【正文】 .............................. 9 存儲(chǔ)器的選型 .......................................................................................... 10 其他器件的選型 ...................................................................................... 10 本章小結(jié) ..........................................................................................................11 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................... 12 系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集 ..................................................................................... 12 采用 ADS8364 作采集芯片 ...................................................................... 12 采用 F2812 自帶的 ADC 模塊 ............................................................... 13 DSP 的外圍電路設(shè)計(jì) ..................................................................................... 15 電源電路 .................................................................................................. 15 時(shí)鐘電路 .................................................................................................. 16 復(fù)位電路 .................................................................................................. 18 JTAG 電路設(shè)計(jì) ........................................................................................ 19 F2812 與存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì) ........................................................................... 20 F2812 存儲(chǔ)資源分配情況 ........................................................................ 20 外擴(kuò)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) .............................................................................. 22 F2812 與 68013 的接口設(shè)計(jì) ........................................................................... 23 本章小結(jié) ......................................................................................................... 24 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................... 25 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境 ............................................................................................. 25 CCS 開(kāi)發(fā)環(huán)境 .......................................................................................... 25 USB 的固件開(kāi)發(fā)環(huán)境 .............................................................................. 26 DSP 部分的軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................... 26 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 系統(tǒng)的初始化程序設(shè)計(jì) .......................................................................... 28 A/D 轉(zhuǎn)換部 分的軟件實(shí)現(xiàn) ....................................................................... 29 SCI 部分軟件設(shè)計(jì) .................................................................................... 31 DSP 與 USB 通信部分的軟件控制程序 ................................................. 32 命 令文件的編寫(xiě)及程序的優(yōu)化 .............................................................. 33 USB 部分的軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................... 35 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 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題提出的背景和意義 隨著微電子技術(shù)、計(jì)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(guó)防 ,現(xiàn)代科技和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 .在社會(huì)活動(dòng)和個(gè)人生活中都隨處可見(jiàn)。 數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)是一種特別適合于各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)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(hào)處理器和單片機(jī)等。而在計(jì)算機(jī)接口技術(shù)方面，通用串行總線(xiàn)（ Universal Sraial Bus,簡(jiǎn)稱(chēng) USB）近幾年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。作為一種高速總線(xiàn)接口， USB 適用于多種設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)、 MP播放機(jī)、高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。如圖 11 所示為一個(gè)典型的 DSP 系統(tǒng)框圖 [4][6]。例如語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)在輸出端并不是模擬信號(hào)而是識(shí)別結(jié)果，如數(shù)字、文字等。如圖 12 是 DSP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。 課題研究的內(nèi)容 本課題 研究如何以 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和 USB（通用串行接口）為核心構(gòu)建硬件系統(tǒng)平臺(tái)，完成采集處理系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)。 3． 根據(jù)課題需求和 DSP 芯片的硬件特點(diǎn)提出基于 DSP 的數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。 第三章介紹了采集處理系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括 DSP 電源電路、 AD 轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、 JTAG 接口、 DSP 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器的接口電路以及 DSP 和 USB 的接口電路等。它通過(guò)傳感器部分將光學(xué)標(biāo)記信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集部分將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并由數(shù)字信號(hào)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(lái)控制設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，并且將采集處理后的結(jié)果傳誦到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 圖 21 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 框圖 本系統(tǒng) 是一個(gè)高速信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。該系統(tǒng)完全可以滿(mǎn)足信號(hào)采集處理對(duì)高精度及實(shí)時(shí)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 總線(xiàn)傳輸速度快，能達(dá)到480Mbit/s 的速度，滿(mǎn)足了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰? 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(lèi)。 DSP 芯片也稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。世界上最早的微處理器是基于馮 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 2． 指令系統(tǒng)的流水線(xiàn)操作。硬件乘法器功能是 DSP 實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)算的重要保障。 CMOS 技術(shù)、先進(jìn)的工藝及集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)、工作電壓的下降（ 5V， ， ），使得 DSP 芯片的主頻不斷提高。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(chǎng)份額。 2． 高性能 32 位 CPU，哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu)， 4MB 的程序 /數(shù)據(jù)尋址空間。 7． 工作環(huán)境溫度： 40~85 攝式度。 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)。該模塊有 16 個(gè)通道，單通道轉(zhuǎn)換的見(jiàn)是 80ns，故 DSP 的最大采樣速度可達(dá)到 ?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對(duì)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(xiàn)，如 PCI 總線(xiàn)或 ISA 總線(xiàn)，存在以下缺點(diǎn)：安裝麻煩、價(jià)格昂貴；受計(jì)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(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)法專(zhuān)門(mén)對(duì)其電磁屏蔽，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真。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)。其中前兩種屬于專(zhuān) 用的 USB 接口芯片，使用時(shí)需外接微控制器；而后兩者xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 屬于內(nèi)嵌通用微控制器的 USB 控制芯片。最終， SIE 傳輸來(lái)自或?qū)⒁竭_(dá) USB 接口的數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器的選型 根據(jù) 存儲(chǔ)器能否直接與 DSP 交換信息來(lái)區(qū)分，可分為外部存儲(chǔ)器和內(nèi)部存儲(chǔ)器。當(dāng)片內(nèi)存儲(chǔ)器不夠用時(shí)，有必要 采用告訴可讀寫(xiě)的片外存儲(chǔ)器景泰 RAM（ SRAM）， SRAM 與 DSP 連接簡(jiǎn)單，能被 DSP 全速訪(fǎng)問(wèn) [16]。存儲(chǔ)器的價(jià)格主要由兩個(gè)方面決定，一是存儲(chǔ)本身的價(jià)格，而是存儲(chǔ)器模塊中附加電路的價(jià)格，后一類(lèi)價(jià)格也叫固定開(kāi)銷(xiāo)，因?yàn)閷?duì)不同容量的模塊，這種價(jià)格幾乎是一樣的。 其他器件的選型 時(shí)鐘 芯片的選擇：系統(tǒng)中，我們選用了兩種時(shí)鐘 30Mhz 和 24MHz 分別供DSP 和 USB 使用。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第 3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 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?cè)O(shè)計(jì)了兩種方案。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 31 所示 ADS8364 的特點(diǎn) 是片選信號(hào) CS、輸入時(shí)鐘 CLK、數(shù)據(jù)輸入及控制信號(hào)均可以和 TMS320F2812 直接連接。 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(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 6