【正文】 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 自20世紀(jì)60年代以來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理日漸成為一項(xiàng)成熟技術(shù)，并在多項(xiàng)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸取代模擬信號(hào)處理系統(tǒng)。DSP技術(shù)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(jí)等優(yōu)點(diǎn)。以DSP為核心的控制器在控制過(guò)程中需要將許多參數(shù)顯示給客戶(hù)，同時(shí)有的參數(shù)針對(duì)可編程控制器需要在線(xiàn)修改，因此可以選著具有人機(jī)交互能力的人機(jī)界面觸摸屏解決這一問(wèn)題。接觸屏一般是針對(duì)可編程控制器（PLC）所設(shè)計(jì)的，不能與DSP直接通信，觸摸屏要與DSP通信需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。本文論述了基于 DSP 的嵌入式系統(tǒng)中智能串口和 1553 總線(xiàn)擴(kuò)展的研究與實(shí)現(xiàn)。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先研究了 TMS320C6713 DSP 處理器的芯片架構(gòu)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例，詳細(xì)地論述了DSP擴(kuò)展模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。然后通過(guò)研究通用UART芯片 SC16C654 的 FIFO 功能，圍繞 DSP 和單片機(jī)進(jìn)行了智能串口的硬件設(shè)計(jì)。最后，在研究 EPH31580 1553 總線(xiàn)芯片的基本功能和讀寫(xiě)時(shí)序的基礎(chǔ)上，完成了1553 總線(xiàn)模塊的硬件設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面，首先進(jìn)行了智能串口的數(shù)據(jù)通信協(xié)議設(shè)計(jì)，并圍繞協(xié)議進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)了 DSP 初始化模塊的相關(guān)程序，并完成了擴(kuò)展存儲(chǔ)器的軟件測(cè)試。最后進(jìn)行了 1553 總線(xiàn)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；人機(jī)界面觸摸屏；數(shù)字信號(hào)處理器（DSP） 串口AbstractSince the nineteen sixties, digital signal processing has bee a mature technology, and in a number of application areas gradually replacing the analog signal processing device having a flexible, accurate, strong antiinterference capability, small device size, speed, stable performance and easy to upgrade etc..With DSP as the core controller in control process needs many parameters displayed to the customer, at the same time some parameters for programmable controller online modification, thus can choose a humanmachine interaction interface touch screen to solve this touch screen is generally directed to the programmable controller (PLC) are designed, not with the DSP direct munication, touch screen and DSP munication requires the development of the corresponding application. The research and implementation about intelligent serial and 1553 bus expansion,which is on the basis of DSP embedded system, is presented in this thesis. Hardware:The architecture and application of TMS320C6713 is studied and the hardware designof DSP expansion is discussed. According to doing some research on the FIFOfunction of SC16C654, hardware has been designed based on DSP and SCM. At last,1553 bus circuit design has been finished on the basis of studying the basic functionand timing of 1553 chip : The protocol of intelligent serial wasdesigned at first, on which software design has been finished. The work which is aboutthe programming of DSP initialization and testing of memory expansion also has beenfinished. At last, the task is to debug the 1553 bus circuit which can be municatedwith PC.Keywords: digital signal processing。 manmachine interface touch screen。 UniversalAsynchronous Receiver /Transmitter (UART)目 錄摘 要 2Abstract 3前 言 6第一章 緒論 7 觸摸屏原理 7 觸摸屏的分類(lèi) 7 觸摸屏顯示器技術(shù)簡(jiǎn)介 9第二章 數(shù)字信號(hào)控制器 11 DSP的特點(diǎn)及基本結(jié)構(gòu) 11 概述 12 DSP系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)流程 12 CCSv4概述 14第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 16 DSP擴(kuò)展模塊硬件電路設(shè)計(jì) 16 DSP擴(kuò)展總體結(jié)構(gòu) 16 17 DSP復(fù)位電路設(shè)計(jì) 17. 上電復(fù)位 18 19 FLASH存儲(chǔ)器擴(kuò)展 20 DSP的JTAG電路設(shè)計(jì) 21 智能串口模塊硬件電路設(shè)計(jì) 22 智能串口總體結(jié)構(gòu) 23 單片機(jī)及硬件電路擴(kuò)展 24 SC16C654 及硬件電路設(shè)計(jì) 25 串口光電隔離電路設(shè)計(jì) 25第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 27 27 智能串口協(xié)議設(shè)計(jì) 27 DSP發(fā)送數(shù)據(jù)流程 28 單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程 30 單片機(jī)接收數(shù)據(jù)流程 32 DSP接收數(shù)據(jù)流程 32 DSP擴(kuò)展模塊軟件測(cè)試 33 PLL倍頻設(shè)計(jì) 33 EMIF初始化設(shè)置 34 FLASH存儲(chǔ)器軟件測(cè)試 36 SDRAM存儲(chǔ)器軟件測(cè)試 38第五章 串口屏的應(yīng)用設(shè)計(jì) 39 觸控配置 39 觸控界面設(shè)計(jì) 40 系統(tǒng)配置和外設(shè) 42 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 43第六章 結(jié)論與展望 45結(jié) 論 46參考文獻(xiàn) 47致謝 483江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)前 言隨著信息時(shí)代的進(jìn)步，信息技術(shù)的發(fā)展作為信息顯示的液晶顯示的應(yīng)用領(lǐng)域，也在不斷擴(kuò)展。十幾年前，液晶顯示開(kāi)始大規(guī)模從“筆段型顯示”轉(zhuǎn)向“點(diǎn)陣型顯示”儀器，儀表產(chǎn)品中也只有那些號(hào)稱(chēng)智能儀表的產(chǎn)品才能使用。時(shí)至今日，液晶顯示已經(jīng)深入到了人類(lèi)生存的各個(gè)領(lǐng)域。凡是需要使用顯示的地方或產(chǎn)品，幾乎沒(méi)有不使用液晶顯示的。雖然有些產(chǎn)品可能以前就使用液晶顯示，但是今天使用的液晶顯示產(chǎn)品無(wú)論從技術(shù)上還是從質(zhì)量上或功能上都有了質(zhì)的提高和飛躍。液晶顯示應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展是和液晶顯示應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大密不可分。 由于計(jì)算機(jī)硬件成本的降低，HMI產(chǎn)品將以平板PC計(jì)算機(jī)為HMI硬件的高端產(chǎn)品為主，因?yàn)檫@種高端的產(chǎn)品在處理器速度、存儲(chǔ)容量、通訊接口種類(lèi)和數(shù)量、組網(wǎng)能力、軟件資源共享上都有較大的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)HMI產(chǎn)品的發(fā)展方向。HMI是Human Machine Interface 的縮寫(xiě)，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。人機(jī)界面（又稱(chēng)用戶(hù)界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶(hù)之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類(lèi)可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。第一章 緒論 觸摸屏原理觸摸屏包含上下疊合的兩個(gè)透明層，四線(xiàn)和八線(xiàn)觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成，五線(xiàn)和七線(xiàn)觸摸屏由一個(gè)阻性層和一個(gè)導(dǎo)電層組成，通常還要用一種彈性材料來(lái)將兩層隔開(kāi)。當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力(如通過(guò)筆尖或手指進(jìn)行按壓)足夠大時(shí)，頂層與底層之間會(huì)產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來(lái)產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。 觸摸屏的分類(lèi)根據(jù)工作原理不同，觸摸屏被分為不同種類(lèi)，比較常見(jiàn)的包括電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏和紅外式觸摸屏等等。電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏是一種多層的復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，內(nèi)表面涂有一層透明的ITO（氧化銦）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明絕緣子把它們隔開(kāi)。當(dāng)手指接觸屏幕使之凹陷時(shí)，兩層ITO導(dǎo)電層之間出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn)，傳感器偵測(cè)到接通點(diǎn)后，由集成電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并得到觸摸點(diǎn)的Y軸和X軸的坐標(biāo)。根據(jù)引出線(xiàn)數(shù)多少，電阻式觸摸屏分為四線(xiàn)式、五線(xiàn)式、八線(xiàn)式等種類(lèi)，有的基層直接使用導(dǎo)電玻璃或者有機(jī)導(dǎo)電薄膜。電阻式觸摸屏的價(jià)格比較低廉，能在較為惡劣的環(huán)境下工作，并且利于大規(guī)模生產(chǎn)，因此成為發(fā)展最早、用途最為廣泛的觸摸屏。目前全球生產(chǎn)的觸摸屏中，電阻式觸摸屏占90%以上。在手機(jī)領(lǐng)域，電阻式觸摸屏也有應(yīng)用，比如此前廣受歡迎的HTC Touch Diamond等等。不過(guò)，電阻式觸摸屏較大的缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)觸摸，這也限制了它在高端智能手機(jī)和游戲機(jī)中的應(yīng)用2）電容式觸摸屏電容式觸摸屏又可以細(xì)分為表面式和投射式兩種，表面式電容觸摸屏多用于ATM機(jī)和街機(jī)等大型設(shè)備，而投射式電容觸摸屏多用于手機(jī)。電容式觸摸屏是在玻璃屏幕上鍍有一層透明的薄膜導(dǎo)體層，在導(dǎo)體層外再附加了一塊保護(hù)玻璃，由于在觸摸屏四邊鍍有狹長(zhǎng)的電極，因此在導(dǎo)電體內(nèi)形成了一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。當(dāng)用戶(hù)觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)的原因，手指與導(dǎo)體層間形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的處理器便會(huì)根據(jù)電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。投射式電容觸摸屏則更進(jìn)一步將表面分為許多個(gè)小的單元，每個(gè)單元都擁有獨(dú)立的引線(xiàn)。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，根據(jù)電容的變化，傳感器和處理芯片可以“繪制”出電容量的變化圖，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控。電容式觸摸屏的雙層結(jié)構(gòu)能保護(hù)導(dǎo)體及傳感器，更有效地防止環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，依然可以準(zhǔn)確算出觸摸位置。臺(tái)灣Higgstec公司曾展示了它的電容式觸摸屏在沸水中煮過(guò)仍可正常工作。不過(guò)，電容式觸摸屏的成本較高，而且不易實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)輸入。隨著高端智能手機(jī)，特別是iPhone這樣支持多點(diǎn)觸摸的智能手機(jī)的流行，電容式觸摸屏的出貨量出現(xiàn)了飛速增長(zhǎng)。僅僅在2007年，用于手機(jī)的電容式觸摸屏就出貨2350萬(wàn)片。據(jù)日本富士凱美萊總研集團(tuán)預(yù)計(jì)，在今年年內(nèi)，用于手機(jī)的電容式觸摸屏出貨量將超過(guò)電阻式觸摸屏，達(dá)到5000萬(wàn)片，是2006年的大約8倍。除了數(shù)量上升外，電容式和電阻式觸摸屏的價(jià)格在2007～2008年度內(nèi)也分別下降了23%和30%，更促進(jìn)了觸摸屏的普及。3）紅外式觸摸屏紅外式觸摸屏分為光感應(yīng)型和熱感應(yīng)型。光感應(yīng)型由裝在觸摸屏外框上的紅外線(xiàn)發(fā)射與接收感測(cè)元件構(gòu)成，在框的四邊排列了紅外線(xiàn)發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線(xiàn)網(wǎng)。用戶(hù)以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的兩條紅外線(xiàn)，傳感器即可算出觸摸點(diǎn)位置。因?yàn)榧t外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。它安裝方便、不需要任何控制器，可以用在各檔次的設(shè)備上。不過(guò)，由于只是在普通屏幕上增加了框架，因此在使用過(guò)程中架框四周的紅外線(xiàn)發(fā)射管及接收管很容易損壞，而且由于邊框部分必須嵌入受光及發(fā)光元件，因此會(huì)使得邊框部分增粗，不利于機(jī)身的輕薄化。 熱感應(yīng)型紅外觸摸屏的用途更廣泛一些，它是靠感應(yīng)手指的熱輻射紅外線(xiàn)工作的。不過(guò)，它僅僅能檢測(cè)到熱的物體，如果寒冬在室外使用的話(huà)，由于手指溫度太低，它很有可能出現(xiàn)被“凍住”而失靈的情況。使用熱感應(yīng)型紅外式觸摸屏的手機(jī)也有一些，比如三星的滑蓋手機(jī)SGHE900和SGHU600。4）聲波識(shí)別式觸摸屏聲波識(shí)別式觸摸屏包括聲脈沖識(shí)別觸摸屏和表面波識(shí)別觸摸屏，通過(guò)識(shí)別表面連續(xù)或脈沖聲波的變化來(lái)確定觸摸位置。它由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接收器組成，觸摸屏部分只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，沒(méi)有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的對(duì)角各安裝了垂直和水平方向的超聲波發(fā)射器和相應(yīng)的超聲波接收器。超聲波發(fā)射器能沿著屏幕表面發(fā)送高頻超聲波，當(dāng)手指觸及屏幕時(shí)，觸點(diǎn)上的聲波波形即發(fā)生變化，由此確定坐標(biāo)位置。如果在CRT等堅(jiān)固表面上使用的話(huà)，甚至不需要玻璃基板，直接將CRT表面當(dāng)作基板即可。聲波識(shí)別觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響；分辨率高，無(wú)論用筆、指甲或手指肚都可以識(shí)別；有極好的防刮性，壽命長(zhǎng)；透光率高，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正，而且有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)。它適合在公共場(chǎng)所的POS機(jī)、售貨亭等處使用。5）電磁感應(yīng)式觸摸屏電磁感應(yīng)觸摸技術(shù)是較早應(yīng)用于便攜式IT產(chǎn)品的技術(shù)，它的特征是需要一“筆”，而不是手指。這支筆能夠發(fā)射電磁波，通過(guò)接收裝置感應(yīng)到筆在屏幕上方的位置，就可進(jìn)行定位。在其它觸摸屏的精度問(wèn)題尚未解決時(shí)，早期的PDA、電子詞典與手寫(xiě)板等都使用了這種方式。直到今天，