、Chip Support Library(芯片支持庫) CSL組件是 DSP/BIOS中的一員，它的主要作用在于為用戶提供 DSP片 上外設(shè)的抽象調(diào)用方法，針對不同的 DSP芯片幫助配置 DSP 的外設(shè)資源。 CSL與 DSP/BIOS一樣，是通過專用的 API函數(shù)使得訪問片上外設(shè)更加 方便。這些 API函數(shù)按功能不同分為許多個(gè)程序包，依次為：CHIP 程序包， DAT程序包，DMA 程序包，DMA 程序包，EBUS 程序包，GPIO 程序包，HPI 程序包，IRQ 程序包，MCBSP 程序包，PLL 程序包，PWR 程序包，TIMER 程 序包和 WDTM程序包，分別支持和管理 CPU，DM

17、A 數(shù)據(jù)搬移，總線，通用 IO 口線，HPI，片上外設(shè)中斷，McBSP 口，PLL,掉電工作模式，計(jì)時(shí)器等片上 資源。各個(gè)程序的 API函數(shù)大部分以相應(yīng)的程序包名加下劃線開頭，容易 識別和掌握。 在程序中調(diào)用 CSL的方法有兩種：一種是通過 DSP/BIOS組件管理器， 另一種是直接調(diào)用 CSL庫函數(shù)。后者要求用戶對 CSL的各種庫函數(shù)相當(dāng)了 解，這種方法生成的可執(zhí)行程序代碼要小得多，而第一種方法，即借用 DSP/BIOS組件管理器，特別是當(dāng)用戶使用中斷時(shí)，使用 DSP/BIOS更為方 便一些。 7 API函數(shù) API函數(shù)是 DSP/BIOS的真正靈魂，它是 DSP/BIOS提供的一種靈活的

18、用于圖形化編程和實(shí)時(shí)調(diào)試的編程內(nèi)核，以其高度模塊化，面向中斷的編 程方法，節(jié)約了 CPU的占用時(shí)間，為用戶進(jìn)行 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了極 大地方便，實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS的功能是通過調(diào)用其相應(yīng)的 API函數(shù)來完成的。 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 6 1.3 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)語音通信 DSP/BIOS是 CCS提供的一套工具，是一個(gè)尺寸可伸縮的實(shí)時(shí)內(nèi)核，它 是為了那些需要實(shí)時(shí)線程調(diào)度與同步、主機(jī)與目標(biāo) DSP間通信或者實(shí)時(shí)監(jiān) 測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 DSP/BIOS提供了搶占式多線程、硬件抽象、實(shí)時(shí)分析和配置工具。 DSP/BIOS工作原理 如圖 1.3所示： 音頻信號 音

19、頻信號 A/D/A McBSP1 軟中斷 （SWI ） 串行口 硬中斷 (McBSP1 HWI) DXP DXP 圖 1.3 DSP/BIOS實(shí)現(xiàn)語音通信 中斷程序的工作原理 通過 PHONE2采集數(shù)據(jù)，先由 TLC274前級放大和調(diào)理經(jīng) AD50轉(zhuǎn)換通 過同步串行口經(jīng) CPLD選擇 MCBSP1與 5402連接。經(jīng)采集后的數(shù)據(jù)經(jīng) 5402 處理后，同樣經(jīng) MCBSP1傳回 AD50通過 TLC274放大后經(jīng) PHONE1輸出。 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 7 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1 芯片介紹 在本次課設(shè)過程中主要用到的芯片有 DSP 芯片 5402 和 AD50，下面就 這兩塊芯片進(jìn)行介紹：

20、 (1)DSP 芯片 5402 圖 2.1(a) 5402 管腳圖 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 8 這里用到 5402，其晶體振蕩器的頻率為 10MHZ,在接受輸入和發(fā)送輸 出的幀同步脈沖為高電平時(shí)，并且接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘到來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的 接受和發(fā)送，芯片主要是對數(shù)字信號處理的過程，對信號進(jìn)行采樣，處理 和分析。 (2) TLC320AD50C 圖 2.1(b) AD50管腳圖 TLC320AD50C 集成了 16 位 A/ D、D/ A 轉(zhuǎn)換器，采樣速率最高可 達(dá) 22. 05kb/ s。在 TLC320AD50C 內(nèi)部 DAC 之前有插值濾波器， ADC 之后有抽樣濾波器

21、，接收和發(fā)送可同時(shí)進(jìn)行。TLC320AD50C 主機(jī)時(shí)鐘信 號來源于外部，通過 MCL K 引腳輸入。幀同步信號從內(nèi)部產(chǎn)生，由 MCL K 導(dǎo)出，其頻率由控制寄存器 4 設(shè)定。SCL K 時(shí)鐘可以由內(nèi)部產(chǎn)生也可由 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9 外部輸入，在內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)，其頻率為幀同步信號頻率的 256 倍。 TLC320AD50C 與外界串行通信可以分為首次通信和二次通信。在首 次通信中，有兩種數(shù)據(jù)傳送模式,16 位傳送模式和 15+1 位傳送模式，可通 過控制寄存器設(shè)定。省卻情況下為 15+1 位傳送模式。若采用 15+1 位傳送 模式，其最低位 D0 為非數(shù)據(jù)位，輸入 DAC 數(shù)據(jù)的 D0 位為

22、二次通信請求 位，輸出 ADC 數(shù)據(jù)的 D0 位為 M/ S 腳的狀態(tài)位。 二次通信只有在發(fā)出請求時(shí)產(chǎn)生，當(dāng)首次通信采用 15+1 位模式時(shí)， 可以用 D0 進(jìn)行二次通信請求；當(dāng)首次通信采用 16 位模式時(shí)，則必須由 FC 腳輸入信號來產(chǎn)生二次通信請求。二次通信數(shù)據(jù)格式如圖 2 所示，其 中 D7D0 為控制寄存器數(shù)據(jù)，D12D8 為控制寄存器地址，D13 = 1 為 讀控制寄存器數(shù)據(jù)，D13 =0 對控制寄存器寫數(shù)據(jù)。通過二次通信，可實(shí)現(xiàn) TLC320AD50C 初始化和修改 TLC320AD50C 內(nèi)部控制寄存器。 圖 2.1(c)二次通信數(shù)據(jù)格式 (3)DSP 與 AD50 的連接 圖

23、2.1(d)DSP 與 AD50 的硬件連接 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 10 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案 器件的選擇 原理圖設(shè)計(jì) 制板與焊接 PCB 設(shè)計(jì) 硬件調(diào)試 圖 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 第一步：方案的確定 硬件的實(shí)現(xiàn)方案的確定是在考慮系統(tǒng)性能指標(biāo)、成本、算法需求、體 積和功耗核算等因素的基礎(chǔ)上，選擇系統(tǒng)的最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案，包括畫出 硬件系統(tǒng)框圖。 第二步：器件的選擇。 一個(gè) DSP 硬件系統(tǒng)除了 DSP 芯片外，還包括 ADC、DAC、存儲器、 電源、邏輯控制、通信、人機(jī)接口、總線等基本部件。 DSP 芯片的選擇：根據(jù)系統(tǒng)對運(yùn)算量的需求來選擇，此次我們選擇的

24、的是 TMS320VC5402. ADC 和 DAC 的選擇：A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇應(yīng)根據(jù)采樣頻率、精度等來 選型。D/A 轉(zhuǎn)換器因根據(jù)信號頻率、精度等來選擇。此次我們選擇的芯片 是 TLC320AD50CDW. 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 11 邏輯控制器件的選擇：系統(tǒng)的邏輯控制通常是用可編程邏輯器件來實(shí) 現(xiàn)。首先我們采用 CPLD，芯片型號 ALTERA EPM7128SLC84-15。 通信器件的選擇。通常系統(tǒng)都要求有通信接口。首先要根據(jù)系統(tǒng)對通信速 率的要求來選擇通信方式 第三步：原理圖設(shè)計(jì)。 第一步和第二步的工作是完成系統(tǒng)的分析，從第三步進(jìn)入系統(tǒng)的綜合， 在所有的系統(tǒng)綜合工作中，原理圖設(shè)計(jì)是

25、最關(guān)鍵一步，它關(guān)系到所設(shè)計(jì)的 DSP 系統(tǒng)是否正常工作。因此，在原理圖設(shè)計(jì)階段必須清楚的了解器件的 特性、使用的方法和系統(tǒng)的開發(fā)，必須時(shí)可對單元電路進(jìn)行功能仿真。 原理圖設(shè)計(jì)包括： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可分為單 DSP 結(jié)構(gòu)和多 DSP 結(jié)構(gòu)、并行和串行結(jié)構(gòu)、全 DSP 結(jié)構(gòu)和 DSP/MCU 混合結(jié)構(gòu)等； 模擬數(shù)字混合電路設(shè)計(jì)，主要用來實(shí)現(xiàn) DSP 與模擬混合產(chǎn)品的無 縫連接，包括信號的調(diào)整、A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩沖等； 存儲器的設(shè)計(jì)，是利用 DSP 的擴(kuò)展接口進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲器、程序存 儲器和 I/O 空間的配置。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮存儲映射地址、存儲器 容量和存儲器速度等； 通信接口的設(shè)計(jì)

26、； 電源和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)； 控制電路的設(shè)計(jì)，包括狀態(tài)控制、同步控制。 第四步：PCB 設(shè)計(jì)。 PCB 圖的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員既要熟悉系統(tǒng)的工作原理，還要清楚布線 工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖 2.2 就是應(yīng)用 protel 軟件所畫出的 PCB 圖 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 12 圖 2.2 PCB 圖設(shè)計(jì) 第五步：制板與焊接 這一步主要過程是根據(jù) PCB 圖來制作 PCB 板，然后再將元器件一一 焊在板子。 第六步：硬件調(diào)試。 硬件調(diào)試的過程就是將制成的板子與仿真器連接一起進(jìn)行仿真，看調(diào) 試結(jié)果是否與預(yù)期結(jié)果一致。 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 13 第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)

27、程序設(shè)計(jì)流程圖 圖 3.1(a)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖 圖 3.1(b) DSP/BIOS 配置圖 3.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 第一步：進(jìn)入 CCStudio 集成環(huán)境，新建一個(gè)工程文件，點(diǎn)擊 Project/New, 進(jìn)入如下圖所示環(huán)境，把工程命名為 bios_audio 即可。 第二步：進(jìn)入 DSP/BIOS 組件管理器中進(jìn)行 DSP 片上資源的設(shè)置，并將生 成的配置文件加到工程文件中去。點(diǎn)擊 File/New/DSP/BIOS Configuration 第三步：文件和一個(gè)空的主程序文件，需要加入 DSP/BIOS 運(yùn)行支持庫和 c 語言支持庫。 第四步：編寫主函數(shù)，實(shí)現(xiàn)所需要的功能，這一步是在上

28、面框架下完善主 程序文件，將 CPU 初始化，將 CSL 初始化，并使用 CSL 的 API 函數(shù)完成 對串口的讀寫操作，完成后的工程文件如圖所示。 創(chuàng) 建 工 程選 擇 BIOS配 置 模 板配 置 .cdb數(shù) 據(jù) 庫 文 件編 寫 主 程 序 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 14 3.3 軟件程序流程圖 圖 3.3(a) 程序流程圖 圖 3.3(b) 語音通信的實(shí)現(xiàn)流程 調(diào) 用 CSL_int()完 成 DP初 始 化調(diào) 用CSL_cfgInit()完成 MBP初 始 化調(diào) 用CSP_star0完成 AD5初 始 化準(zhǔn) 備 接 收 數(shù)據(jù) ？接 收 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 YNN

29、Y 開 始 語音通信的 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)流程 1） DSP 初始化完成對系 統(tǒng)時(shí)鐘和狀態(tài)寄存器等的設(shè)置； 2）McBSP 初始化完成對 McBSP 相應(yīng)寄存器的初始化； 3）調(diào)用 API 函數(shù)對 AD50 初始化 4）通過查詢方式，完成對 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 15 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 CCS 設(shè)置 第一步： 先在桌面上打開 Setup CCS 2 (C5000)進(jìn)入下圖所示界面，點(diǎn) 擊右邊的“Install a Device Driver” 。 圖 4.1 Setup CCS2(C5000)開始界面 2. 彈出對話框，在 CCS的安裝目錄中找到 drivers

30、找到相應(yīng)的設(shè)備。 圖 4.2(a) Select Device Driver File 對話框 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 16 圖 4.2(b) Device Driver 屬性設(shè)置 3.點(diǎn)擊“OK”按鈕，會發(fā)現(xiàn)在中的框中多了“tixds54X”這個(gè)設(shè)備，然后 點(diǎn)擊“Add To System” 出現(xiàn)“Board Properties”對話框。 圖 4.3 Board Properties 對話框 4. 在 Board下面的下拉菜單中選擇第二項(xiàng)“Auto-generate board data file with extra configuratic”，這里“Configu

31、ratic File”變成可見， 點(diǎn)擊“Browse” 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 17 圖 4.4 打開所需文件 5.在 CCS目錄中的 bin目錄中找到 wintech.cfg這個(gè)文件，選中打開，然 后點(diǎn)擊“Next”按鈕。出現(xiàn)下面的對話框后，將 I/O port 的 Value改成 0 x0。點(diǎn)擊“Next” 圖 4.5 I/O 端口設(shè)置 6.選中”TMS320C5400”點(diǎn)擊旁邊的“Add Single”按鈕，在右邊的框中 會出現(xiàn)“CPU_1” ，點(diǎn)擊“Next” 圖 4.6 添加 Single 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 18 7.在“startup GEL”中點(diǎn)擊右邊的

32、小按鈕 圖 4.7 startup GEL對話框 8.在打開對話框中選擇需要的文件。 4.8 選擇芯片 C5402 9.點(diǎn)“File”菜單中的“Save”存盤，然后退出，彈出對話點(diǎn)擊是，就會 啟動 CCS軟件。 編譯運(yùn)行無誤后，導(dǎo)入程序，最后點(diǎn)擊全速運(yùn)行，用一根數(shù)據(jù)線一端 插板子的 PHONE1端，另外一端接電腦，再用一副耳機(jī)插入板子的 PHONE2, 看是否能夠聽到電腦里放的歌曲。 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 19 4.2 調(diào)試遇到的問題及問題分析 (1)當(dāng)板子上電后，電源指示燈不亮，板子不能夠上電。 檢查電源的三個(gè)角，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)接地的管腳雖然是短路的，但是之間 還是有壓降的，解決方法將兩個(gè)接地的管

33、腳用一根線焊在一起發(fā)現(xiàn)上電后， 電源指示燈會亮，并且其他芯片的電壓正常，板子可以上電了。 (2)按下復(fù)位鍵后，復(fù)位指示燈不亮，并且 U5 的一些管腳電壓值不對。 這出現(xiàn)的問題是 CPLD 芯片沒有燒入程序進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)室?guī)熜值膸徒M 下，燒入程序后可以發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路有用，并且復(fù)位指示燈也亮了。CPLD 芯片的管腳電壓值也恢復(fù)正常。 (3)下載不了程序進(jìn)去。 這是整個(gè)課設(shè)中遇到的最大問題，一直沒有解決，出現(xiàn)這個(gè)問題，我 估計(jì)原因有以下幾點(diǎn)：DSP 芯片管腳焊接出現(xiàn)虛焊的問題；DSP 芯片有問 題，拿過來時(shí)就有問題；當(dāng)用示波器觀察晶振產(chǎn)生的波形，可以看到產(chǎn)生 的不是正弦波而是有失真，到 DSP 芯片輸出

34、也是一樣的結(jié)果，但是頻率為 10MHZ 沒有問題； (4)借用其他組的板子進(jìn)行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)用耳機(jī)可以聽到嘟嘟的聲音，但是 聽不到由電腦里放出的歌曲的聲音。 出現(xiàn)這個(gè)問題，第一反應(yīng)就是某些地方可能接觸不良，后來發(fā)現(xiàn)是 CPLD 芯片確實(shí)沒有接觸好，芯片和插槽之間沒有接觸好，當(dāng)用手指按住 時(shí)可以聽到歌曲聲。 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 20 結(jié) 束 語 這次課程設(shè)計(jì)主要是基于 DSP 的 BIOS 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)，主要是利用 TMS320C54xDSP 來實(shí)現(xiàn)音頻的輸入輸出，這和語音通信模塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 是一樣的，都是在 PHONE1 輸入音頻信號，用耳機(jī)看能否在 PHONE2 端

35、能否收到這些音頻信號。但是二者最大的不同之處在于：語音通信主要是 通過編程來實(shí)現(xiàn)的，而 DSP/BIOS 主要是通過 BIOS 這么一個(gè)操作系統(tǒng)來 完成的，可以發(fā)現(xiàn)用第二種方法程序明顯少了許多，只有一個(gè)主函數(shù) main(),然后通過調(diào)用 BIOS 里面的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)各種功能，而語音通信主要 是通過編寫一大堆程序來實(shí)現(xiàn)，麻煩而且易出錯(cuò)。一句話，DSP/BIOS 幫 組完成了各種進(jìn)程間的管理，主函數(shù) main 的作用被減弱，甚至可以為空 函數(shù)，但是不能不要。 雖然在本次課設(shè)過程中，雖然我們自己制作的板子沒有出結(jié)果，但是 還是受益匪淺，首先，在整個(gè)買元器件，制板的過程中讓我認(rèn)識了很多元 器件，也讓我見

36、識了許多元器件，比如:貼片 LED 燈，貼片晶振等，以前 只認(rèn)為有貼片電阻，貼片電容，但是這次讓我大開眼界啊。其次，在網(wǎng)上 買芯片的過程中，讓我發(fā)現(xiàn)光知道芯片的形狀不一定能夠買到自己需要的 芯片，因?yàn)檫€需要知道芯片的封裝，封裝不同，用起來也不相同，另外， 型號有一個(gè)字母不同，其差別相差萬里，不只是價(jià)格相差好大，而且用途 也非常大，例如在買芯片 TPS767D318QPWPRQ1 時(shí)，一個(gè)字母 Q 就相 差很大，有字母 Q 的是軍工專用，而且是耐高溫的，沒有的則是平常教學(xué) 用的。最后，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，讓我學(xué)到的最多的是 DSP/BIOS 的 相關(guān)知識，讓我對 BIOS 有了進(jìn)一步的了解，雖

37、然在上課過程中有提到這 方面的知識，但是當(dāng)時(shí)只是有一個(gè)大概的影響，通過這次課設(shè)讓我對這方 面的知識有了深刻的了解。 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 21 參 考 文 獻(xiàn) 1 鄒彥,DSP 原理與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2005 年 2張勇， CC+語言硬件程序設(shè)計(jì) :基于 TMS320C5000 系列 DSP 西安電子科技大學(xué)出版社 2003 年 3 http:/ 4http:/ 致 謝 在本次課設(shè)過程中，指導(dǎo)老師胡輝老師給予了我最大的支持，尤其是 在調(diào)試板子過程中，遇到了許多問題。當(dāng)時(shí)正值是心情最低落的時(shí)候，這 時(shí)胡輝老師過來給我開導(dǎo)，教育我制作板子的過程是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程， 在其中有一個(gè)步驟出現(xiàn)了錯(cuò)

38、誤就會出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，而且老師還告訴我們 制作板子不是一朝一夕的事情，需要耐心地調(diào)試，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，解決錯(cuò)誤的 過程，遇到問題不能夠急躁，需要耐心地找出問題的所在。另外，實(shí)驗(yàn)室 師兄也給予了我很大的幫助，調(diào)試過程中遇到問題，師兄能夠細(xì)心地幫忙 找出原因的所在，分析問題。遇到不懂的問題時(shí)，師兄能夠進(jìn)行詳細(xì)地解 答，讓我倍受感動。 同時(shí)，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程，同學(xué)們也給予了我很多幫助，例如在 買元器件時(shí)就是因?yàn)辄S建同學(xué)提供了很好的廠家，要不然買芯片都需要花 費(fèi)很長的一段時(shí)間。同時(shí)，在遇到問題時(shí)，同組的同學(xué)能夠積極參與討論， 解決問題，互相支持，互相鼓勵(lì)，才能夠走到今天，要不然真不知道自己 能不能堅(jiān)持下

39、來。所以在這里我要感謝我同組的同學(xué)給予我的幫助！ 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 22 附錄：源程序 main.c #include std.h #include stdarg.h #include bios_audiocfg.h extern MCBSP_Config mcbspCfg1; extern MCBSP_Handle hMcbsp1; int XDat; int RDat; Void main() CSL_init(); CSL_cfgInit(); MCBSP_start(hMcbsp1,MCBSP_XMIT_START|MCBSP_RCV_START,0 x30 0u); while(1) while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp1); RDat=MCBSP_read16(hMcbsp1); XDat=RDat; while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp1); MCBSP_write16(hMcbsp1,XDat); return; 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 23 附：原理圖 李新凱：基于 DSP的 BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 24