DSP技術(shù)及綜合實(shí)訓(xùn)12313107

1、企業(yè)學(xué)習(xí)-2（DSP技術(shù)及應(yīng)用綜合訓(xùn)練）報(bào)告專 業(yè)： 通信工程 班 級： 12通信1 姓 名： 陸振宇 學(xué) 號： 12313107 指導(dǎo)教師： 吳全玉、倪福銀 成 績： 江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015 年 09月 30日目 錄序言2第一章 DSP技術(shù)概述31.1 課程目的意義 31.2 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與步驟31.3 DSP前沿技術(shù)及其應(yīng)用4第二章 DSP 硬件部分設(shè)計(jì)62.1 硬件設(shè)計(jì)任務(wù)62.2 總體方案設(shè)計(jì)62.3 選用芯片介紹及其模塊電路原理圖設(shè)計(jì)72.4 其它電路原理圖設(shè)計(jì)82.5 PCB布線設(shè)計(jì)132.6 硬件設(shè)計(jì)小結(jié)14第三章 DSP軟件部分設(shè)計(jì)153.1 軟件設(shè)計(jì)任務(wù)

2、153.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖153.3 實(shí)驗(yàn)步驟163.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果16第四章 設(shè)計(jì)小結(jié)18參考文獻(xiàn) 19附錄 20序 言 一方面是Digital Signal Processing的縮寫，意思是數(shù)字信號處理，就是指數(shù)字信號理論研究。DSP另一方面是Digital Signal Processor，意思是數(shù)字信號處理器，就是用來完成數(shù)字信號處理的器件。數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字

3、信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。數(shù)字信號處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號處理密不可分。可以說，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的

4、理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。 最初的DSP器件只是被設(shè)計(jì)成用以完成復(fù)雜數(shù)字信號處理的算法。DSP器件緊隨著數(shù)字信號理論的發(fā)展而不斷發(fā)展。在20世紀(jì)60年代，數(shù)字信號處理技術(shù)才剛剛起步。60年代中期以后，快速傅里葉算法的出現(xiàn)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展大大促進(jìn)了DSP技術(shù)與器件的飛速發(fā)展。DSP器件的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：（1）1980年前后的雛形階段。（2）1990年前后的成熟階段。（3）2000年之后的完善階段 在設(shè)計(jì) DSP 系統(tǒng)之前，首先必須根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)、信號處理的要求，通?？捎脭?shù)據(jù)流程

5、圖、數(shù)學(xué)運(yùn)算序列、正式的符號或自然語言來描述。第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級語言的模擬。在完成第二步之后，接下來就可以設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)DSP系統(tǒng)，實(shí)時(shí)DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。DSP硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，就需要進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般借助于DSP開發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。系統(tǒng)的軟件和硬件分別調(diào)試完成后，就可以將軟件脫離開發(fā)系統(tǒng)而直接在應(yīng)用系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)然，DSP系統(tǒng)的開發(fā)，特別是軟件開發(fā)是一個(gè)需要反復(fù)進(jìn)行的過程，雖然通過算法模擬基本上可以知道實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能，但實(shí)際上模擬環(huán)境不可能做到與實(shí)時(shí)系統(tǒng)環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)必須考慮

6、算法是否能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行的問題。如果算法運(yùn)算量太大不能在硬件上實(shí)時(shí)運(yùn)行，則必須重新修改或簡化算法。DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。總的來說，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。不同的DSP應(yīng)用系統(tǒng)由于應(yīng)用場合、應(yīng)用目的等不盡相同，對DSP芯片的選擇也是不同的。第1章 DSP技術(shù)概述1.1 課程目的意義 本課程是一門以實(shí)踐為主的技術(shù)類專業(yè)選修課，課程的

7、教學(xué)目的是使學(xué)生了解DSP及DSP控制器的發(fā)展過程及其特點(diǎn)，使學(xué)生較熟練地在硬件上掌握DSP及DSP硬件器的結(jié)構(gòu)、各部件基本工作原理，在軟件上掌握DSP的指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)TMS320系列中1至2種DSP芯片的基本使用方法，并能重點(diǎn)利用DSP及DSP控制器設(shè)計(jì)典型的應(yīng)用系統(tǒng), 為今后從事相關(guān)設(shè)計(jì)與研究打下基礎(chǔ)。1.2 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與步驟 圖1-1 DSP典型系統(tǒng)的簡單框圖 先將輸入的模擬信號進(jìn)行帶限濾波和抽樣，在進(jìn)行A/D變換，將信號變換成數(shù)字比特流，經(jīng)DSP芯片處理后的數(shù)值樣值，再經(jīng)D/A變換成模擬樣值之后再進(jìn)行內(nèi)插和平滑濾波即可得到連續(xù)的模擬信號輸出。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理

8、，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的兩倍，其中抗混疊濾波的作用，就是將輸入的模擬信號中高于折疊頻率的分量濾除，以防止信號頻譜出現(xiàn)混疊/DSP芯片是系統(tǒng)的關(guān)鍵。（1）總體方案設(shè)計(jì) 在進(jìn)行DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)給出明確的設(shè)計(jì)任務(wù)，給出設(shè)計(jì)任務(wù)書。在設(shè)計(jì)任務(wù)書中應(yīng)將系統(tǒng)要達(dá)到的功能描述準(zhǔn)確、清楚；描述的方式可以是人工語言，也可以是流程圖或算法描述。之后將設(shè)計(jì)任務(wù)書轉(zhuǎn)化為量化的技術(shù)指標(biāo)。（2）軟件設(shè)計(jì)階段 軟件變成步驟如下：1） 用C語言、匯編語言或者兩種變成語言混合編寫程序,再把它們分別轉(zhuǎn)換成DSP的匯編語言并送到匯編語言匯編器進(jìn)行匯編,生成目標(biāo)文件.2） 將目標(biāo)文件送入連接器

9、進(jìn)行連接,得到可執(zhí)行文件.3） 將克制性文件掉如到調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試,檢查運(yùn)行結(jié)果是否正確.如果著呢宮闕進(jìn)入下一步;如果不正確則返回第一步.4） 進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換將代碼寫入EEPROM，并脫離仿真器進(jìn)行程序，檢查結(jié)果是否正確。如果不正確，返回上一步；如果正確，進(jìn)入下一步。5） 軟件調(diào)試，軟件調(diào)試借助DSP開發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。（3）硬件設(shè)計(jì)階段1） 設(shè)計(jì)硬件實(shí)現(xiàn)方案 硬件實(shí)現(xiàn)方案是指根據(jù)性能指標(biāo)、工期、成本等，確定最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案，并畫出硬件系統(tǒng)框圖。2） 器件的選型 除選擇DSP芯片外，一般還要考慮選擇A/D、D/A、內(nèi)存、電源、邏輯控制、通信、人機(jī)接口、總線等基本部件。

10、3） 原理圖設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)階段原理圖設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)必須清楚了解器件的使用和系統(tǒng)的開發(fā)，對于關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做仿真。4） PCB板設(shè)計(jì) PCB設(shè)計(jì)要求DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員既要熟悉系統(tǒng)工作原理，又要清楚布線工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。5） 軟、硬件調(diào)試 在采用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試時(shí)，如果沒有仿真器、且系統(tǒng)不復(fù)雜，則可借助一般的工具進(jìn)行調(diào)試。（4）系統(tǒng)集成 系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)分別調(diào)試完成之后，進(jìn)行系統(tǒng)集成。系統(tǒng)集成是將軟、硬件結(jié)合起來，并組合成樣機(jī)，在實(shí)際系統(tǒng)中運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)測試。1.3 DSP前沿技術(shù)及其應(yīng)用1.3.1前沿技術(shù)（1）努力向系統(tǒng)級集成DSP邁進(jìn)  縮小DSP芯片尺寸始終是DSP的

11、技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP多數(shù)基于RISC（精簡指令集計(jì)算）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進(jìn)DSP芯核，并將幾個(gè)DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。這樣的集成縮小了整機(jī)的體積，縮短了產(chǎn)品上市的時(shí)間，是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢。  （2） DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善  DSP的結(jié)構(gòu)主要是針對應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用優(yōu)化DSP設(shè)計(jì)以極大改進(jìn)產(chǎn)品的性能。多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)（SIMD）、超長指令字結(jié)構(gòu)（VLIM）、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)（Superscalar）、

12、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程（Multi-Threading）及可并行擴(kuò)展的超級哈佛結(jié)構(gòu)(SHARC)在新的高性能處理器中將占據(jù)主導(dǎo)地位2。 （3） 可編程DSP是主導(dǎo)產(chǎn)品  可編程DSP給生產(chǎn)廠商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠商可在同一個(gè)DSP平臺上開發(fā)出各種不同型號的系列產(chǎn)品，以滿足不同用戶的需求。同時(shí)，可編程DSP也為廣大用戶提供了易于升級的良好途徑。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多微控制器能做的事情，使用可編程DSP將做得更好更便宜。  （4）追求更高的運(yùn)算速度和進(jìn)一步降低功耗和幾何尺寸7  由于電子設(shè)備的個(gè)人化和客戶化趨勢，DSP必須追求更高更

13、快的運(yùn)算速度，才能跟上電子設(shè)備的更新步伐。同時(shí)由于DSP的應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到人們工作生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是便攜式手持產(chǎn)品對于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于進(jìn)一步降低功耗。按照CMOS的發(fā)展趨勢，依靠新工藝改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)，DSP運(yùn)算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。（5）定點(diǎn)DSP是主流  雖然浮點(diǎn)DSP的運(yùn)算精度更高，動(dòng)態(tài)范圍更大，但定點(diǎn)DSP器件的成本較低，對存儲器的要求也較低，而且耗電較省。因此，定點(diǎn)運(yùn)算的可編程DSP器件仍是市場上的主流產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前銷售的DSP器件中的80%以上屬于16位定點(diǎn)可編程DSP器件，預(yù)計(jì)今后的比重將逐漸增大。 （6）與可編程

14、器件結(jié)合  DSP的許多新應(yīng)用需要比傳統(tǒng)DSP處理器更加強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，設(shè)計(jì)者往往會(huì)借助PLD和FPGA來滿足他們?nèi)找嫣岣叩男盘柼幚硇枨?。與常規(guī)DSP器件相比，F(xiàn)PGA器件配合傳統(tǒng)的DSP器件可以處理更多信道，可在基站中用來實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)處理功能，滿足無線通信、多媒體等領(lǐng)域多功能和高性能的需要。 （7）DSP嵌入式系統(tǒng)9  DSP嵌入式系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)嵌入到應(yīng)用電子系統(tǒng)中的一種通用系統(tǒng)4。這種系統(tǒng)既具有DSP器件在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，又具有應(yīng)用目標(biāo)所需要的技術(shù)特征。在許多嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，既需要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨(dú)特優(yōu)勢的DSP，也需要在智能控制方面技高一籌

15、的微處理器(MCU)。因此，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺，將成為DSP技術(shù)發(fā)展的一種新潮流。1.3.2應(yīng)用領(lǐng)域 自從20世紀(jì)70年代末80年代初DSP芯片誕生以來，由于集成電路技術(shù)的發(fā)展和巨大的市場需求，DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。隨著DSP性能的不斷改善，在近20多年時(shí)間里，DSP芯片的應(yīng)用已經(jīng)從軍事、航空航天領(lǐng)域擴(kuò)大到信號處理、通信、雷達(dá)、消費(fèi)等許多領(lǐng)域2。目前，DSP芯片的價(jià)格越來越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。DSP芯片的應(yīng)用主要有：信號處理-如數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅立葉變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等；通信-如高速調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)

16、均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消、多路復(fù)用、傳真、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、可視電話、數(shù)字留言機(jī)等；語音-如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強(qiáng)、說話人辨認(rèn)、說話人確認(rèn)、語音郵件、語音存儲等；圖形/圖像-如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫、機(jī)器人視覺等；軍事-如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等；儀器儀表-如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等；自動(dòng)控制-如引擎控制、聲控、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等；醫(yī)療-如助聽器、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)等；家用電器-如高保真音響、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話/電視等。 DSP應(yīng)用廣泛，其主要應(yīng)用

17、市場為3C(Communication、Computer、Consumer-通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類)領(lǐng)域，合占整個(gè)市場需求的90%。 數(shù)字蜂窩電話是DSP最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。由于DSP具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，使得移動(dòng)通信的蜂窩電話重新崛起，并創(chuàng)造了一批諸如GSM、CDMA等全數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)。 在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不僅大幅度提高了傳輸速率，且具有接收動(dòng)態(tài)圖像能力。另外，可編程多媒體DSP是PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSL Modem為代表的高速通信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結(jié)合，使得高品位的音頻和視頻形式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。目前的硬盤空間相

18、當(dāng)大，這主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。預(yù)計(jì)在今后的PC機(jī)中，一個(gè)DSP即可完成全部所需的多媒體處理功能。DSP也是消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用于圖像處理的DSP，目前已形成一個(gè)品種不少的產(chǎn)品群。一種是JPEG標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理DSP；另一種是用于動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理的DSP。第2章 DSP 硬件部分設(shè)計(jì)2.1硬件設(shè)計(jì)任務(wù) DSP 最小系統(tǒng)是由滿足DSP運(yùn)行的最小硬件組成，包括電源電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，JTAG 接口電路，電平轉(zhuǎn)換電路等。具體設(shè)計(jì)的DSP芯片設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)要求如下：要求： 1. DSP芯片選擇TMS

19、320VC5509 外設(shè)擴(kuò)展部分: (1) 一片4位數(shù)碼管 （TMS320VC5509） (2)擴(kuò)展兩片AIC23B來擴(kuò)展A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口電路 (3) 擴(kuò)展1片F(xiàn)LASH芯片AM29LV400B (4) 擴(kuò)展1個(gè)USB接口電路 2.提高部分：在必選題的基礎(chǔ)上，可多加其它選題的外設(shè)功能。 3. 請運(yùn)用Protel或者其他軟件完成最小系統(tǒng)的schematic原理圖及PCB布線圖。 4.設(shè)計(jì)完成，根據(jù)規(guī)范格式撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，并附上布線3D效果截圖，器件物料表BOM等。2.2總體方案設(shè)計(jì) 本次硬件電路設(shè)計(jì)大體方案設(shè)計(jì)如下： 最小系統(tǒng)框圖如下TMS320VC5509電源電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路JTAG接

20、口鍵盤和LED控制狀態(tài)指示電路圖2-1 DSP最小系統(tǒng)框圖2.3選用芯片介紹及其模塊電路原理圖設(shè)計(jì)2.3.1主芯片為TMS320C5509 C5509有32×16bit指令緩沖隊(duì)列，可實(shí)現(xiàn)高效的塊循環(huán)操作；兩個(gè)17×17bit的MAC單元，可在單周期內(nèi)執(zhí)行兩次MAC操作；1個(gè)40bit的ALU、1個(gè)40bit的桶型移位器，4個(gè)40bit的累加器可執(zhí)行比C54系列DSP更高效的算術(shù)運(yùn)算，在400MHz的晶振驅(qū)動(dòng)下，可達(dá)到800MIPS的性能。以44.1kHz采樣率的MP3數(shù)據(jù)流為例，對128kbit/s數(shù)據(jù)率的MP3數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼?；舴蚵獯a、IMDCT、子帶合成等運(yùn)算模塊共需

21、消耗1.3MIPS的CPU資源，對于平均每秒必須解碼44.6幀數(shù)據(jù)來講，總運(yùn)算量為44.6×1.357.98MIPS，C5509完全可以滿足此速度要求。 C5509還具有128K×16bit的片上RAM，其中包括64KB的DARAM、192KB的SARAM和64KB的片上ROM。與眾多TMS320系列DSP處理器一樣，C5509采用了哈佛結(jié)構(gòu)，共有12組獨(dú)立總線，其中包括3組數(shù)據(jù)讀總線、2組數(shù)據(jù)寫總線、5組數(shù)據(jù)地址總線、1組程序讀總線和1組程序地址總線，這些總線并行地為各個(gè)計(jì)算單元提供指令和操作碼，從而為高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算提供了有力的保障。  圖2-2 TMS320V

22、C5509引腳圖2.4其它電路原理圖設(shè)計(jì)1.電源模塊 C55x數(shù)字信號處理器電源包括內(nèi)核電源和外部接口電源，其外部接口電源為3.3V，內(nèi)核則根據(jù)型號不同而采用了不同電壓。由于C55x處理器大多應(yīng)用于低功耗場合，因此電源電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意電源的轉(zhuǎn)換效率和電路的復(fù)雜程度，而高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換電路則十分適合這種應(yīng)用。 TPS54110能夠提供1.5A的連續(xù)電流輸出，其輸出電壓可調(diào)，電壓輸出范圍覆蓋0.93.3V，能夠較好的滿足C55x處理器的供電要求，圖3-1給出采用TPS54110實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換的電路原理圖。圖2-3 電源模塊圖2.時(shí)鐘電路模塊任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是

23、時(shí)鐘電路?，F(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。圖2-4 時(shí)鐘電路模塊圖3.JTAG仿真模塊 JTAG 仿真器也稱為 JTAG 調(diào)試器，是通過 ARM 芯片的 JTAG 邊界掃描口進(jìn)行調(diào)試的設(shè)備。 JTAG 仿真器比較便宜，連接比較方便，通過現(xiàn)有的 JTAG 邊界掃描口與 ARM CPU 核通信，屬于完全非插入

24、式 ( 即不使用片上資源 ) 調(diào)試，它無需目標(biāo)存儲器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口，而這些是駐留監(jiān)控軟件所必需的。另外，由于 JTAG 調(diào)試的目標(biāo)程序是在目標(biāo)板上執(zhí)行，仿真更接近于目標(biāo)硬件，因此，許多接口問題，如高頻操作限制、 AC 和 DC 參數(shù)不匹配，電線長度的限制等被最小化了。使用集成開發(fā)環(huán)境配合 JTAG 仿真器進(jìn)行開發(fā)是目前采用最多的一種調(diào)試方式。圖2-5 JTAG仿真模塊4.復(fù)位電路模塊 在系統(tǒng)上電過程中，如果電源電壓還沒有不穩(wěn)定，這時(shí)DSP進(jìn)入工作狀態(tài)可能造成不可預(yù)知的后果，甚至造成硬件的損壞，解決這個(gè)問題的方法就是DSP在上電過程中保持復(fù)位狀態(tài)，因此有必要在系統(tǒng)中加入上電復(fù)位電路，

25、上電復(fù)位電路的作用可以保證上電可靠，并在用戶需要時(shí)實(shí)現(xiàn)手工復(fù)位。圖2-6 復(fù)位電路模塊5.數(shù)碼管電路模塊 一共12個(gè)引腳，4個(gè)位選，8個(gè)段選。從上面一排左邊第一引腳開始，按順時(shí)針順序依次往下遍歷所有引腳。 7：左邊數(shù)起第4個(gè)數(shù)碼管的位選擇端 8：g9：c 10：小數(shù)點(diǎn)dp 11：d 12：e1：左邊第1個(gè)數(shù)碼管的位選擇端 2：a   3：f   4：左邊數(shù)起第2個(gè)數(shù)碼管的位選擇端5：左邊數(shù)起第3 個(gè)數(shù)碼管的位選擇端 6：b 圖2-7 4位數(shù)碼管電

26、路模塊6.兩片AIC23B來擴(kuò)展A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口電路模塊 A/D是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字型號，D/A是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的意思。數(shù)模轉(zhuǎn)換就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬量。與數(shù)模轉(zhuǎn)換相對應(yīng)的就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換是數(shù)模轉(zhuǎn)換的逆過程。接下來我們將從轉(zhuǎn)換器的分類，技術(shù)指標(biāo)，模數(shù)變換的方法以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參數(shù)等這幾方面來介紹數(shù)模轉(zhuǎn)換。圖2-8 A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口電路模塊7.FLASH芯片AM29LV400B電路模塊 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，DSP芯片得到了極大的發(fā)展。芯片的處理速度越來越快，片內(nèi)存儲器的容量越來越大。但是僅靠DSP的片內(nèi)存儲器有時(shí)不能滿足某些需要存儲大量程序和數(shù)

27、據(jù)的DSP處理系統(tǒng)，這就需要擴(kuò)展外部存儲器。Flash存儲器讀取數(shù)據(jù)與一般的存儲器類似,可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)讀取,讀出的速度也很快。而Flash存儲器的寫操作則和一般的存儲器有所不同,對于讀寫操作，F(xiàn)LASH芯片在復(fù)位和命令操作出錯(cuò)后均返回讀模式，只要輸出使能信號OE#，片選信號CE#于低電平，即可將地址總線上對應(yīng)地址存儲單元的數(shù)據(jù)送出。圖2-9 AM29LV400B電路模塊8.USB接口電路 由于多媒體技術(shù)的發(fā)展對外設(shè)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸率有了更高的要求，因此,USB總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它支持各種PC與外設(shè)之間的連接，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)字多媒體集成。Usb為計(jì)算機(jī)外設(shè)輸入輸出提供了新的標(biāo)準(zhǔn)。他使設(shè)備具有熱插拔

28、，即插即用，自動(dòng)配置的能力，并標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備連接。Usb的級聯(lián)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大大擴(kuò)充了外設(shè)數(shù)量，使用外設(shè)更加便捷，快速。圖2-10 USB接口電路模塊2.5 PCB布線設(shè)計(jì) 利用Altium分別完成了電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等外設(shè)電路的繪制，完成了最小系統(tǒng)的schematic原理圖，并生成了PCB圖、PCB板及3D效果圖。圖2-11 schematic原理圖圖2-12 PCB封裝圖圖2-13 3D效果圖2.6硬件設(shè)計(jì)小結(jié) 在一周的硬件設(shè)計(jì)中，首先對于芯片資料的獲取。硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是要查找所使用的芯片的資料，包括芯片的功能、管腳及其定義、封裝等等。因?yàn)槲覀兯檎业降男酒Y料幾乎都是英文資料，而且

29、涉及的專業(yè)詞語較多，翻譯比較困難。但是要想畫出一張完整的schematic原理圖，主要還是要了解各個(gè)模塊的功能，與軟件結(jié)合起來，然后形成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我們需要的功能。第3章 DSP 軟件部分設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)任務(wù) 簡易音樂噴泉設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：選擇一首音樂，利用蜂鳴器，進(jìn)行播放，同時(shí)利用液晶設(shè)計(jì)噴泉，顯示音樂的頻率變化。通過按鍵1，作為開始/停止鍵，另外七個(gè)鍵，作為七個(gè)音調(diào)（選用C調(diào)）。提高部分： 1.能運(yùn)用LED燈，根據(jù)音樂的演奏顯示LED的變化。 2.根據(jù)相關(guān)內(nèi)容自由發(fā)揮設(shè)計(jì)。3.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖圖3-1 程序設(shè)計(jì)流程圖設(shè)計(jì)思路： （1）要用按鍵來控制，就需要引入選擇語句來實(shí)現(xiàn)每個(gè)

30、按鍵的功能，根據(jù)不同的按鍵跳轉(zhuǎn)不同的功能模塊，引入相關(guān)的按鍵寄存器MCTRKEY，CTRCLKEY；（2）要實(shí)現(xiàn)LCD12864顯示，引入相關(guān)的頭文件和庫文件.lib；（3）為實(shí)現(xiàn)按鍵控制LCD12864的顯示，同時(shí)控制蜂鳴器的鳴叫的時(shí)長和頻率，即在按鍵按下之后進(jìn)入相應(yīng)模塊應(yīng)同時(shí)調(diào)用，顯示模塊和音樂模塊。（4）第八個(gè)按鍵控制暫停和開始，這就需要有一個(gè)中斷來實(shí)現(xiàn)。 主要用到的器件有：ICETEK-VC5509-A、LCD液晶顯示屏、鍵盤按鍵、蜂鳴器、計(jì)算機(jī)CCS開發(fā)軟件，字模軟件等。3.3 實(shí)驗(yàn)步驟 1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備： 連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備：將ICETEK-CTR板的供電電源開關(guān)撥動(dòng)到“開”的位置。 2.設(shè)

31、置Code Composer Studio 2.21在硬件仿真(Emulator)方式下運(yùn)行 3.啟動(dòng)Code Composer Studio 2.21：選擇菜單DebugReset CPU。 4.打開工程文件： 工程目錄：C:ICETEKVC5509AS60VC5509AS60Lab0404-keyKey.pjt。 瀏覽LCD.c 文 件的內(nèi)容，理解各語句作用。 5.編譯并下載程序。 6.運(yùn)行程序觀察結(jié)果。 7.結(jié)束程序運(yùn)行，退出CCS。3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）軟件成果開機(jī)音樂噴泉界面，下方有三個(gè)階梯的樓梯，然后從下方正中間徐徐出現(xiàn)我的班級學(xué)號和姓名，接下來，小小星星在四個(gè)邊上按照邊框向前跳動(dòng)

32、，然后通過七個(gè)按鍵，表示1234567七個(gè)簡譜，并且LED燈的數(shù)目隨簡譜變化，根據(jù)發(fā)音有適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)波浪顯示，第八個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)暫停/開始功能，蜂鳴器播放簡譜小星星。圖3-2 開始界面圖3-3 歌曲名字圖3-4 放歌界面和LED變化（2）軟件成果分析通過取模軟件取出自己想要的字模，將字模編碼放在數(shù)組中，需要顯示的時(shí)候直接調(diào)用對應(yīng)數(shù)組即可顯示想要的字符。通過按鍵控制七位簡譜的輸出和開始暫停功能。并且實(shí)現(xiàn)了簡譜逐漸消失，逐漸出現(xiàn)的效果，加上LED燈的變化讓小星星演奏的栩栩如生。第4章 設(shè)計(jì)小結(jié) 三周的DSP課程實(shí)訓(xùn)過過去了，我們深入地了解了DSP的概念，它就是數(shù)字信號處理，是一種專門為實(shí)時(shí)、快速實(shí)現(xiàn)各種

33、數(shù)字信號處理算法而設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。實(shí)訓(xùn)前幾天主要是軟件部分的設(shè)計(jì)，做了很多小實(shí)驗(yàn)，通過的已有程序的分析和修改，再與實(shí)驗(yàn)箱連接，實(shí)現(xiàn)我們要求的各種功能。但這些實(shí)驗(yàn)知識為我們后面的大實(shí)驗(yàn)軟件部分做鋪墊，只有把這些都搞懂了，然后進(jìn)行拼接，才能編寫后面的程序。后來是硬件部分的設(shè)計(jì)，首先了解各模塊的功能和原理，把各個(gè)基本模塊設(shè)計(jì)好后再設(shè)計(jì)自己所選題目的功能。畫圖的布局也很重要，通過查找資料才知道原理圖的布局也有這么多學(xué)問。此次課程設(shè)計(jì)硬件與軟件相結(jié)合，考察了我們繪制電路圖和編程的能力，雖然我們所編寫的程序是在原有程序例程的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，但這其中也遇到了不少問題，在老師的精心指導(dǎo)和幫助下

34、，我們先學(xué)會(huì)了對程序的注釋，這樣既有助于我們隊(duì)程序的理解和創(chuàng)新，同時(shí)也培養(yǎng)了我們良好的編程習(xí)慣。雖然這一過程花了很大一部份時(shí)間，但只有扎實(shí)的基礎(chǔ)，才可以為以后的創(chuàng)新奠定了良好的基礎(chǔ)。這次的實(shí)訓(xùn)創(chuàng)造了一個(gè)很好的對數(shù)字信號處理認(rèn)識的平臺。為了能夠讓自己在臨近畢業(yè)，擇業(yè)就業(yè)之際多學(xué)點(diǎn)東西，多多的充實(shí)自己，在實(shí)訓(xùn)期間，我認(rèn)真聽講，積極參與討論。加深了我對數(shù)字信號處理課程的理解和把握。通過實(shí)踐，我深刻的體會(huì)的沒有實(shí)踐的學(xué)習(xí)根本就是紙上談兵，沒什么用處，但一旦我們把所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，不但可以彌補(bǔ)以前理論學(xué)習(xí)的漏洞，還可以培養(yǎng)動(dòng)手能力，培養(yǎng)自己的專業(yè)興趣。雖然時(shí)間只有短短的兩周，但我們每個(gè)人都是收益

35、匪淺。不管是從專業(yè)技能來說，還是學(xué)習(xí)做事方式來說，對我們以后走上工作崗位有很大幫助。參考文獻(xiàn)1. 李莉主編，王沛、俞玉蓮、常寧編著，數(shù)字信號處理原理和算法實(shí)現(xiàn)，清華大學(xué)出版社，2010.2。2. 汪春梅等編，TMS320C5000DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)例（“十五”國家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目），電子工業(yè)出版社，2004。3. 方勇，數(shù)字信號處理原理與實(shí)踐，清華大學(xué)出版社，2006.3第1版。4. 張延華，姚林泉，郭瑋，數(shù)字信號處理基礎(chǔ)與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2第1版。5. 王彥平，任延群，危勝軍.Protel 99電路設(shè)計(jì)指南M.北京：清華大學(xué)出版社，2000年.6. 董志剛.Prote

36、l 99SE印制電路板設(shè)計(jì)教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年.附錄V：軟件程序#include "myapp.h"/頭文件#include "ICETEK-VC5509-EDU.h"#include "scancode.h"#include "LCD.h"#include <stdlib.h>#include <cstdlib>/定義指示燈寄存器地址和寄存器類型#define CTRSTATUS (*(unsigned int *)0x600800)/port8000#define C

37、TRLED (*(unsigned int *)0x600802)/port8004#define MCTRKEY (*(unsigned int *)0x602802)/port8005#define CTRCLKEY (*(unsigned int *)0x600803)/port8006/定義定時(shí)器的寄存器 ioport unsigned int *tim0; ioport unsigned int *prd0; ioport unsigned int *tcr0; ioport unsigned int *prsc0; void InitMcBSP();unsigned int uWo

38、rk1,uWork2;/定義變量unsigned int i;unsigned int nScreenBuffer30*128; /30*128為屏幕分辨率unsigned int CCC8=0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00;/燈的數(shù)量 unsigned int str116=/空白0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff;unsigned int str11=/張華0

39、x0102,0x03F2,0x4112,0x8112,0x7F1E,0x0000,0x0080,0x4080,0xFFFF,0x40A0,0x2390,0x0C88,0x1086,0x6084,0x2080,0x0000,0x0020,0x0410,0x0408,0x05FC,0x0403,0x0402,0x0410,0xFF10,0x047F,0x0488,0x0488,0x0484,0x0486,0x04E4,0x0400,0x0000,;unsigned int str12=/123131290x0000,0x2010,0x2010,0x3FF8,0x2000,0x2000,0x0000

40、,0x0000,0x0000,0x3070,0x2808,0x2408,0x2208,0x2188,0x3070,0x0000,0x0000,0x1830,0x2008,0x2088,0x2088,0x1148,0x0E30,0x0000,0x0000,0x2010,0x2010,0x3FF8,0x2000,0x2000,0x0000,0x0000,0x0000,0x1830,0x2008,0x2088,0x2088,0x1148,0x0E30,0x0000,0x0000,0x2010,0x2010,0x3FF8,0x2000,0x2000,0x0000,0x0000,0x0000,0x307

41、0,0x2808,0x2408,0x2208,0x2188,0x3070,0x0000,0x0000,0x00E0,0x3110,0x2208,0x2208,0x1110,0x0FE0,0x0000,;unsigned int str13=/通信一班0x4040,0x2041,0x1FC6,0x2000,0x4000,0x5FF2,0x4252,0x4252,0x4256,0x5FFA,0x4A5A,0x5256,0x4FF2,0x4000,0x4000,0x0000,0x0080,0x0040,0x0030,0x7FFC,0x0007,0x000A,0x7EA8,0x22A8,0x22A9,

42、0x22AE,0x22AA,0x22A8,0x7EA8,0x0008,0x0008,0x0000,0x0000,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x0080,0x00C0,0x0080,0x0000,0x1042,0x1042,0x0FFE,0x8842,0x4942,0x20E0,0x1800,0x07FF,0x2000,0x2042,0x2042,0x3FFE,0x2042,0x2042,0x2042,0x0000; unsigned int str1416=/小0x0

43、000,0x0800,0x0400,0x0200,0x0180,0x4060,0x8000,0x7FFF,0x0000,0x0020,0x0040,0x0080,0x0100,0x0600,0x0000,0x0000;unsigned int str1016=/星0x4800,0x4400,0x4BBE,0x492A,0x492A,0x492A,0x492A,0x7FEA,0x492A,0x492A,0x492A,0x4D2A,0x49BF,0x6102,0x4000,0x0000;unsigned int str1516=/動(dòng)0x0820,0x1C24,0x0B24,0x08E4,0x082

44、6,0x8A34,0x4C20,0x3010,0x0C10,0x03FF,0x4010,0x8010,0x4010,0x3FF8,0x0010,0x0000;unsigned int str1616=/態(tài)0x0104,0x2104,0x1C84,0x0084,0x3C44,0x4024,0x4254,0x4C8F,0x4014,0x4024,0x7044,0x0444,0x0884,0x3186,0x0084,0x0000;unsigned int str1716=/音0x0040,0x0040,0x0044,0xFF44,0x494C,0x4974,0x4945,0x4946,0x4944,

45、0x4964,0x495C,0xFFC6,0x0144,0x0060,0x0040,0x0000;unsigned int str1816=/樂0x0000,0x4080,0x20C0,0x10BC,0x0C84,0x4084,0x8084,0x7FF4,0x0082,0x0082,0x0483,0x0882,0x3080,0x60C0,0x0080,0x0000;unsigned int str1916=/噴0x0000,0x1FFC,0x0804,0x0804,0x1FFE,0x8014,0x9F92,0x40BA,0x2092,0x1E97,0x0092,0x20BA,0x5FD3,0x

46、C09A,0x0010,0x0000;unsigned int str2016=/泉0x4000,0x4200,0x2200,0x12FE,0x0A92,0x4692,0x8093,0x7F92,0x0292,0x0492,0x0892,0x14FF,0x2202,0x6300,0x2000,0x0000;void display1()/顯示律動(dòng)的條紋2層LCDPutCString(str1,10,15,1,3);LCDPutCString(str1,10,0,1,3);void display2()/3層LCDPutCString(str1,35,30,1,3);LCDPutCString(

47、str1,35,15,1,3);LCDPutCString(str1,35,0,1,3);void display3()/4層LCDPutCString(str1,60,45,1,3);LCDPutCString(str1,60,30,1,3);LCDPutCString(str1,60,15,1,3);LCDPutCString(str1,60,0,1,3);void display4()/5層LCDPutCString(str1,85,60,1,3);LCDPutCString(str1,85,45,1,3);LCDPutCString(str1,85,30,1,3);LCDPutCStr

48、ing(str1,85,15,1,3);LCDPutCString(str1,85,0,1,3);void display5()/6層LCDPutCString(str1,110,75,1,3);LCDPutCString(str1,110,60,1,3);LCDPutCString(str1,110,45,1,3);LCDPutCString(str1,110,30,1,3);LCDPutCString(str1,110,15,1,3);LCDPutCString(str1,110,0,1,3);void display6()/7層LCDPutCString(str1,135,90,1,3)

49、;LCDPutCString(str1,135,75,1,3);LCDPutCString(str1,135,60,1,3);LCDPutCString(str1,135,45,1,3);LCDPutCString(str1,135,30,1,3);LCDPutCString(str1,135,15,1,3);LCDPutCString(str1,135,0,1,3);void display7()/8層LCDPutCString(str1,160,105,1,3);LCDPutCString(str1,160,90,1,3);LCDPutCString(str1,160,75,1,3);LC

50、DPutCString(str1,160,60,1,3);LCDPutCString(str1,160,45,1,3);LCDPutCString(str1,160,30,1,3);LCDPutCString(str1,160,15,1,3);LCDPutCString(str1,160,0,1,3); void main()int nWork;/定義變量int i,j,k,x,y,color;/*寫點(diǎn)到屏幕de輸入?yún)?shù)坐標(biāo)值(x,y)和顏色， 色0消點(diǎn),1畫點(diǎn),2異或畫點(diǎn)(x,y,color)*/ unsigned int uWork,* pWork; /定義變量 PLL_Init(12);

51、/初始化DSP運(yùn)行時(shí)鐘SDRAM_init();/ 初始化EMIF接口(DSP擴(kuò)展片外資源的主要接口)InitMcBSP();CTRLED=0xff;CTRSTATUS=0x88;CTRSTATUS=8;CTRSTATUS=0x88;CTRSTATUS=8;CTRGR=8;/BUZZE=1 打開蜂鳴器, 見ICETEK-CTR的全局控制寄存器描述LCDTurnOff();/清屏 LCDSetScreenBuffer(nScreenBuffer);/將屏幕緩沖區(qū)地址指針作為參數(shù)for( uWork=0,pWork=nScreenBuffer;uWork<30*128;uWork+,pWork+ )(*pWork)=0;LCDSetDelay(1);LCDTurnOn();/打開顯示LCDCLS(); / 清屏幕 for ( nWork=0;nWork<nMusicNumber;nWork+ )/設(shè)置合適的音長和音高 musicnWork0*=10; musicnWork1*=3; musicnWork1/=12; InitInterrupt();/初始化中斷TIME_init();/初始化定時(shí)器 x=0;y=0;color=1;/起點(diǎn)的坐標(biāo)for(j=0;j<4;j+)/在左下角畫階梯狀曲線 for(i=0;i<14;i+) LCD