DSP課程設(shè)計(jì)AD

1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系DSP原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：基于TMS320F2812 DSP處理器的信號(hào)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 號(hào)： 101308205 姓 名： 韓 紅 印 專 業(yè)： 電子信息工程 設(shè)計(jì)日期： 2013年6月8 日 指導(dǎo)老師： 陳 宇 老 師 1、 引言串行外設(shè)接口（SPI Serial Peripheral Interface）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，最早由Motorola公司推出，SPI是一種告訴、全雙工、同步的通信總線，信號(hào)線集束在芯片只用到4根管腳，既節(jié)省芯片管腳資源，又便于PCB布局。SPI接口以串行方式建立微處理器與外圍設(shè)備之間的信息通信，主要應(yīng)

2、用對(duì)象有AD轉(zhuǎn)換器、EEPROM、FLASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及數(shù)字信號(hào)處理器等，本設(shè)計(jì)就SPI接口在AD轉(zhuǎn)換器方面的的應(yīng)用，并結(jié)合數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD7303和TMS320F2812內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行展開有關(guān)討論，并對(duì)正弦信號(hào)波形進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換性能進(jìn)行必要的分析、處理。2、 設(shè)計(jì)目的及要求1、編寫串行外設(shè)接口SPI的驅(qū)動(dòng)程序；2、了解數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本操作，設(shè)計(jì)基于數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7303的正弦信號(hào)發(fā)生電路；3、編寫TMS320F2812利用SPI接口驅(qū)動(dòng)AD7303輸出正弦信號(hào)波形的應(yīng)用程序。4、熟悉CCS集成開發(fā)環(huán)境的使用，能對(duì)程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；5、熟悉SPI外設(shè)接口的相關(guān)知識(shí)，能通過SPI

3、接口與外圍電路（芯片）進(jìn)行通信。3、 總體設(shè)計(jì)4.1硬件部分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換操作的應(yīng)用基礎(chǔ) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC)基本上是一個(gè)比例上的問題，即由ADC產(chǎn)生的數(shù)字值跟輸入模擬量與轉(zhuǎn)換器量程的比值有關(guān)的。利用專用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出的功能。在EXPIV型實(shí)驗(yàn)箱上，使用的是AD7303數(shù)模芯片，它可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)換2路模擬信號(hào)數(shù)出，并有8位精度（8位電壓輸出DAC），采用+2.7V至+5.5V單電源供電，DA轉(zhuǎn)換時(shí)間1.2s。其控制方式較為簡(jiǎn)單：首先將需要轉(zhuǎn)換的數(shù)值及控制指令同時(shí)通過SPI總線傳送到AD7303上相應(yīng)寄存器，經(jīng)過一個(gè)時(shí)間延遲，轉(zhuǎn)換后的模擬量就從AD7303輸出引腳輸

4、出。4.1.2 AD7303簡(jiǎn)介AD7303是一款雙通道、8位電壓輸出DAC，采用+2.7 V至+5.5 V單電源供電。它內(nèi)置片內(nèi)精密輸出緩沖，能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌輸出擺幅。這款器件采用多功能三線式串行接口，能夠以最高30MHz的時(shí)鐘速率工作，并與QSPI（隊(duì)列穿行外設(shè)接口）、SPI（串行外設(shè)接口）、MICROWIRE（導(dǎo)電帶）以及數(shù)字信號(hào)處理器接口標(biāo)準(zhǔn)兼容。串行輸入寄存器為16位，其中高8位用作DAC的數(shù)據(jù)位，其余低8位組成一個(gè)控制寄存器。圖4-1-1 AD7303的芯片結(jié)構(gòu)框圖圖4-1-2 AD7303的芯片外觀結(jié)構(gòu)及尺寸信息圖4-1-3 AD7303 的模擬輸出表圖4-1-4 AD7303 的

5、移位寄存器的控制位（高八位）和數(shù)據(jù)位（低八位）圖4-1-5 AD7303 的移位寄存器的位定義和設(shè)置4.1.3 應(yīng)用AD7303的DAC電路設(shè)計(jì)圖4-1-6 AD7303芯片與TMS320F2812芯片的SPI接口連接圖4-1-7 AD7303通道A模擬信號(hào)調(diào)理電路圖4-1-8 AD7303通道B模擬信號(hào)調(diào)理電路4.2 軟件部分4.2.1 程序流程圖無限循環(huán)處理器上電復(fù)位CPU及串行外設(shè)接口初始化產(chǎn)生128個(gè)點(diǎn)的正弦信號(hào)波形按AD7303輸入移位寄存器的位定義，傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換雙路波形輸出4.2.2 在CCS集成開發(fā)環(huán)境下新建工程（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備設(shè)置軟件仿真模式，啟動(dòng)CCS3.3，并設(shè)置成

6、軟件仿真狀態(tài)。如圖4-2-1、圖4-2-2、圖4-2-3、圖4-2-4。圖4-2-1 CCS3.3 Simulator/Emulator設(shè)置圖4-2-2 CCS3.3設(shè)置成Simulator模式圖4-2-3圖4-2-4 CCS3.3界面（2）建立新工程圖4-2-5 設(shè)置工程名稱圖4-2-6 添加Example_281x_da.c文件到工程圖4-2-7 添加DSP281x_Headers_nonBIOS.cmd文件到工程圖4-2-8 添加DSP281x_GlobalVariableDefs.c文件到工程圖4-2-9 添加F2812_EzDSP_RAM_lnk.cmd文件到工程圖4-2-10 添加

7、DSP281x_DefaultIsr.c、DSP281x_PieCtrl.c、DSP281x_PieVect.c、DSP281x_Spi.c、DSP281x_SysCtrl.c文件到工程圖4-2-11 添加DSP281x_CodeStartBranch.asm文件到工程圖4-2-12 打開Example_281x_da.c（3）對(duì)Project下的Build Options進(jìn)行如圖4-2-13到圖4-2-23的操作.圖4-2-13 編譯器基本設(shè)置圖4-2-14 編譯器高級(jí)設(shè)置圖4-2-15 編譯器反饋信息設(shè)置圖4-2-16 目錄填寫“C:my fir projectsine waveDebug

8、”圖4-2-17 編譯器匯編設(shè)置圖4-2-18 編譯器的解析設(shè)置圖4-2-19 填入“C：my fir projectsine waveDSP281x_headersinclude;C：my fir projectsine waveDSP281x_commoninclude”圖4-2-20 編譯器診斷項(xiàng)設(shè)置圖4-2-21鏈接器的基本設(shè)置圖4-2-22 庫(kù)文件搜索路徑“C：my fir projectsine waveDSP281x_headersinclude”包含到庫(kù)文件“rts2800_ml.lib”圖4-2-23 鏈接器高級(jí)設(shè)置（4）執(zhí)行“File”下的“Load Program”操作，

9、如下圖4-2-24和圖4-2-25。圖4-2-24 執(zhí)行“File/Load Program”圖4-2-25 執(zhí)行“File/Load Program”結(jié)果（5）執(zhí)行“Graph”的“Time/Frequency”操作，如圖4-2-26、圖4-2-27和圖4-2-28。圖4-2-26 執(zhí)行“Graph”的“Time/Frequency”操作圖4-2-27 執(zhí)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置（時(shí)域）圖4-2-28 執(zhí)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置（頻域）（6）設(shè)置斷點(diǎn)，生成波形圖4-2-29 設(shè)置斷點(diǎn)在Simulator環(huán)境下觀察信號(hào)的時(shí)域及FFT Magnitude波形圖4-2-30 生成的正弦波形圖4-2-31 時(shí)域正弦波圖

10、4-2-32 對(duì)正弦波進(jìn)行快速傅里葉變換后的頻域波形4.2.4 程序清單;* CPU類型 : DSP TMS320F2812 ;* 軟件環(huán)境 : CCS3.3;* 接線說明 : 1、F2812CPU板的JUMP1的2和3腳短接，JUMP2的1和2腳短接；;* 2、實(shí)驗(yàn)箱底板的開關(guān)K9撥到右側(cè)，選擇CPU2.;* 測(cè)試現(xiàn)象 : 設(shè)置好CCS的環(huán)境，打開本工程，編譯、下載、運(yùn)行。;* 利用示波器觀察實(shí)驗(yàn)箱DA單元的二號(hào)孔"輸出1"有正弦波輸出。*/ /*頭文件*/#include "DSP281x_Device.h" / DSP281x Headerfile

11、 Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File#include "math.h"#define pi 3.1415926unsigned int curve128; unsigned int curve1128; unsigned int curve2128;/ Prototype statements for functions found within this file.void spi_init(void);void delay(void); v

12、oid main(void) int i,p,data;/ Step 1. Initialize System Control:/ PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks/ This example function is found in the DSP281x_SysCtrl.c file. InitSysCtrl();/ Step 2. Initalize GPIO: / This example function is found in the DSP281x_Gpio.c file and/ illustrates how to set the

13、 GPIO to it's default state./ InitGpio(); / Skipped for this example / Setup only the GP I/O only for SPI functionality EALLOW; GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x000F;/ Select GPIOs to be SPI pins / Port F MUX - x000 0000 0000 1111 EDIS;/ Step 3. Clear all interrupts and initialize PIE vector table:/ Dis

14、able CPU interrupts DINT;/ Initialize PIE control registers to their default state./ The default state is all PIE interrupts disabled and flags/ are cleared. / This function is found in the DSP281x_PieCtrl.c file. InitPieCtrl();/ Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000

15、; IFR = 0x0000;/ Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt / Service Routines (ISR). / This will populate the entire table, even if the interrupt/ is not used in this example. This is useful for debug purposes./ The shell ISR routines are found in DSP281x_DefaultIsr.c./ Th

16、is function is found in DSP281x_PieVect.c. InitPieVectTable();/ Step 4. Initialize all the Device Peripherals:/ This function is found in DSP281x_InitPeripherals.c/ InitPeripherals(); / Not required for this example/ spi_fifo_init(); / Initialize the Spi FIFO spi_init(); / init SPI for(i=0; i<128

17、;i+) data=(int)(127.5*(1+sin(2*pi*i/127); /產(chǎn)生128個(gè)點(diǎn)的正弦信號(hào)波形 curvei=data; curve1i=data&0x00ff|0x0100; /將數(shù)據(jù)打包成“從移位寄存器到DAC A數(shù)據(jù)寄存器 curve2i=data&0x00ff|0x2500; /將數(shù)據(jù)打包成“從移位寄存器到DAC B數(shù)據(jù)寄存器 /且用數(shù)據(jù)寄存器同時(shí)更新A和B兩個(gè)DA的值 for(;) for(p=0;p<128;p+) /*將數(shù)據(jù)寫入AD7303*/ SpiaRegs.SPITXBUF=curve1p; delay(); /*將數(shù)據(jù)寫入AD73

18、03*/ SpiaRegs.SPITXBUF=curve2p; delay(); void spi_init() RESET=0; / Reset SCISpiaRegs.SPICCR.all =0x000F; / Reset on, rising edge, 16-bit char bits SpiaRegs.SPICTL.all =0x000E; / Enable master mode, normal phase, SpiaRegs.SPISTS.all=0x0080; / enable talk, and SPI int disabled.SpiaRegs.SPIBRR =0x0000

19、; / Baud rate; SpiaRegs.SPIPRI.bit.FREE = 1; / Set so breakpoints don't disturb xmission SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET=1; / Enable SPI void delay(void) /延時(shí)子程序 unsigned int k; for(k=0;k<50;k+);4.3 調(diào)試部分4.3.1 硬件調(diào)試（進(jìn)行硬件調(diào)試時(shí)要先進(jìn)行相關(guān)設(shè)置）（1）將CCS設(shè)置Emulator的方式（通過硬件仿真調(diào)試器XDS510連接C2000開發(fā)板進(jìn)行硬件仿真調(diào)試的方式），并且指定通過

20、XDS510 USB接口仿真器C2000硬件評(píng)估電路板。如圖4-3-1。圖4-3-1 Emulator方式設(shè)置（2） 打開路徑“C:my fir projectsine wave”文件中的工程文件。 （3）編譯鏈接工程。選擇菜單“Project”的“Rebuild All”項(xiàng)，或單擊工具條中的按鈕。注意編譯過程中CCS3.3主窗口下部“Build”提示窗中顯示編譯信息，最后將給出錯(cuò)誤和警告的統(tǒng)計(jì)數(shù)。如圖4-3-2圖4-3-2 編譯結(jié)果（4）下載程序。執(zhí)行FileàLoad Program，在隨后打開的對(duì)話框中選擇剛剛建立的C:my fir projectsine waveDebugs

21、ine wave.out文件，點(diǎn)擊“打開”按鈕如圖4-3-3。CCS將程序加載到硬件仿真器上，并打開Disassembly窗口，該窗口顯示反匯編指令。圖4-3-3 下載sine wave.out文件（5）運(yùn)行程序。先使用Debug下的Go main命令，然后選擇DebugRun。（6）測(cè)試輸出信號(hào)。先將示波器一信號(hào)輸入線接在實(shí)驗(yàn)板上的END上，然后將另一個(gè)信號(hào)輸入線接在A/D信號(hào)輸出口上，調(diào)試示波器，示波器屏幕上將出現(xiàn)一個(gè)正弦波。如圖4-3-4所示：圖4-3-4 波形輸出單擊完成和保存設(shè)置（7）通過傳輸線連接到試驗(yàn)臺(tái)并通過示波器進(jìn)行輸出，可測(cè)得模擬輸出電壓約為3.3V，即的電壓約為1.6V。（基本符合AD7303的設(shè)置，即）4.3.2 軟件調(diào)試這次課程設(shè)計(jì)所需的基本資料和程序平時(shí)已經(jīng)由老師已經(jīng)給定，所以我在操作過程按所給資料進(jìn)行必要的整合和設(shè)計(jì)，基本上可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求?？梢韵仁褂肈ebug8Go