本科畢業(yè)論文-基于DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文-PAGEII--PAGEIII-基于DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計摘要隨著計算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)成為高速實時處理的一項關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用在語音識別、智能檢測、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域。很多要求對快速處理的實時數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，選用DSP(數(shù)字信號處理器)作為核心處理器。本文闡述了一種基于數(shù)字信號處理器的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方法，分析了該系統(tǒng)在設(shè)計實現(xiàn)過程中需要解決的一些技術(shù)問題和難點，并對系統(tǒng)各部分功能的實現(xiàn)方法作出了詳細(xì)的分析和介紹。本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采用TMS320F2812作為核心處理器完成對模擬信號的采集和處理。這款DSP有豐富的片內(nèi)外設(shè)，用它作為處理器進(jìn)行電路設(shè)計，可以使電路結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，成本低廉、開發(fā)周期較短。系統(tǒng)選用USB作為和上位機(jī)通信的接口，實現(xiàn)處理數(shù)據(jù)的上傳以及上位機(jī)對DSP的控制。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP的處理后，通過USB上傳到PC，由上層軟件進(jìn)行進(jìn)一步的處理。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能要求，經(jīng)過兩種方案的比較，決定選用DSP芯片自帶的AD模塊作為系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。經(jīng)過試驗結(jié)果檢驗，F(xiàn)2812內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度能滿足系統(tǒng)的要求，本文還提出了提高轉(zhuǎn)換精度、消除干擾的一些措施。在采集速度方面，系統(tǒng)采用級聯(lián)同步采樣方式對信號進(jìn)行采集，采集轉(zhuǎn)換速度可以大大提高。由于本文所用的核心處理器TMS320F2812上電順序與其它DSP不同，CPU核先上電I/O外設(shè)后上電，針對這一問題，本文給出了一種電源供電設(shè)計方案，解決了上電順序的問題。由于需要采集處理的圖像數(shù)據(jù)量較大，F(xiàn)2812內(nèi)部的存儲資源無法滿足要求，本文結(jié)合DSP芯片存儲結(jié)構(gòu)的特點，給出了擴(kuò)展片外存儲器的接口設(shè)計方案。此外，本文還給出了系統(tǒng)的主要流程圖，并詳細(xì)敘述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計和實現(xiàn)過程，包括系統(tǒng)的初始化，數(shù)據(jù)采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理算法，數(shù)據(jù)通信及代碼優(yōu)化等。并詳細(xì)介紹了作為通信接口的USB固件的開發(fā)流程。關(guān)鍵詞數(shù)字信號處理器；數(shù)據(jù)采集；USBTheDesignofDataAcquisitionSystemBasedonDSPAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputerandinformationtechnology,Digitalsignalprocessingtechnologyhasbeenmoreandmoleimportantinhigh-speedandreal-timeprocessing.Itiswidelyusedingraphandimageprocessing,voiceidentification,intelligentchecking,industrycontrolandotherfields.Alotofrea-timedataacquisitionandprocessingsystemschooseDSP(DifitalSignalProcessor)ashiscoreprocessor,whichaskfordealingwiththecollectingimagedatafast.Inthispaper,weproposedahigh-speeddatacollectionsystembasedonthedigitalsignalprocessing.Wesolvedaloroftechnologyproblemsanddifficultiesinthesystemdesignandimplementwayofallkindsoffunctionunitsisalsointroducedandanalyzedinthispaper.ThedataacquisitionandprocessingsystemcompletesacquisitionandprocessingtotheanalogsignalsandcontrolofthemachineusingthechipofTMS320F2812.Asthischiphasabundantofperipheral,wecanhaveasimplecircuitarchitecture,alowcostandashortdevelopmenttimebyusingit.WechooseUSB(UniversalSerialBus)asthecommunicationinterfaceofDSPandthecomputerwhichcanfulfillupdatatransferandthecontroltoDSP.TheacquisitionedandprocesseddataistransferredtoPCthroughtheUSBanddealedwithbythetopsoftware.Accordingtothesystem’sneed,wechoosetheanalogtodigitalunitinsideDSPasthesystem’sthroughthecompareoftwodesignthemes,whichisprovedtomeettheneedofthesystemtotallythroughtheresultsoftests.SomemethodsarealsobringedforwardtoimprovetotheprecisionoftheinternalA/Dconverterandremovetheelectricdisturb.Furthermore,weusesimultaneoussamplingmodeandcascadedsequencermodetoimprovetheacquisitionandconvertspeed.Asfortheorderofelectrifyingforcoreprofessor-TMS320F2812,it’sCPUiselectrifiedearlierthantheI/Operipheralswhichisdifferentfromothers.Aimingatthisproblem,apowersupplydesignmethodhasbeenbroughtforward,whichsolvestheorderofelectrifying.Forthelargeamountofimagedatathatrequirestobeprocessed,theintermemoryresourcesofF2812can’tmeetthedemand.Asforthispoint,thisthemeextendstheoutsidememoryaccordingtotheinternalmemorycharactersoftheDSPchip.Inaddition,thisthemegivestheflowchartofthemainprogramandthedetailmethodsaboutthesystem’ssoftwaredesignandimplement,includingsystem’sinitialization,dataacquisition,analogtodigitalconverterunit,dataprocessing,datacommunicationandcodeoptimization.ThedevelopmentflowofUSBfirmwareisalsointroducedinthistheme.KeywordsDSP;dataacquisition;USBPAGEII---PAGEV-目錄摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 11.1課題提出的背景和意義 11.2DSP系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計過程 21.3課題研究的內(nèi)容 31.4論文的章節(jié)安排 3第2章系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 52.1采集處理系統(tǒng)分析 52.2系統(tǒng)的器件選型 62.2.1微處理器的選型 62.2.2串型接口的選型 92.2.3存儲器的選型 102.2.4其他器件的選型 102.3本章小結(jié) 11第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計 123.1系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集 123.1.1采用ADS8364作采集芯片 123.1.2采用F2812自帶的ADC模塊 133.2DSP的外圍電路設(shè)計 153.2.1電源電路 153.2.2時鐘電路 163.2.3復(fù)位電路 183.2.4JTAG電路設(shè)計 193.3F2812與存儲器的接口設(shè)計 203.3.1F2812存儲資源分配情況 203.3.2外擴(kuò)存儲器接口設(shè)計 223.4F2812與68013的接口設(shè)計 233.5本章小結(jié) 24第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計 254.1系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 254.1.1CCS開發(fā)環(huán)境 254.1.2USB的固件開發(fā)環(huán)境 264.2DSP部分的軟件設(shè)計 264.2.1系統(tǒng)的初始化程序設(shè)計 284.2.2A/D轉(zhuǎn)換部分的軟件實現(xiàn) 294.2.3SCI部分軟件設(shè)計 314.2.4DSP與USB通信部分的軟件控制程序 324.2.5命令文件的編寫及程序的優(yōu)化 334.3USB部分的軟件設(shè)計 354.4本章小結(jié) 36結(jié)論 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄A 41附錄B 45-PAGE10--PAGE51-緒論課題提出的背景和意義隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化已廣泛深入地應(yīng)用于現(xiàn)代國防,現(xiàn)代科技和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域.在社會活動和個人生活中都隨處可見。20世紀(jì)60年代以來，數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessing,DSP)日漸成為一項成熟的技術(shù),并在多項應(yīng)用領(lǐng)域逐漸替代了傳統(tǒng)模擬信號處理系統(tǒng).傳統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和分析，處理設(shè)備和控制器采用模擬器件實現(xiàn).與之相比，數(shù)字信號處理技術(shù)與設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、速度快、性能穩(wěn)定和易于升級等優(yōu)點,所以目前大多設(shè)備采用數(shù)字技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)[1]。數(shù)據(jù)采集是獲取信息的基本手段，數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為信息科學(xué)的一個重要分支，與傳感器、信號測量與處理、微型計算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，它研究數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理及控制等作業(yè)，具有很強(qiáng)的實用性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的普及，告訴數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已應(yīng)用于越來越多的場合,如通信、雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人和語音等領(lǐng)域。數(shù)字信號處理器(DSP)是一種特別適合于各種數(shù)字信號處理運算的微處理器，也是嵌入式處理器的一種．通常，嵌入式處理器包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器和單片機(jī)等。隨著計算機(jī)和信息產(chǎn)業(yè)的告訴發(fā)展，特別是數(shù)字信號處理器的誕生與快速發(fā)展，使各種數(shù)字信號處理算法得以實施實現(xiàn)，使得數(shù)字信號處理學(xué)科在理論和方法上都獲得了迅速發(fā)展。由于DSP具有豐富的硬件資源，改進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)、告訴數(shù)據(jù)處理能力和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，它已經(jīng)成為世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中緊隨微處理器與微控制器之后的又一個熱點，在通信、航空、航天、國防、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)及家用電器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。DSP芯片在的高速信號處理方面具有速度快、運算性能好等優(yōu)點，內(nèi)部采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，使得微處理器的并行處理能力大大增強(qiáng)[2-4]。而在計算機(jī)接口技術(shù)方面，通用串行總線（UniversalSraialBus,簡稱USB）近幾年得到了長足的發(fā)展。USB是一些PC大廠商如Microsoft、Intel等為了結(jié)局日益增加的PC外設(shè)與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而制定的一種串行通信的標(biāo)準(zhǔn)，自1995年在Comdex上亮相以來至今廣泛地為各PC廠家所支持。現(xiàn)在生產(chǎn)的PC幾乎都配備了USB接口，Microsoft的Window98、NT以及Linux、FreeBSD等流行操作都增加了對USB的支持。與其他通信接口比較，USB接口的最大特點是易于使用，這也是USB的主要設(shè)計目標(biāo)。作為一種高速總線接口，USB適用于多種設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)、MP3、播放機(jī)、高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。易于使用還表現(xiàn)在USB接口支持熱插拔，并且所有的配置過程都由系統(tǒng)自動完成，無需用戶干預(yù)[5]。USB接口支持1.5MB/S（低速）、12MB/S(全速)和高達(dá)480MB/S(USB2.0規(guī)范)的數(shù)據(jù)傳輸速率，扣除用于總線狀態(tài)、控制和錯誤監(jiān)測等數(shù)據(jù)傳輸，USB的最大理論傳輸速率仍達(dá)1.2MB/S或9.6MB/S，遠(yuǎn)高于一般的串行總線接口。DSP系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計過程DSP是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器，為了達(dá)到快速數(shù)字信號處理的目的，DSP芯片一般具有哈佛結(jié)構(gòu)的并行總縣體系、流水線操作功能、快速的中斷處理和硬件I/O支持、低開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持、單周期硬件地址產(chǎn)生器、單周期硬件乘法器以及一套適合數(shù)字信號處理的指令集。如圖1-1所示為一個典型的DSP系統(tǒng)框圖[4][6]?？够殳B濾抗混疊濾波輸入A/DDSP芯片D/A平滑輸出輸出圖1-1典型的DSP應(yīng)用系統(tǒng)輸入信號首先進(jìn)行帶限濾波抽樣，然后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換把模擬信號變換成數(shù)字信號。根據(jù)耐奎斯抽樣定理，為保持信息不丟失，抽樣頻率必須至少輸入帶限信號最高頻率的2倍。圖1-1給出的DSP應(yīng)用系統(tǒng)模型是一個典型的模型，并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有模型中的所有部件。例如語音識別系統(tǒng)在輸出端并不是模擬信號而是識別結(jié)果，如數(shù)字、文字等。有的系統(tǒng)的輸入信號本身就是一個數(shù)字信號，顯然不必再進(jìn)行模數(shù)變換了。圖1-2DSP系統(tǒng)的設(shè)計流程一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)是電子技術(shù)、信號處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，系統(tǒng)設(shè)計通常分為信號處理部分和非信號處理部分。信號處理部分包括系統(tǒng)的輸入和輸出、數(shù)據(jù)的處理、各種算法的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)顯示和傳輸?shù)龋切盘柼幚聿糠謩t包括電源、結(jié)構(gòu)、可靠性和可維護(hù)性等。如圖1-2是DSP系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。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)上運行。當(dāng)然，DSP系統(tǒng)的開發(fā)，特別是軟件開發(fā)是一個需要反復(fù)進(jìn)行的過程，雖然通過算法模擬基本上可以知道實時系統(tǒng)的性能，但實際上模擬環(huán)境不可能做到與實時系統(tǒng)環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實時系統(tǒng)時必須考慮算法是否能夠?qū)崟r運行的問題。如果算法運算太大不能在硬件上實時運行，則必須重新修改過簡化算法。課題研究的內(nèi)容本課題研究如何以DSP（數(shù)字信號處理器）和USB（通用串行接口）為核心構(gòu)建硬件系統(tǒng)平臺，完成采集處理系統(tǒng)的核心設(shè)計。這些核心包括DSP、USB、存儲器等，研究的主要內(nèi)容在硬件上主要為核心組件的接口設(shè)計，軟件上包括數(shù)字信號處理算法、采集控制及驅(qū)動設(shè)計等。本文的研究主要包括以下幾個方面：1．對DSP技術(shù)進(jìn)行廣泛的學(xué)習(xí)和研究，了解各系列的DSP的結(jié)構(gòu)及用途，根據(jù)課題需要選擇高性價比的主處理器，本課題選擇TI公司的TMS320F2812作為主處理器，熟悉該款數(shù)字處理器的結(jié)構(gòu)、外設(shè)及各個模塊的功能和各個寄存器的作用及構(gòu)造。2．了解通用串行借口（USB）的工作原理及通信協(xié)議，選擇合適的USB接口芯片，本文選用了CYPRESS公司的CY68013A，了解該芯片的功能構(gòu)造及外設(shè)引腳，熟悉USB固件程序進(jìn)行調(diào)試。3．根據(jù)課題需求和DSP芯片的硬件特點提出基于DSP的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。4．在TI公司的CodeComposerStudio2.2forC2000（ccs）下對TMS320F2812進(jìn)行軟件仿真，熟悉CCS的開發(fā)環(huán)境，在內(nèi)部進(jìn)行一些算法調(diào)試工作。論文的章節(jié)安排本論文共分為四章，各章的內(nèi)容安排如下：第一章概述了課題“基于DSP的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”的提出和意義，并對所要研究的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。第二章從全局出發(fā)探討了基于DSP的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，闡述了系統(tǒng)的工作原理，并根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)要求對核心處理器及外圍器件的選型進(jìn)行了分析。第三章介紹了采集處理系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，包括DSP電源電路、AD轉(zhuǎn)換模塊、時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG接口、DSP外部擴(kuò)展存儲器的接口電路以及DSP和USB的接口電路等。第四章介紹了系統(tǒng)的軟件流程圖，并分成DSP設(shè)計和USB設(shè)計倆大部分對系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方案進(jìn)行了分析，并對DSP初始化以及DSP和USB的接口軟件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的論述。系統(tǒng)的實現(xiàn)方案采集處理系統(tǒng)分析本數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采用內(nèi)部有模數(shù)轉(zhuǎn)換起的DSP作為主處理器，這是一種結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)實用的多通道高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，不僅具有數(shù)據(jù)采集與傳輸功能，同時具有運動控制功能。它由機(jī)械運動、傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等幾個部分組成。它通過傳感器部分將光學(xué)標(biāo)記信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過數(shù)據(jù)采集部分將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并由數(shù)字信號處理部分進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果來控制設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的運動，并且將采集處理后的結(jié)果傳誦到計算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合目前市場使用情況，本系統(tǒng)選用TI公司新近推出的專門用于控制領(lǐng)域的TMS320F2812。這是一款32位DSP芯片，它的體系結(jié)構(gòu)是專為實時控制及實時信號處理而設(shè)計，其所配置的片內(nèi)外設(shè)為本系統(tǒng)提供了一個理想的解決方案。其中它的通用12位16通路A/D電路、定時器、脈寬調(diào)制PWM電路、捕捉器、光電編碼器、串行通信接口、看門夠等片內(nèi)外設(shè)為DSP應(yīng)用于智能測控、電機(jī)控制、電力電子技術(shù)等領(lǐng)域提供了豐富的資源。傳感器傳感器TMS320F2812步進(jìn)電機(jī)電源SRAMUSB上位機(jī)信號調(diào)理圖2-1系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖本系統(tǒng)是一個高速信號采集處理系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。系統(tǒng)的工作流程為：本數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過USB接口接受PC機(jī)命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸；啟動步電機(jī)控制傳感器采集數(shù)據(jù)然后變?yōu)殡娦盘?；再?jīng)過信號調(diào)理達(dá)到DSP的輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)后，使用F2812芯片內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)預(yù)先存儲到片外的RAM中，再經(jīng)DSP進(jìn)行前端的數(shù)字信號處理后，通過USB總線傳給上位機(jī)，并在上位機(jī)上進(jìn)行存儲、顯示和分析。根據(jù)系統(tǒng)各部分的功能的不同，可將系統(tǒng)分為輸入信號調(diào)理模塊、數(shù)字信號處理模塊和USB模塊。期中輸入信號調(diào)理模塊主要是對被采集的模擬信號進(jìn)行調(diào)理（如電平變換和濾波），以滿足數(shù)字電路對信號的要求；數(shù)字信號處理模塊是對輸入的電信號進(jìn)行采集和處理，主要由DSP和一些必要的外設(shè)組成，DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及一些實時處理，同時要完成系統(tǒng)的邏輯和時序控制；USB模塊則將DSP處理完的結(jié)果傳送到上位機(jī)上去進(jìn)行顯示、計算和分析。該系統(tǒng)完全可以滿足信號采集處理對高精度及實時性的要求，由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較大，因此需要一種高速的數(shù)據(jù)傳輸方式，而USB2.0總線傳輸速度快，能達(dá)到480Mbit/s的速度，滿足了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。該系統(tǒng)要求采樣的精度到8位數(shù)字量，用F2812自帶的ADC模塊就可達(dá)到很好的效果，省去了專用的ADC芯片，使系統(tǒng)的時序控制變得簡單，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也節(jié)約了成本。系統(tǒng)的器件選型本系統(tǒng)設(shè)計的目的在于開發(fā)體積小、成本低的采集處理系統(tǒng)。所以在滿足系統(tǒng)要求的前提下，在器件選擇方面盡可能減少系統(tǒng)資源的冗余，提高系統(tǒng)的集成度。微處理器的選型目前的微處理器分為通用處理器、單片機(jī)和DSP三大類。DSP與單片機(jī)、傳統(tǒng)的通用微處理器相比具有很大的優(yōu)越性。與目前普遍采用的單片機(jī)相比，DSP具有較高的集成度并具有更快的運行速度，DSP器件比16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時間快8~10倍，在乘法處理上，DSP的優(yōu)勢更為明顯，完成一次乘累加運算快16~30倍。這一性能決定了DSP的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在較復(fù)雜的算法處理中，如：數(shù)字圖象處理、數(shù)字語音編碼等領(lǐng)域，而單片機(jī)則主要用于工業(yè)控制等對處理速度和處理性能要求較抵的環(huán)境[7]。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)字信號處理運算的微處理器，其主要應(yīng)用是實時快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。DSP芯片是實現(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的硬件支持，是數(shù)字信號處理技術(shù)與數(shù)字信號處理應(yīng)用之間的橋梁和紐帶，隨著全球集成電路事業(yè)的發(fā)展，美國的TI公司成為世界上最大的DSP芯片供應(yīng)商，其DSP市場份額占全世界份額近50%，其DSP產(chǎn)品根據(jù)功能氛圍三個系列TMS320C2000系列，TMS320C5000系列，TMS320C6000系列，本系統(tǒng)選用的就是TI的2000系列的TMS320F2812芯片。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展DSP必將得到更加廣泛的應(yīng)用。通用DSP芯片一般具有如下主要特點[8-10]：1．多總線結(jié)構(gòu)。世界上最早的微處理器是基于馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的，其取指令、取數(shù)據(jù)都是通過同一條總線完成的，因此必須分時進(jìn)行，在高速運算時，往往傳輸通道上會出現(xiàn)瓶頸效應(yīng)。而DSP內(nèi)部采用的哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，它在片內(nèi)至少有四套總線；程序地址總線、程序數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)的地址總線和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線。這中分離的程序和數(shù)據(jù)總線，可允許同時獲得來自成局存儲器的指令字和來自數(shù)據(jù)存儲器的操作數(shù)而互不干擾，這樣使得其可以同時對數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行尋址。2．指令系統(tǒng)的流水線操作。在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，大多數(shù)DSP芯片又引入了流水線操作以減少每條指令的執(zhí)行時間，從而進(jìn)一步增強(qiáng)處理器的楚劇處理能力。在執(zhí)行本條指令的同時，下面的指令已依次完成取操作數(shù)、解碼、去指令操作，從而在不提高時鐘頻率的條件下減少了每條指令的執(zhí)行時間。3．專用硬件乘法器。硬件乘法器功能是DSP實現(xiàn)快速運算的重要保障。在一般計算機(jī)上，算術(shù)邏輯單遠(yuǎn)（ALU）只能完成倆個操作數(shù)的加、減法及邏輯運算，而乘法（或除法）則由加法和移位來實現(xiàn)。而DSP器件配有獨立的乘法器和加法器，單個周期可以完成相乘、累加倆個運算，大大提高了運算效率。4．快速的指令周期。CMOS技術(shù)、先進(jìn)的工藝及集成電路的優(yōu)化設(shè)計、工作電壓的下降（5V，3.3V，1.8V），使得DSP芯片的主頻不斷提高。目前C64×DSP高速時鐘已達(dá)1.1GHZ。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展以近RISC設(shè)計思想在DSP芯片設(shè)計和生產(chǎn)中的全面體現(xiàn)，工作頻率將繼續(xù)提高，指令周期進(jìn)一步縮短。DSP的選型主要考慮處理速度、功耗、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量、片內(nèi)的資源，如定時器的數(shù)量、I/O口的數(shù)量、中斷數(shù)量、DMA通道數(shù)等。DSP的主要供應(yīng)商有TI，ADI，Motorola，Lucent和Zilog等，其中TI占有最大的市場份額。而TMS320F281x系列數(shù)字信號處理器是TI公司最新推出的數(shù)字信號處理器，該處理器是基于TM320C2xx內(nèi)核的定點數(shù)字信號處理器[11]。器件上集成了多種先進(jìn)的外設(shè)，代碼和指令與F24x系列數(shù)字信號的處理器完全兼容。F28x系列數(shù)字信號處理器提高了運算精度（32位）和系統(tǒng)的處理能力（達(dá)到150MIPS）下面列出TMS320F2812的主要特征：1．采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻達(dá)到150MHZ（時鐘周期6.67ns），1.9V核心低電壓設(shè)計。2．高性能32位CPU，哈佛總線結(jié)構(gòu)，4MB的程序/數(shù)據(jù)尋址空間。3．存儲空間：18k×16位0等待周期片上SRAM和128K×16位片上FLASH（存儲時間36ns）；3個獨立的片選信號，最多1MB的尋址空間。4．豐富的片內(nèi)外設(shè)：倆個事件管理器EVA和EVB，每個事件管理器模塊包括定時器、比較器、捕捉單元、PWM邏輯電路、正交編碼脈沖電路以及中斷邏輯電路等；一個模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC（Analog-to-DignalConverter）；3個32位的CPU定時器；2個異步串行通信接口SCI（SerialCommunicationsInterface）；一個高速同步串行口SPI（SerialPeripheralInterface）；最高通信速率可達(dá)到1Mbps的增強(qiáng)型CAN接口（EnhancedControllerAreaNetwork）；多通道緩沖串行接口McBSP（MultichannelBufferedSerialPort）；56個通用目的數(shù)字量I/O即GPIO模塊；一個IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口(仿真接口)；5．三個外部中斷，可擴(kuò)展的外設(shè)中斷模塊支持45個外設(shè)中斷源。6．功耗低；128位的安全密碼。7．工作環(huán)境溫度：-40~85攝式度。圖2-2TMS321F2812的功能框圖本系統(tǒng)選用TMS329F2812作為主處理器主要基于以下幾點考慮，首先它的主頻高，可以滿足系統(tǒng)的需要；其次它本身具有ADC模塊和片內(nèi)的大容量FLASH方便系統(tǒng)實現(xiàn)、降低成本；有著較多的I/O可以靈活的配置，多達(dá)56個可配置通用目的I/O引腳，可以很方便的實現(xiàn)系統(tǒng)對USB接口時序控制。另外F2812芯片采用典型的哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有六條獨立、并行的數(shù)據(jù)和地址總線，極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力；同時精的指令系統(tǒng)、八級流水線的操作方式和6.67ns的指令周期使得系統(tǒng)的運行速度特別快；系統(tǒng)采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，功耗非常低。所以本系統(tǒng)選用TMS320F2812作為主處理器，如圖2-2是這款芯片的功能框圖。本系統(tǒng)用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器就是這款DSP的片上自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)。它帶有倆個8選1多路切換器和雙采樣/保持器的12位的、具有流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的模擬電路包括前向模擬多路復(fù)用開關(guān)(MUXs)、采樣/保持(S/H)電路、變換內(nèi)核、電壓參考以及其他模擬輔助電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字電路包括可變成轉(zhuǎn)換序列器、結(jié)果寄存器、與模擬電路的接口、與芯片的外設(shè)總線的接口以及其他片上模塊的接口。該模塊有16個通道，單通道轉(zhuǎn)換的見是80ns，故DSP的最大采樣速度可達(dá)到12.5MHz。當(dāng)然系統(tǒng)也可采用專用的ADC芯片，如6通道16位的ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、8通道14位的MAX125模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。若F2812芯片自帶的ADC模塊無法達(dá)到系統(tǒng)所要求的精度，則要采用外擴(kuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的方案，而本系統(tǒng)對采樣精度要求達(dá)到8位即可，F(xiàn)2812芯片能夠滿足系統(tǒng)要求，在第三章第一節(jié)有詳細(xì)的介紹。串型接口的選型計算機(jī)接口方面主要有以下幾種：PCI總線、ISA總線、RS232串口、USB串口等?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笕找嫣岣?，要求有很高的傳輸速率和傳輸精度，而現(xiàn)在通用的傳輸總線，如PCI總線或ISA總線，存在以下缺點：安裝麻煩、價格昂貴；受計算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源限制，可擴(kuò)展性差；在一些電磁干擾性強(qiáng)的測試現(xiàn)場，無法專門對其電磁屏蔽，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真。USB總線接口具有熱插拔、速度快（包括低、中、高模式）和外設(shè)容量大（理論上可掛接127個設(shè)備）、支持即插即用（Plug&Play）等優(yōu)點，已逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢[5][12]?；赨SB的高速數(shù)據(jù)傳輸充分利用USB總線的上述優(yōu)點，有效結(jié)局了傳統(tǒng)總線傳輸?shù)娜毕?。使其成為PC機(jī)的外圍設(shè)備擴(kuò)展中應(yīng)用日益廣泛的接口標(biāo)準(zhǔn)。由于USB市場被業(yè)界廣泛看好，國際上很多大的半導(dǎo)體廠商都爭先推出各自的USB接口解決方案，歸納起來可分為兩種：一種是采用普通單片機(jī)加上USB專用芯片方法；另一種方法是采用內(nèi)嵌通用微控制器的USB控制芯片，是在通用微控制器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了USB功能。兩種方法各有利弊：前者投資小，可利用普通單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)外設(shè)應(yīng)用程序，其優(yōu)點是開發(fā)者熟悉這些通用微控制器的結(jié)構(gòu)和指令集，相關(guān)資料豐富，易于進(jìn)行開發(fā)。目前，在國內(nèi)應(yīng)用較多的USB的控制器主要有NationalSemiconductor的USBN9602系列、Philips的PDIUSBD12系列、SCANLOGIC的SLUR系列以及Cypress的FZ-USB系列。其中前兩種屬于專用的USB接口芯片，使用時需外接微控制器；而后兩者屬于內(nèi)嵌通用微控制器的USB控制芯片。為了減小硬件設(shè)計的復(fù)雜度，加快系統(tǒng)的開發(fā)速度，上位機(jī)與板卡的接口器件選用Cypress公司EZ-USBFX2系列中的CY7C68013A（下面簡稱68013）。這款芯片遵從USB2.0規(guī)范，在芯片上集成USB收發(fā)器（USBTransceiver），串行接口引擎（SerialInterfaceEngine，SIE），CPU（增強(qiáng)型8051微控制器）和一個通用可編程GPIF接口（GeneralProgrammableInterface，GPIF）[13]。集成的USB收發(fā)器通過USB電纜D+和D—的連接到主機(jī)，串行接口引擎進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼和解碼、完成錯誤檢驗、位填充和其他USB需要的信號級任務(wù)[14-15]。最終，SIE傳輸來自或?qū)⒁竭_(dá)USB接口的數(shù)據(jù)。這種全面集成的解決方案，占用更少的電路板空間，并縮短了開發(fā)時間。該芯片有2種接口方式，設(shè)計時采用的是SlaveFIFO方式，外部控制器（F2812）可以向?qū)ζ胀‵IFO一樣對FX2的多層緩沖FIFO進(jìn)行讀寫。該芯片是一種集成了USB協(xié)議的微處理器，它能自動對各種USB事件做出響應(yīng)，以處理USB總線上的數(shù)據(jù)傳輸。存儲器的選型根據(jù)存儲器能否直接與DSP交換信息來區(qū)分，可分為外部存儲器和內(nèi)部存儲器。許多DSP都提供了具備片內(nèi)ROM型的產(chǎn)品，片內(nèi)ROM可以將定型的程序代碼固化到DSP片內(nèi)，從而減少了系統(tǒng)的體積、功耗、電磁輻射干擾，速度也有所提高，當(dāng)大批量生產(chǎn)可以降低成本。但這種ROM是無用的，所以DSP處理系統(tǒng)中除了DSP芯片以外，另外不可缺少的器件就是存儲器。一個獨立系統(tǒng)必須有EPROM或Flash等非易性存儲器來存放程序、初始化數(shù)據(jù)等。當(dāng)片內(nèi)存儲器不夠用時，有必要采用告訴可讀寫的片外存儲器景泰RAM（SRAM），SRAM與DSP連接簡單，能被DSP全速訪問[16]。外部存儲器的選擇主要考慮的因素：存儲容量、存儲速度、價格和功耗。存儲器的速度是用存儲器訪問時間來衡量的，訪問時間就是指存儲器接收到穩(wěn)定的地址出入到操作完成的時間，比如在讀出時，存儲器往數(shù)據(jù)總線上輸出數(shù)據(jù)就是操作結(jié)束的標(biāo)志。存儲器的存儲速度必須要與CPU的速度匹配起來。存儲器的價格主要由兩個方面決定，一是存儲本身的價格，而是存儲器模塊中附加電路的價格，后一類價格也叫固定開銷，因為對不同容量的模塊，這種價格幾乎是一樣的。因此，選擇外部存儲器時，應(yīng)使設(shè)計中模塊的數(shù)目盡可能的大。綜合系統(tǒng)需求和上述要點，數(shù)據(jù)緩沖采用ISSI公司16M大容量RAM器件IS61LV51216[17]。該芯片是512K×16bit的告訴CMOS靜態(tài)存儲器，存取速度為12ns，采用3.3V供電。其他器件的選型時鐘芯片的選擇：系統(tǒng)中，我們選用了兩種時鐘30Mhz和24MHz分別供DSP和USB使用。電源芯片：系統(tǒng)中所需的電源有四種：+12V、+5V、+3.3V和+1.8V。考慮到系統(tǒng)的低功耗以及F2812芯片的CPU核和I/O外設(shè)上電順序的不同，本文選用了TI公司的芯片TPS75733[18]和TPS76801[19]作為整個系統(tǒng)的供電電源，將電路板外接的+5V轉(zhuǎn)換成+3.3V和1.8V、+12V和+5V由外電源提供，這里選用開關(guān)電源。本章小結(jié)本章從全局出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，探討了基于DSP的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，闡述了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程，并根據(jù)各個功能模塊特點對主要處理器芯片及外圍芯片的選型進(jìn)行了分析。系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集在系統(tǒng)的前端AD采集模塊中，我們設(shè)計了兩種方案。一種是前端外擴(kuò)一個專用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片[20]，比如外擴(kuò)一片ADS8364，采樣精度可達(dá)到16位；另外一種是直接應(yīng)用F2812的ADC模塊，由于芯片自身的一些限制，AD轉(zhuǎn)換的精度最多只能達(dá)到12位。下面我們分別介紹兩種方案。采用ADS8364作采集芯片如果系統(tǒng)要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率保證12位以上的話，F(xiàn)2812芯片內(nèi)置的12位A/D轉(zhuǎn)換模塊無法滿足系統(tǒng)分析的要求，那么必須外接A/D轉(zhuǎn)換芯片。這里選用16位并行輸出的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364，ADS8364與TMS320F2812的接口電路如圖3-1所示ADS8364的特點是片選信號CS、輸入時鐘CLK、數(shù)據(jù)輸入及控制信號均可以和TMS320F2812直接連接。另外，ADS8364可以和F2812使用一樣的3.3V電源，因此省去了電源變換。EA0~EA2用來控制ADS8364的A0~A2，而EA15則用來通過反相器發(fā)送片選信號。ADS8364是高速、低功耗、6通道同步采樣的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADS8364采用+5V工作電壓，并帶有80dB共模抑制的全差分輸入通道以及6個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、6個差分采樣放大器。另外，在REFIN和REFOUT引腳內(nèi)部還帶有+2.5V參考電壓以及高速并行接口。ADS8364的6個模擬輸入分為三組（A、B和C），每個輸入端都有一個ADC保持信號來保證幾個通道能同時進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換[21]。ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)器中的6個16位AD準(zhǔn)換通道可以成對同步工作。三個保持信號可以啟動指定通道的轉(zhuǎn)換，但三個保持信號同時被選通時，其轉(zhuǎn)換結(jié)果將保存在6個寄存器中。對于每一個讀操作，ADS8364均輸出16位數(shù)據(jù)，地址/模式信號（A0、A1、A3）可以選擇如何從ADS8364讀取數(shù)據(jù)，也可以選擇單通道、單周期或FIFO模式。當(dāng)ADS8364的/HOLDX（X為A、B或C）保持至少20ms的低電平時，轉(zhuǎn)換開始。這個低電平可使各個通道的采樣保持放大器同時處于保持狀態(tài)，從而使每個通道同時開始準(zhǔn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)果被存入輸出寄存器后，引腳的輸出將保持半個時鐘周期的低電平。另外，通過/RD和/CS為低電平可使數(shù)據(jù)讀出到并行輸出總線。當(dāng)ADS8364采用5MHz的外部時鐘來控制轉(zhuǎn)換時，它的采樣率是250KHz，同時對應(yīng)于4us的最大吞吐率，這樣采樣和轉(zhuǎn)換公需花費20個時鐘周期，另外，當(dāng)外部時鐘采用5Mhz時，ADS8364的轉(zhuǎn)換時間是3.2us，對應(yīng)的采樣時間是0.8us。因此，為了得到最大的輸出數(shù)據(jù)率，讀取數(shù)據(jù)可以在下一個轉(zhuǎn)換周期進(jìn)行。圖3-1DSP和ADS8364接口電路采用F2812自帶的ADC模塊TMS320F2812自帶的ADC模塊是一個12位帶流水線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），它有16個通道，可配置為2個獨立的8通道模塊，分別服務(wù)于事件管理器A和B，兩個獨立的8通道模塊也可以級聯(lián)構(gòu)成16通道模塊。盡管在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中有多個輸入通道和倆個排序器，但僅有一個轉(zhuǎn)換器。F2812的ADC模塊的功能框圖如圖3-2所示。兩個8通道模塊能夠自動排序，每個模塊可以通過多路選擇器（MUX）選擇8通道中的任何一個通道。在級聯(lián)的模式下，自動排序器將變成16通道，對于每個通道而言，一旦ADC轉(zhuǎn)換完成，將會把轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲到結(jié)果寄存器（ADCRESULT）中。自動排序器允許對同一個通道進(jìn)行多次采集，用戶可以完成采樣算法，這樣可以獲得更高的采樣精度。ADC模塊主要包括以下特點：1．12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC。2．兩個采樣和保持器（S/H）。3．同步或順序采樣模式。4．模擬輸入電壓范圍0~3V。5．快速轉(zhuǎn)換時間，ADC時鐘可以配置為25MHZ，最高采樣帶寬為12.5MSPS。圖3-2ADC模塊功能框圖6．16個輸入通道：在一次轉(zhuǎn)換任務(wù)中，自動排序功能提供多達(dá)16個自動轉(zhuǎn)換。每個轉(zhuǎn)換可以編程選擇16個輸入通道中的一個，排序器可以作為兩個獨立的8位狀態(tài)排序器或者一個16位狀態(tài)排序器（即雙級聯(lián)8狀態(tài)排序器）。7．16個結(jié)果寄存器（可獨立尋址）存放ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量表示為：數(shù)字值=4095×{(輸入模擬電壓值—ADCLO）÷3}。8．多個觸發(fā)器發(fā)源啟動ADC轉(zhuǎn)換（SOC）。-S/W：軟件立即啟動（用SOCSEQn位）；-EVA：事件管理器A（EVA中的多個事件源可以啟動轉(zhuǎn)換）；-EVB：事件管理器B（EVB中的多個事件源可以啟動轉(zhuǎn)換）；-外部引腳：ADCSOC引腳。9．靈活的中斷控制機(jī)制，允許在每一個或每隔一個轉(zhuǎn)換序列結(jié)束（EOS）時產(chǎn)生中斷請求。10．排序器可工作在“啟動/停止”模式，允許多個按時間排序的觸發(fā)源同步轉(zhuǎn)換。11．在雙排序模式時，EVA和EVB可以獨立的觸發(fā)SEQ1和SEQ2。12．采樣保持（S/H）獲取時間窗具有單獨的預(yù)分頻控制。圖3-3DSP自帶ADC采樣與理論值的比較圖（輸入電壓0~3V）DSP的外圍電路設(shè)計電源電路本系統(tǒng)中用到了5V、3.3V和1.8V的器件，還需要12V的電壓驅(qū)動電機(jī)，F(xiàn)2812采用3.3V的外設(shè)供電和1.8V的內(nèi)核供電，68013采用3.3V供電，本系統(tǒng)采用TI公司的芯片TPS75733和TPS76081，將電路板外接的+5V轉(zhuǎn)換成+3.3V和1.8V，電源輸出+12V，+5V和—5V的電壓。如圖3-4DSP的電源供電電路。F2812芯片需要I/O（3.3V）先上電，內(nèi)核（1.8V）后上電，這與TI其它型號DSP的上電次序不同，因此在電源電路的設(shè)計中要格外注意。本系統(tǒng)電源電路設(shè)計如圖3.4所示，在左邊的TPS75733使能端接地，即一直都是使能的，當(dāng)其2管腳IN有+5V的輸入信號時，4管腳OUT輸出+3.3V電壓，此時為F2812的I/O供電；與此同時，TPS75733的管腳5置低，使能TPS76081，輸出為兩個OUT管腳（管腳5和6），得到+1.8V，為DSP的內(nèi)核供電。為了使輸入電源更穩(wěn)定，對于前端輸入的+5V電壓，用47uF的電容對它進(jìn)行濾波，同樣為了使DSP的供電電源更穩(wěn)定，我們對兩片電源芯片的輸出電源也做了濾波處理，分別在+3.3V和+1.8V處用10uF的電容濾波。此外為了方便觀察電源的通斷，在電源的輸入端設(shè)置了電源指示燈LED，在+5V電源輸入時二極管LED將發(fā)光[18-19]。圖3-4DSP的電源供電電路在關(guān)于F2812供電設(shè)計中，有的設(shè)計者將電源芯片選用TPS767D318[23]。此芯片是一種雙輸出穩(wěn)壓器，也可分別為DSP提供3.3V和1.8V的電壓輸出，3.3V和1.8V電壓輸出間隔較小，可近似認(rèn)為同時上電，在F2812為核心處理器的系統(tǒng)中也可以正常使用，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定和保護(hù)DSP的目標(biāo)出發(fā)，選用兩片電源芯片來嚴(yán)格上電順序，可延長系統(tǒng)使用壽命，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。電源電路設(shè)計時要注意數(shù)字地和模擬地分開，系統(tǒng)設(shè)計中用600R100MHz1A的磁珠將兩者分開，避免公共地阻抗對模擬信號和數(shù)字信號產(chǎn)生耦合作用。模擬電源和數(shù)字電源之間可用電容隔開。此外選擇+5V電源時，要注意電源的質(zhì)量。在做實驗時，曾經(jīng)用過一般的開關(guān)電源，在采集的過程中出現(xiàn)很多的尖峰毛刺，雖然用中值濾波可以把尖峰濾掉，但是濾波處理會占用DSP芯片的處理時間，降低了系統(tǒng)的效率。更換成高性能的電源后，采集結(jié)果明顯改善，所以在選用電源時要注意電源的質(zhì)量，特別是開關(guān)電源，它的電源紋波不能太大，否則會對高頻系統(tǒng)造成很大的干擾。時鐘電路DSP和其他的微處理器一樣，需要晶振才能工作，F(xiàn)2812芯片內(nèi)含一個機(jī)遇可編程PLL（ProgrammablePhase-LockedLoop）的時鐘模塊，該模塊為芯片提供了所有必要的時鐘信號，還提供了低功耗方式的控制入口，PLL具有4位比例控制，用來選擇不同的CPU時鐘速率。基于PLL的時鐘模塊提供了兩種操作模式，一種是晶振操作，該方式允許使用外部晶振給芯片提供時基；一種是外部震蕩器輸入到X1/CLKIN引腳[11]。F2812的主頻最高可達(dá)150MHz，如果外部時鐘源也選擇為150MHz，那么將隊周邊電路產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而選用第一種晶振操作模式，可以將一個較低的外部時鐘源通過內(nèi)部倍頻的手段達(dá)到DSP的工作頻率，PLL的倍頻因子由PLLCR寄存器的3，2，1，0位決定，如表3-1所示，OSCCLK是晶振頻率。表3-1PLL（鎖相環(huán)）倍頻系數(shù)選擇PLLCR寄存器第3~0位系統(tǒng)的時鐘頻率0000CLKIN=OSCCLK/20001CLKIN=（OSCCLK*1.0）/20010CLKIN=（OSCCLK*2.0）/20011CLKIN=（OSCCLK*3.0）/20100CLKIN=（OSCCLK*4.0）/20101CLKIN=（OSCCLK*5.0）/20110CLKIN=（OSCCLK*6.0）/20111CLKIN=（OSCCLK*7.0）/21000CLKIN=（OSCCLK*8.0）/21001CLKIN=（OSCCLK*9.0）/21010CLKIN=（OSCCLK*10.0）/2……保留利用DSP內(nèi)部的PLL鎖相環(huán)，30MHz頻率輸入，利用PLL倍頻至150M這里設(shè)置PLLCR的3，2，1，0位為1010，利用公式時鐘輸入CLKIN=（OSCCLK×10.0）/2，可驗證得到CLKIN=150MHz，最好等于F2812芯片的最高主頻。在設(shè)計時鐘電路和設(shè)置時鐘倍頻時，要注意切忌倍頻系數(shù)與外部時鐘源頻率的乘積大于F2812的最高主頻150MHz，否則芯片將不能正常工作。圖3-5系統(tǒng)的時鐘電路同理，對于68013芯片，我們選用了24Mhz的晶振通過內(nèi)部倍頻的方式使芯片達(dá)到理想的工作頻率。CY7C68013用自己的片內(nèi)晶振電路和一個外部24MHz晶振組成系統(tǒng)的時鐘電路。它有一個片內(nèi)鎖相環(huán)（PLL）電路，利用PLL可以把24MHz振蕩器頻率倍頻至480MHz供收發(fā)器使用。內(nèi)部計數(shù)器把24MHz的頻率分頻為內(nèi)部8051需要的默認(rèn)的12MHz的時鐘頻率。XTALIN和XTALOUT分別為晶振的輸入和輸出引腳，分別與晶振相連，同時，晶振的兩個引腳分別通過一個22pF的負(fù)載電容接地。系統(tǒng)的時鐘電路如圖3-5所示。復(fù)位電路復(fù)位電路在系統(tǒng)的電路設(shè)計中是非常重要的。剛剛給芯片上電時，F(xiàn)2812芯片處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)F2812芯片的160管腳XRS#接地時，也起到復(fù)位的功效。系統(tǒng)中手動復(fù)位的電路如圖3-6所示。原理如下：當(dāng)按鈕SW1按下時，電容C上的電荷將通過按鈕串聯(lián)的電阻R53放走，使電容C上的壓降為0，XRS#為低電平，系統(tǒng)復(fù)位器件終止運行，PC指向地址0x3FFFC0；當(dāng)按鈕松開時，3.3V的電壓對電容C充電，充電完成后，XRS#置為高電平，復(fù)位結(jié)束，實現(xiàn)了手動復(fù)位，程序從PC所指出的位置開始運行，復(fù)位電路的電阻不恩能夠太大，否則電流達(dá)不到要求，復(fù)位失敗。XRS#還是看門狗復(fù)位輸出管腳，當(dāng)看門狗產(chǎn)生復(fù)位時，DSP將該引腳驅(qū)動為低電平，看門狗產(chǎn)生復(fù)位期間，低電平將持續(xù)512個XCLKIN周期。當(dāng)復(fù)位信號被確認(rèn)后，F(xiàn)2812的處理器進(jìn)入了一個確定的狀態(tài)。作為硬件復(fù)位的一部分，所有當(dāng)前操作均被放棄，流水線被清除，CPU的寄存器都進(jìn)行復(fù)位，然后復(fù)位中斷向量被取回，從而執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。復(fù)位程序引導(dǎo)（boot）完成后，用戶需要重新初始化PIE中斷向量表，應(yīng)用程序使能PIE中斷向量表，中斷將從PIE向量表中獲取向量。需要注意的是，當(dāng)器件復(fù)位時，總是從向量表中獲取復(fù)位向量。復(fù)位完成后，PTE向量表將被屏蔽。這個電路也同時為68013芯片提供了復(fù)位信號。圖3-6系統(tǒng)的復(fù)位電路JTAG電路設(shè)計同單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)一樣，一個完成的DSP應(yīng)用系統(tǒng)必須具有仿真器的標(biāo)準(zhǔn)接口，用戶可以通過PC調(diào)試、下載應(yīng)用軟件到指定的應(yīng)用板。TIDSP芯片提供上仿真支持，使CCS能控制程序的運行并實時監(jiān)視程序的活動。仿真器提供與主機(jī)通信的JTAG口，主機(jī)與目標(biāo)DSP通信是通過JTAG接口來完成的，這種連接方式對DSP目標(biāo)系統(tǒng)的實時性能沒有太大的影響，片上仿真硬件提供以下功能[16]：1．運行、停止或復(fù)位DSP芯片；2．將代碼和數(shù)據(jù)加載到DSP芯片中；3．檢查硬件指令或數(shù)據(jù)相關(guān)的斷點；4．各種計算功能，包括精確到指令周期的剖切（Profile）功能；5．提供主機(jī)和目標(biāo)系統(tǒng)間的實時數(shù)據(jù)交換。一般情況下，在系統(tǒng)成功應(yīng)用之前，我們要做大量的調(diào)試工作，以確保板卡和軟件程序正常工作，為了方便軟件調(diào)試，JTAG接口尤為重要，只有JTAG接口設(shè)置好，才能通過仿真器被CCS識別，從而進(jìn)行大量的訪真測試實驗。如圖3-7是F2812的JTAG接口電路。在保證電路設(shè)計正確的前提下，還要注意以下幾點：1．要求安裝仿真器的計算機(jī)與DSP應(yīng)用系統(tǒng)可靠共地。2．禁止帶電插拔JTAG接頭。3．正確的操作順序是：先退出計算機(jī)系統(tǒng)的訪真窗口，然后再將DSP應(yīng)用板斷電，否則可能出現(xiàn)仿真器不能正常運行的情況。圖3-7JTAG接口電路設(shè)計F2812與存儲器的接口設(shè)計對DSP內(nèi)部存儲器資源進(jìn)行必要的了解后，才能正確地利用它的強(qiáng)大功能。本系統(tǒng)使用的是TMS320F2812芯片，我們先介紹一下該芯片的資源分配狀況和地址空間分配圖，之后，根據(jù)系統(tǒng)的要求，設(shè)計出外擴(kuò)存儲器的配置方案。F2812存儲資源分配情況1．F2812的外部存儲空間本系統(tǒng)采用的DSP具有豐富的內(nèi)部存儲器，使用片內(nèi)存儲器有三個優(yōu)點：高速執(zhí)行（不需要等待）、低開銷、低功耗，充分利用內(nèi)部存儲器可以使DSP系統(tǒng)的整體性能達(dá)到最佳。為了提高執(zhí)行速度，本文設(shè)計的系統(tǒng)在調(diào)試時將程序空間映射到內(nèi)部空間中。將固化程序到Flash存儲器后，在上電運行時實現(xiàn)程序搬移到內(nèi)部存儲器中，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。F2812芯片的CPU并不包含任何存儲器，但是可以通過多總線訪問芯片內(nèi)部或外部擴(kuò)展的存儲器。F2812通過32位數(shù)據(jù)地址和22位程序地址控制整個存儲器及外設(shè)，最大可尋址4G個字（每個字16位）的數(shù)據(jù)空間和4M字的程序空間。F2812芯片包含兩個單周期快速仿問的存儲器，M0和M1。每個空間的長度都是1K字，其中M0映射到0x000000~0x0003FF空間，M1映射到到0x000400~0x0007FF空間。復(fù)位狀態(tài)下，堆棧指針指向M1模塊的起始位置。M0和M1同時映射到程序和數(shù)據(jù)空間，所以M0和M1既可以執(zhí)行程序也可以存放數(shù)據(jù)變量。F2812還包含一塊16K×16位的單周期訪問的RAM存儲器（SRAM），這部分存儲器被分為3塊，分別是L0（4K），L1（4K），H0（8K）。每個模塊都能獨立訪問，而且每個模塊都能映射到程序和數(shù)據(jù)空間[9]。在本文設(shè)計的系統(tǒng)中將H0映射到程序區(qū)，M0、M1和H0的一部分映射到數(shù)據(jù)區(qū)。F2812芯片內(nèi)部有一個BootROM存儲器，它是掩模型片內(nèi)存儲器，并在出廠時固化了BootLoader軟件。BootLoader軟件根據(jù)引擎引導(dǎo)模式（BootMode）信號確定上電時的引導(dǎo)裝載方式。用戶可以選擇從內(nèi)部FLASH存儲器引導(dǎo)程序，也可以根據(jù)需要建立自己的引導(dǎo)程序，使用Zone7空間進(jìn)行程序引導(dǎo)，將程序存放在外部空間。引導(dǎo)成功后，通過軟件使能內(nèi)部的ROM，以便可以訪問存放在ROM中的外部空間。2．F2812的外部存儲空間TMS320F2812的外部接口如圖3-8所示，可分為5個固定的存儲映像區(qū)域，每個外部接口XINTF區(qū)都有一個片選信號，用于訪問某一個特定的區(qū)域。在一些器件上，倆區(qū)的片選信號在內(nèi)部“與”在一起，組成一個共享的芯片選擇。在這種方式下，同一個存儲器可被連到倆個區(qū)或者可用外部解碼邏輯來區(qū)分這倆個區(qū)。5個區(qū)中每一個區(qū)還可以用指定的等待狀態(tài)數(shù)、選通信號建立和保持時間進(jìn)行編程。在一個讀訪問和寫訪問中，等待的狀態(tài)數(shù)、選通信號建立時間均可以被指定[25]。另外，每個區(qū)都可以用XREADY信號去擴(kuò)展外部的等待狀態(tài)或者不擴(kuò)展，可編程等待狀態(tài)、芯片選擇和可編程選通時間使得接口與外部存儲器及外設(shè)相脫離。下面是XMP/MC信號對XINTF的影響：復(fù)位時，XMP/MC引腳的值被采樣，并被鎖入XINTF的配置寄存器XINTFCNF2。該引腳的復(fù)位狀態(tài)決定bootROM還是XINTF7區(qū)被使能1．若復(fù)位時XMP/MC=1（微處理器模式mircroprocessormode），則7區(qū)被使能，從外部存儲器去引導(dǎo)復(fù)位向量。在這種情況下，必須確實將復(fù)位向量指向一個有效的可執(zhí)行代碼的存儲器位置。2．若復(fù)位時XMP/MC=0（微計算機(jī)模式microcomputermode），則bootROM被使能，而XINTF7區(qū)不被使能。在這種情況下，從內(nèi)部bootROM來引導(dǎo)復(fù)位向量，而7區(qū)不能被訪問。復(fù)位后，對MP/MC的配置可以通過寫XINTFCNF2寄存器的狀態(tài)位來改變。系統(tǒng)可以通過bootROM來引導(dǎo)，而后由軟件將MP/MC置1，這樣就可以訪問7區(qū)了。BootROM映射到Zone7空間時，Zone7空間的存儲器仍然可以訪問，這主要是因為Zone7和Zone6公用一個片選信號。本文設(shè)計的系統(tǒng)中復(fù)位時將XMP/MC置0，從內(nèi)部bootROM來引導(dǎo)復(fù)位向量。圖3-8外部接口框圖外擴(kuò)存儲器接口設(shè)計在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，必須具有大容量數(shù)據(jù)存儲器、掉電不丟失數(shù)據(jù)RAM等存儲功能模塊，以保證實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及斷電狀態(tài)下供電可靠性指標(biāo)的監(jiān)測。由于F2812芯片具有內(nèi)置的128KB的Flash，只需外擴(kuò)其它存儲器用來保存一些配置參數(shù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)等。這里外擴(kuò)了一片SRAM芯片IS61LV51216，該芯片是512K×16bit的高速CMOS靜態(tài)存儲器，存取速度為12ns。片外存儲器占用地址0x100000~0x3FFFFF。這種器件可以按照8位或16位的方式使用，它的電平可以和通常的3.3V器件連接，它與DSP的連接示意圖如圖3-9所示。XA[0XA[0…18]XD[0…15]XWE#XWD#XZCS6AND7A[0…18]D[0…15]/WE/OE/CETMS320F2812IS61LV51216圖3-9DSP和存儲器的接口示意圖系統(tǒng)中實際采集到的圖像數(shù)據(jù)量大約有1M×8bit，而F2812的片上RAM最大只有64K字，這部分空間還要來執(zhí)行程序，用于存放數(shù)據(jù)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，因此需要將數(shù)據(jù)空間擴(kuò)展到IM左右才能實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的存儲。這里我們選用了16位的存儲器IS61LV51216，在存儲數(shù)據(jù)時可直接將相鄰的兩個8位數(shù)據(jù)一起傳送到片外存儲器中進(jìn)行存放。相鄰的兩個數(shù)據(jù)，從第一個數(shù)據(jù)開始，低地址的數(shù)據(jù)存放在低8位，高地址的數(shù)據(jù)放在高8位，這些都是在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時候完成的。IS6lLV51216可與TMS320F2812芯片箭腳直接連接，只需將SRAM的地址線、數(shù)據(jù)線與F2812的地址線、數(shù)據(jù)線相連接，并輔以片選線和控制線選中該芯片即可。F2812與68013的接口設(shè)計如圖3-10所示，將DSP芯片的GPIOB口的16條信號線與USB的數(shù)據(jù)線FD相連，作為大批量數(shù)據(jù)傳輸通道。GPIOA0設(shè)置為輸出，用來控制USB的同步時鐘，只在同步模式時使用；GPIOAl設(shè)置為輸出，控制USB的寫時序；GPIOA2控制USB的硬提交管腳，USB的SlaveFIFO模式默認(rèn)512個字節(jié)作為一個傳輸包，若分包傳輸后剩余數(shù)據(jù)不足一個包，可將此信號置0，實現(xiàn)剩余數(shù)據(jù)的硬提交；GPIOA3和GPIOA4設(shè)為輸出選通USB傳輸時使用的通道；GPIOA5和GPIOA6分別與USB的滿、空信號相連，監(jiān)測USB的FIFO中的數(shù)據(jù)是否為滿。將F2812芯片的SCIB口作為命令傳輸通道，與USB芯片的SCIEl連接[27-29]。在上位機(jī)處理采集數(shù)據(jù)時，DSP要不斷的把大量的采集并處理好的16位數(shù)據(jù)通過USB接口傳到上位機(jī)中，USB采用SLAVEFIFO模式，適合大數(shù)據(jù)量的通信。為了提高F2812和68013的通信效率，傳輸時，用兩塊芯片的SCI接口作為傳輸兩者命令和狀態(tài)的專用通信接口，大大提高了傳輸?shù)男?。這在4.2.4節(jié)有詳細(xì)的介紹。FD[0~15]FD[0~15]FLAGBFLAGCFIFOADDR1FIFOADDR0PKTENDSLWRIFCLKURXD0UTXD0GPIOB[0~15]GPIOA6GPIOA5GPIOA4GPIOA3GPIOA2GPIOA1GPIOA0SCITXDBSCIRXDB圖3-10DSP和USB的接口示意圖本章小結(jié)本章小結(jié)本章詳細(xì)論述了系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計方法。首先對系統(tǒng)的前端ADC模塊進(jìn)行了分析，由兩套設(shè)計方案比較，優(yōu)選了DSP芯片自帶的ADC模塊作為系統(tǒng)的采集模塊。其次給出了系統(tǒng)的電源電路、時鐘電路、FLAG接口電路、復(fù)位電路等外圍電路的設(shè)計原理和電路圖。詳細(xì)介紹了DSP的片上存儲空間和外擴(kuò)總線，選擇適合系統(tǒng)需要的存儲擴(kuò)展區(qū)域，并給出了接口電路圖。最后根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，設(shè)計了DSP和USB的傳輸接口電路。本章是系統(tǒng)的重點和難點。系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境CCS開發(fā)環(huán)境CCS開發(fā)環(huán)境第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計DSP部分的軟件設(shè)計是在CCS2．2（CodeComposerStudioVersion2.2）環(huán)境下運行的。該代碼調(diào)試器是一種針對標(biāo)準(zhǔn)TMS320調(diào)試接口的集成開發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE），由TI公司在1999年推出，CCS提供了基本的代碼生成工具，它們具有一系列的調(diào)試、分析能力。CCS支持如圖4-1所示的開發(fā)周期的所有階段。設(shè)計概念性規(guī)劃設(shè)計概念性規(guī)劃調(diào)試、語法檢查、探測點設(shè)置和日志保存等編程與編譯、創(chuàng)建工程文件編寫源程序和配置文件分析、實時調(diào)試、統(tǒng)計和跟蹤圖4-1CCS開發(fā)周期CCS集成開發(fā)環(huán)境支持編輯、編譯、匯編、鏈接和調(diào)試DSP程序的整個開發(fā)過程，它還允許編輯C代碼和匯編源代碼，還可以在C代碼之后顯示與之對應(yīng)的匯編指令。只需要在菜單View中選擇M恢Source/Asm選項，即可看到C之后跟著的匯編語句。CCS使用工程（Project）來管理應(yīng)用程序的設(shè)計文檔，這與MicrosoftVisualStudio6.0有很大的相似之處。工程中包含有源代碼、目標(biāo)文件、庫文件、連接命令文件和頭文件。在以往的開發(fā)工具中，編譯、匯編和鏈接是各自獨立的執(zhí)行程序，開發(fā)設(shè)計人員需要熟悉每個程序的相關(guān)參數(shù)，且需要在DOS窗口下鍵入這些繁瑣的命令，而在CCS集成開發(fā)環(huán)境下只需要修改這些參數(shù)即可。而且CCS能自動查找工程所需要的頭文件，并將它加入到工程中。CCS的調(diào)試工具有下列特性：設(shè)置一個或者多個斷點；在斷點處自動更新窗口；使用Watch窗口查看變量；查看和編輯存儲器、寄存器；使用ProbePointg工具在主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)間傳輸數(shù)據(jù)流；可對目標(biāo)系統(tǒng)中的信號繪圖顯示；使用ProfilePoint查看執(zhí)行統(tǒng)計信息；觀察目標(biāo)系統(tǒng)中執(zhí)行的反匯編和C指令；CCS還提供GEL語言，允許開發(fā)者向CCS菜單中增加功能。在軟件開發(fā)的分析階段，傳統(tǒng)的調(diào)試手段對診斷實時系統(tǒng)中的錯綜復(fù)雜問題無能為力。CCS提供支持實時分析的DSP/BIOS插件，可以用它來實時跟蹤和監(jiān)視一個DSP應(yīng)用程序，同時對實時性能的影響達(dá)到最小。DSP/BIOSAPI提供以下實時分析特性：程序跟蹤：顯示寫入目標(biāo)日志的事件，并在程序執(zhí)行過程中反映動態(tài)控制流程。性能監(jiān)控：跟蹤統(tǒng)計目標(biāo)板資源的使用情況，如處理器負(fù)載和線程時序等。文件流：將目標(biāo)板上的I/O對象與主機(jī)上的文件聯(lián)系在一起。CCS支持這些片上的仿真功能，這樣可以提供給開發(fā)者一個真實的系統(tǒng)工作過程，從而縮短開發(fā)時間。在進(jìn)行硬件電路調(diào)試時，要通過XDS系列硬件仿真器，從而使CCS與目標(biāo)板（PCB板）相連。通過仿真器和CCS開發(fā)環(huán)境，還可以進(jìn)行輸出文件的燒寫，最后使程序固化在DSP的FLASH中。USB的固件開發(fā)環(huán)境USB的固件開發(fā)環(huán)境USB部分的固件設(shè)計是在KeiluVersion2的環(huán)境下實現(xiàn)的。它是一個集成開發(fā)環(huán)境，把項目箭理、源代碼編輯、程序調(diào)試等集成到一個功能強(qiáng)大的環(huán)境中。通過這個軟件可以編譯工程中的C源碼，匯編工程中的匯編源程序，連接和重定位工程中的目標(biāo)文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標(biāo)程序。使用KeilSoftware工具時的項目開發(fā)流程和其它軟件開發(fā)項目的流程極其相似：創(chuàng)建一個項目從器件庫中選擇目標(biāo)器件配置工具設(shè)置用C語言或匯編語言創(chuàng)建源程序用項目管理器生成你的應(yīng)用修改源程序中的錯誤測試連接應(yīng)用。源代碼由uVision2IDE創(chuàng)建并被C51編譯或A51匯編編譯器和匯編器從源代碼生成可重定位的目標(biāo)文件。KeilC51編譯器完全遵照ANSIC語言標(biāo)準(zhǔn)支持C語言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性，另外，直接支持8051結(jié)構(gòu)的幾個特性被添加到里面。KeilA5I宏匯編器支持8051及其派生系列的全部指令集。uVision2源代碼級調(diào)試器是一個理想的快速可靠的程序調(diào)試器，此調(diào)試器包含一個高速模擬器，能夠模擬整個8051系統(tǒng)包括片上外圍器件和外部硬件。當(dāng)從器件庫中選擇器件時這個器件的特性將自動配置。DSP部分的軟件設(shè)計利用C語言編寫DSP程序時，可能會遇到一些對實時性要求很高或是對DSP的底層資源進(jìn)行操作的場合，這些場合若單純利用C語言實現(xiàn)會變得非常困難或是根本沒法實現(xiàn)，因此用Nc語言和匯編語言混合編程。C語言與匯編語言混合編程有兩種方式，一種是通過關(guān)鍵字asm可直接在C語言中嵌入?yún)R編語言。如需要對F2812的INTM進(jìn)行關(guān)中斷、開中斷時，可以直接在C語言中插入如下代碼：asm(“SETCINTM”)；以上代碼實現(xiàn)設(shè)置INTM位為l，即關(guān)中斷功能。這種直接在C語言中插入?yún)R編語言的方法十分方便，因此在利用C語言進(jìn)行DSP程序開發(fā)時經(jīng)常利用。需要注意的是，使用關(guān)鍵字asm時，C語言編譯器不會對其內(nèi)容進(jìn)行任何檢查，匯編語言的首列一定不能是匯編指令，因此在上述的匯編指令SETC前需要加入空格，否則編譯會出錯。另一種混合編程的方式是在C語言函數(shù)與匯編語言函數(shù)之間互相調(diào)用，C語言編寫的函數(shù)在匯編語言中調(diào)用應(yīng)該加上下劃線，這種方式一般只在中斷量列表中定義對應(yīng)的C語言中斷服務(wù)程序時使用。圖4-2DSP數(shù)據(jù)采集和處理程序設(shè)計流程圖在對系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計之前，我們先對系統(tǒng)的工作流程有個比較清楚的了解，下面簡單介紹一下：1．上位機(jī)發(fā)出采集命令經(jīng)USB芯片給DSP，肩動采集命令。2．輸入信號調(diào)理模塊對輸入信號進(jìn)行調(diào)理，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和濾波，以滿足系統(tǒng)的要求和ADC模塊對信號電壓的要求。3．DSP驅(qū)動電機(jī)，觸發(fā)要采集的信號，同時軟件啟動DSP的序列發(fā)牛器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。4．為了減小緩存，DSP轉(zhuǎn)換完一組信號后要判斷是空采集還是采樣有用的數(shù)據(jù)，將有用的數(shù)據(jù)存儲到外擴(kuò)RAM中。5．當(dāng)采集完成后，DSP將采集的數(shù)據(jù)通過USB芯片傳到上位機(jī)中。6．上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析和處理。系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括DSP程序的初始化部分、采集處理部分和USB部分。系統(tǒng)上電后，程序初始化要將DSP所有的應(yīng)用的外設(shè)及時鐘根據(jù)系統(tǒng)的需要置于初始狀態(tài)，然后不斷查詢SCI接口有無采集指令，若收到采集指令，則開啟一個CP