DSP原理及应用,dsp原理及应用

('《DSP原理及应用》课程设计报告——微机并行接口DSP数据测量采集器学院:科技学院班级：0982021姓名：邵小阳学号：26指导老师：胡景春日期：2012.12.03目录第一章DSP课程设计概述…………………………………………………31.1DSP课程设计目的要求及概述………………………………………………31.2DSP总体方案设计……………………………………………………………41.3.1DSP软件设计方案…………………………………………………………41.3.2DSP硬件设计方案…………………………………………………………5第二章芯片及主硬件部分设计……………………………………………52.1TMS320VC33的特性及其硬件设计…………………………………………62.2TMS320VC33的芯片概述……………………………………………………62.3工作原理……………………………………………………………………72.4内部框图及原理框图…………………………………………………………82.5JTAG仿真接口………………………………………………………………92.6PCB板的布线设置……………………………………………………………10第三章DSP设计的原理……………………………………………………113.1原理图及接线图……………………………………………………………123.2程序框图…………………………………………………………………123.3PCB板制图…………………………………………………………………133.4源程序……………………………………………………………………14第四章课程设计总结…………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………………17一、课程设计的目的和要求及概述1.1课程设计目的：本课程是DSP技术类课程配套的课程设计，要求学生通过高级语言或汇编语言编程实现较复杂的功能。通过课程设计，使学生加深对DSP芯片TMS320VC33的结构、工作原理的理解，获得DSP应用技术的实际训练，掌握设计较复杂DSP系统的基本方法。1.2课程设计要求1．模板的DSP选择TMS320VC332．模板通过微机的USB接口提供的5V电源供电；3．微机通过EPP方式和模板通信，通信接口自选器件；4．模板具有仿真调试用的JTAG接口，正确处理DSP和JTAG接口连接；5．模板可以进行以下仿真实验：（1）模板的键盘（43）输入实验；（2）模板和微机的并行通信实验；（3）一个8段数码管显示控制和通信传送字符的显示实验；（4）四个外部中断的按键中断实验（中断按键和键盘共用）。6．根据设计的电路，画以上任一实验的控制流程图，并用C语言编写相应的程序。1.3DSP概述DSP是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用DSP芯片已经在信号处理、语音通信、图像多媒体、自动控制、航空航天、仪器仪表及家用电器等领域得到了广泛的应用。随着DSP芯片的性价比越来越高，其应用范围也越来越广。DSP技术已经逐渐成为计算机、电子、通信相关专业的大学生、研究生以及从事电子开发研究的工程技术人员必须掌握的技术之一。1.4DSP总体方案设计在进行DSP系统设计之前首先应给出明确的设计任务，给出设计任务书。在设计任务书中应将系统要达到的功能描述准确、清楚；描述的方式可以是人工语言，也可以是流程图或算法描述。之后将设计任务书转化为量化的技术指标。下图为DSP应用系统设计的一般步骤：（1）软件设计阶段软件变成步骤如下：1）用C语言、汇编语言或者两种变成语言混合编写程序,再把它们分别转换成DSP的汇编语言并送到汇编语言汇编器进行汇编,生成目标文件.2）将目标文件送入连接器进行连接,得到可执行文件.3）将克制性文件掉如到调试器进行调试,检查运行结果是否正确.如果着呢宫阙进入下一步;如果不正确则返回第一步.4）进行代码转换将代码写入EEPROM，并脱离仿真器进行程序，检查结果是否正确。如果不正确，返回上一步；如果正确，进入下一步。5）软件调试，软件调试借助DSP开发工具，如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。（2）硬件设计阶段1）设计硬件实现方案硬件实现方案是指根据性能指标、工期、成本等，确定最优硬件实现方案，并画出硬件系统框图。2）器件的选型除选择DSP芯片外，一般还要考虑选择A/D、D/A、内存、电源、逻辑控制、通信、人机接口、总线等基本部件。3）原理图设计硬件设计阶段原理图设计是关键。在原理图设计时必须清楚了解器件的使用和系统的开发，对于关键环节要做仿真。4）PCB板设计PCB设计要求DSP系统设计人员既要熟悉系统工作原理，又要DSP应用定义系统性能指标选择DSP芯片软件编程硬件设计软件调试硬件调试系统集成系统测试和调试清楚布线工艺和系统结构设计。5）软、硬件调试在采用硬件仿真器进行调试时，如果没有仿真器、且系统不复杂，则可借助一般的工具进行调试。二．芯片及主要硬件设计TMS320VC33的特性及其硬件设计2.2芯片概述TMS320VC33的主要特性TMS320VC33［2］是一个32位的采用0.18μm的4层金属CMOS制造工艺技术的浮点处理芯片.TMS320VC33的内部总线和它特殊的数字信号处理指令集可使运算速度达到150MFLOPS（百万次浮点操作/秒），75MIPS（执行百万条指令/秒），指周期为13ns.TMS320VC33通过提高硬件功能来提高速度，而其他处理器是通过改善软件功能或编码速率来提高速度的.这种通过硬件来提高性能的方式在以往单芯片DSP上是不可能实现的.处理器具有在单个周期内对整数，浮点数据同时执行并行乘法算数运算的强大功能.每个处理器都有1个通用寄存器，1个超高速程序存储器，1条支持并行I/O口的DMA通道，2个专用辅助寄存器运算单元（ARAU）和内部的双存取存储器.具有的16MB大容量地址空间、多处理器接口、多个内部、外部插入等待周期、1个外接端口、2个定时器、1个串行端口和多路中断请求等结构使得这种处理器增强了通用功能。2.3工作原理2.3.1、CPU的性能1）32位高性能的CPU；2）40位的算数逻辑运算单元（ALU），包括1个32位的桶形移位寄存器；3）2个地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算数运算单元（ARAU）；4）单指令周期可并行进行算数逻辑和乘法运算；5）两种低功耗方式；6）内核电压1.8V，I/O端口电压为3.3V；2.3．2、总线的特点1）3条数据总线（PDATABus，DDATABus，DMADATABus）将内部各个单元连接在一起；2）4条地址总线（PADDRBus，DADDR1Bus，DADDR2Bus，DMAADDRBus）传送执行指令所需的地址.2.3.3存储器的容量片内34K32bit的双存取SRAM，省去了外扩RAM带来的程序运行速度下降等问题.2.3.4在片外围电路在片外围电路由以下几部分组成：1）用来周期产生中断的2个定时器；2）1个串行端口；3）1个直接存储器存取通道（DMA），用来协调并行I/O端口和CPU之间的操作；4）LQFP封装，144个引脚5）增加了预解码选择引脚PAGE0~PAGE3，其寻址空间分别为0x000000~0x3FFFFF，0x400000~0x700000，0x800000~0xbFFFFF，0xc00000~0xFFFFFF2.4内部框图及原理框图2.5JTAG仿真接口2.5.1JTAG仿真接口简介VC33含有1个专用仿真口来支持由IEEE1149.1标准规范的JTAG仿真，该端口由仿真器直接访问［3］.提供基于扫描的仿真功能，这种设计大大方便了VC33软件的调试.为能与仿真器通信，用户设计的目标板上应有JTAG仿真头.4脚的JTAG仿真头信号及引脚位置如图3所示。2.5.2仿真信号的连接当仿真头和JTAG目标芯片之间的距离超过15cm时，仿真信号要加缓冲器；小于15cm时，不必加缓冲.图4是不加缓冲器的例子，其中的EMU0和EMU1信号必须通过上拉电阻连接到电源上，提供小于10μ的信号上升时间，1和R2可以取4.8A.2.5.3用途此外，也可以多处理器同时仿真.TAG仿真大大方便了汇编语言程序的调试，它可实时的访问目标板上CPU的存储器，寄存器以及IO口等.调试软件的同时也可以调试硬件，给系统设计带来了很大的方便和灵活性.PCB板的布线设计加载SPICEnetlist与元件封装后，需将这些元件按一定规律与次序排列在电路板中。此时需要对PCB板进行布局。在Protel99SE中Tools/AutoPlacement/AutoPlacer命令有自动布局的功能，但自动布局的结果与我们实际需要的成品之间存在一定的差别。于是从经济和条件等角度出发，我采用了手工调整元件布局。利用Edit/Select中的命令可以对元件进行选择、移动、旋转、删除、剪贴复制等操作。在电路板中的Keepoutlayer层给PCB板确定长度和宽度。布局完成，确定好PCB板的大小后，对电路板进行布线。在自动布线前需要设置参数，设置是否合理直接影响到布线的质量和成功率。在Design/Rules命令下可以对自动布线的参数进行设置。设置结束后，单击Routeall按钮，开始PCB板的自动布线。系统规划原理图设计电气规则检查元件封装生成、校对与加载网络表布局布线设计PCB后分析制作PCB元件模型库元件符号库图2-1PCB设计流程图三．课程设计原理3.1.原理图及接线图3.2.程序框图3.PCB板制图4.源程序#include#include#define8255aXBATE[0x0ff28];#define8255bXBATE[0x0ff29]#define8255cXBATE[0x0ff2a]#define8255ctrXBATE[0x0ff2b]unsignedcharrelaynum;unsignedchari,n,k0,k1,k2,k3,k4;//unsignedcharnum=0;voiddelay();voidmain(){8255ctr=0x82;k1=0x0fe;k2=0;k3=0x0fc;k4=0x55;while(1){DARAM:O=0x100,l=0x7f00DARAM2:O=0x8000,l=0x8000}SECTIONS{.text:{}>DARAM.bss:{}>DARAM.stack:{}>DARAM.cinit:{}>DARAM{k0=k1&&0x80;k1=<0;i--)for(j=202;j>0;j--)for(k=81;k>0;k--);}四．课程设计总结心得和体会这次的DSP课程设计刚刚开始的时候我们得到了老师的布置的2个课程设计时毫无头绪，后来我们经历我们的去读书馆查阅总资料和在网上搜索相关信息了才选定了这个课题。第一天的时候老师要求我们完的时候我们都在用PROTEL画课设的原理图，刚刚开始的时候我发现好久没用PROTEL对这个软件都陌生了许多后来经过翻阅以前的书本才弄懂了里面的许多知识，经历两天是时间我们才把搞得差不多，在第四天的时候就开始做PCB板，起先我们都不会封装，后来经过同学们的指导才知道怎么弄了,到了第五天的时候我们还是没有做出老师布置的任务，经同学和老师的同意决定推迟了检查，。我觉得像课程设计这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它将学过的相关知识系统地联系起来，可以通过实际的应用把各方面的知识联系起来。理论联系实际，从实践中发现错误，但也从中暴露出自身的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力。参考文献1．胡景春、叶水生等编著《DSP技术及应用系统设计》，机械工业出版社，2010年10月版；2．王华、张健等译《DSP原理及其C编程开发技术》，电子工业出版社，2006年9月，第二版；3．赵晶编著,《电路设计与制版-Protel99高级应用》，人民邮电出版社，2001年版；4.王庆主编《Protel99SE&DSP电路设计教程》，电子工业出版社，2011年3月版',)