【正文】 HOLD30HOLDA28MSC26IAQ29CLKOUT94CLKMD177CLKMD278CLKMD379X2/CLKIN97X196TOUT082BCLKR142BDR147BFSR144BCLKX149BDX160BFSX154NC138NC235NC336NC471NC574NC673BCLKR041BDR045BFSR043BCLKX048BDX059BFSX053DVDD130DVDD112DVDD75DVDD56DVDD33DVDD4DVSS144DVSS128DVSS106DVSS93DVSS76DVSS72DVSS57DVSS40DVSS14CVSS126CVSS111CVSS90CVSS70CVSS50CVSS37CVSS34CVSS15CVSS3CVSS1CVDD142CVDD125CVDD91CVDD68CVDD52CVDD16CVDD12XF27BIO31MP/MC32RS98NMI63INT064INT165INT266INT367IACK61HPIENA92HINT/OUT151HRDY55HR/W18HAS13HDS1127HDS2129HCS17HBIL62HCNT039HCNT146HD058HD169HD281HD395HD4120HD5124HD6135HD76TEST180EMU1/OFF84EMU083TRST87TMS89TDO85TDI86TCK88EMIFCLKS MCBSPSPOWER/GROUDINT/RSTHPIJTAGTMS320VC5402 PGEDHOLDGND22pFC722pFC612Y10MHzGNDDSP_INT3 DSP_INT2 DSP_INT1 DSP_INT0 DSP_NMI DSP_RST DSP_BIO DSP_XF10KR410KR510KR610KR710KR810KR1010KR9DSP_INT3 DSP_INT2 DSP_INT1 DSP_NMIX_RDY1234567891011121314J JTAGGND10KR11DSP_INT010KR12DSP_IACKDSP_IACKDSP_R/WD0D2D1D3D4D5D7D6D8D9D10D11D12D13D14D15A0A1A2A3A4A6A5A7A8A10A9A11A12A13A14A15DSP_EMU0DSP_EMU1DSP_EMU0 DSP_EMU110KR110KR2GNDX_RDYHPIENA10KR3HPIENADSP_PS DSP_MSTRBDSP_DS DSP_IS DSP_TOUTC210uFC310uFC4C5GNDGNDGNDDSP_ISDSP_BDX0DSP_BFSO DSP_BFSODSP_BCLK0 DSP_BCLK0DSP_BDR0DSP_BDX1DSP_BCLK1 DSP_BCLK1DSP_BFS1 DSP_BFS1DSP_BDR110KR13HOLDDSP_RSTGND 圖 310 TMS320VC5402 的基本引腳連接 基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 22 4 帶阻濾波器的 DSP 實(shí)現(xiàn) 基于前面幾章所述，我們所設(shè)計(jì)的帶阻濾波器的性能指標(biāo)為 下通帶邊緣：?? ?p ，上通帶邊緣： ?? ?p ， dBAp 1? ；下阻帶邊緣： ?? ?s ，上阻帶邊緣： ?? ?s ， dBAs 40? ；采樣頻率： HzK10Fs ? 。 正是由于 FFT有著這些用途，并考慮到對(duì)濾波器參數(shù)的判定，以及今后繼續(xù)開(kāi)發(fā)其他通訊軟件時(shí)的應(yīng)用，編寫(xiě)了 FFT子程序，這樣既可以直接演示信號(hào)頻譜，也可以把子程序嵌入到主程序之中，進(jìn)行頻譜分析與計(jì)算 ]12[ 。利用一定的運(yùn)算結(jié)構(gòu)變換，將 N點(diǎn)的 DFT 轉(zhuǎn)化成多個(gè)小的點(diǎn)數(shù) DFT 的運(yùn)算，再利用 knNW的周期性和對(duì)稱(chēng)性，就能大大減少計(jì)算量。 DFT分解法基本上分為兩類(lèi)：一類(lèi)是將時(shí)間序列 ??nx (n為時(shí)間標(biāo)號(hào) )進(jìn)行逐次分解，由此得到的 FFT算法稱(chēng)為按時(shí)間抽取 (Decimationintime)算法；另一類(lèi)是將傅立葉變換序列 ??kX (k為頻率標(biāo)號(hào) )進(jìn)行分解，叫做按頻率抽取 (Decimationinfrequency)基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 23 算法。對(duì)每一算法，按基本的蝶形運(yùn)算的構(gòu)成又可分為基 基 基 8以及任意因子等的 FFT算法。 DIT FFT算法是在時(shí)域內(nèi)將每一級(jí)輸入序列依次按奇 /偶分成 2個(gè)短序列進(jìn)行計(jì)算的，而 DIF FFT算法是在頻域內(nèi)將每一級(jí)輸入序列依次按奇 /偶分成 2個(gè)短序列進(jìn)行計(jì)算的。這里最小的變換點(diǎn)數(shù)就是基數(shù)，因此，基數(shù)為 2的 FFT算法的 最小變換或稱(chēng)蝶形變換就是 2點(diǎn)的 DFT，是最基本的運(yùn)算單位。它是將 DFT分解開(kāi)來(lái)進(jìn) 行運(yùn)算，理論上是一致的，只是通過(guò)分解 DFT運(yùn)算來(lái)達(dá)到減少運(yùn)算量的目的。 FFT/IFFT 算法程序及應(yīng)用 FFT/IFFT在數(shù)字信號(hào)處理中是一種非常重要的算法，在 很多的應(yīng)用領(lǐng)域，如 xDSL調(diào)制器、數(shù)字電視、手持無(wú)線接收裝置中都有用到。時(shí)鐘模式引腳 CLKMD1 上拉為 1，設(shè)置為邏輯 1， CLKMD2 和 CLKMD3 下拉為 0， 設(shè)置為邏輯 0，而時(shí)鐘引腳 X1和 X2/CLKIN 外接晶體。 TMS320VC5402 引腳配置主要有： ? 為了保證用戶(hù)編寫(xiě)的程序 能夠從外部 FLASH 引導(dǎo)到 DSP 芯片內(nèi)存儲(chǔ)器中， DSP芯片應(yīng)設(shè)置為計(jì)算機(jī)模式， MCMP/ 引腳應(yīng)下拉接地，設(shè)置為邏輯 0。 JTAG 仿真接口電路如圖 39 所示。表 31 為 TMS320VC5402 芯片 時(shí)鐘模式設(shè)定。當(dāng)外部時(shí)鐘輸入后，通過(guò) 內(nèi)部鎖相環(huán) PLL 電路可以 倍頻到所需要的工作頻率。選用的晶振 Y 為 10MHz。 其中， X2 又稱(chēng) CLKIN，是一個(gè)輸入管腳，而 X1 是一個(gè)輸出管腳，其時(shí)鐘發(fā)生器允許設(shè)計(jì)者選擇時(shí)鐘源。引腳 7 為低電平復(fù)位輸出信號(hào)，是一個(gè)不小于 的復(fù)位脈沖，用來(lái)對(duì) DSP 芯片復(fù)位 ]8[ 。其中， MAX706S 是一種能與具有 工作電壓的DSP 芯片相匹配的自動(dòng)復(fù)位電路。目前，最有效的硬件保護(hù)措施是采用具有監(jiān)視功能的自動(dòng)復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘電路工作后，只要在 RS 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)外部時(shí)鐘周期以上的低電平，則芯片始終處于復(fù)位狀態(tài)。 基于以上原因，在電源電路的設(shè)計(jì)中選擇 了 TI 公司的 TPS73HD318 芯片，此芯片提供了兩路輸出電源， 輸出電壓分別為 和 ，每路電源的最大輸出電流為 750mA，并且提供兩個(gè)寬度為 200ms 的低電平復(fù)位脈沖，可以滿(mǎn)足 TMS320VC5402 DSP 系統(tǒng)的需要。這些芯片可分為線性芯片和開(kāi)關(guān)芯片兩種，在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)選擇。內(nèi)核電源CVDD 為器件的所有 內(nèi)部邏輯提供電流，包括 CPU、時(shí)鐘電路和所有外設(shè) 。這個(gè)加電次序主要依賴(lài)于芯片內(nèi)部的靜電保護(hù)電路。與 電源相比， 電源可以大大降低芯片功耗。下面介紹 TMS320VC5402 芯片 的 電源電路設(shè)計(jì)。本節(jié)主要說(shuō)明了 DSP 硬件系統(tǒng)的外圍電路設(shè)計(jì)，包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等?；诖?，我們選擇 IS61LV6416 芯片作為我們擴(kuò)展 PRAM 外部存儲(chǔ)器的芯片。因此， 本課題設(shè)計(jì)中采用的 SRAM 存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片是IS61LV6416 芯片。但是，這樣 DSP 芯片中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還是不夠用，因此我們要擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖 33 為 TMS320VC5402 與 AM29LV400B的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。因此，采用 FLASH 作為程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序和固定數(shù)據(jù)是一種比較好的選擇。在硬件復(fù)位時(shí)， XPC 被初始設(shè)置為 0， TMS320VC5402芯片 的程序存儲(chǔ)器被設(shè)置為 128 頁(yè)，每一頁(yè)為 64K 字。當(dāng)片上存儲(chǔ)資源不能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求時(shí)，就需要進(jìn)行外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展。 DSP 接收到 DOUT 信號(hào)后，經(jīng) BDR1口讀出需要轉(zhuǎn)換的串行數(shù)據(jù) 。 OUTA12OUTB13OUTC14OUTD15OUTE6OUTF7OUTG8OUTH9DGND1AGND10FS4SCLK3DOUT19DVDD20MODE17DIN2AVDD11TLV5608GNDPortGND796R17C20GNDDSP_BDX1DSP_BCLK1DSP_BFS1DSP_BDR1 圖 32 TMS320VC5402 與 D / A TLV5608 的接口電路 通 過(guò)軟件啟動(dòng) D/A 轉(zhuǎn)換， DVDD 和 AVDD 引腳接電源電壓。圖 32 為 TMS320VC5402 與 TLV5608連接示意圖。 DSP 與 D/A 轉(zhuǎn)換器的接口 模數(shù)接口 是 DSP 處理系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，主要完成模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，這要用到 D/A 轉(zhuǎn)換器 。該電路使用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 ， REFP 和 REFM 之間接入 C17 和 C18 兩個(gè)去耦電容。在模擬信號(hào)輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器之前，要把此信號(hào)先經(jīng)過(guò)防混疊濾波器，防止輸入的模擬信號(hào)混疊。在 I/O方式下，通過(guò)位操作可以實(shí)現(xiàn)任何串行操作，但操作過(guò)程始終占用 CPU 且編程較復(fù)雜。另一種模式是使用 FS 模式 (FS 來(lái)自 DSP 的有效信號(hào) ),常用 于 TMS320 系列的 DSP。 TLV2544 設(shè)有內(nèi)置轉(zhuǎn)換時(shí)鐘 (OSC)和電壓基準(zhǔn)，可以采用外部 SCLK 作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源以獲得更高的轉(zhuǎn)換速度，并有兩種不同的內(nèi)部基準(zhǔn)電 壓可供選擇。 而 TI 公司生產(chǎn)的 TLV2544 芯片 ，它是一種高性能、低功耗、高速 ()、 12 位四通道串行 CMOS 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且最高采樣速率為200KSPS，采用 ~ 單電源工作， 能夠進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí)抽樣處理， 其滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，所以在 DSP 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的接口電路中選擇了 TI 公司的 TLV2544 芯片 。同時(shí)，轉(zhuǎn)基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 8 換時(shí)間也決定了它對(duì)信號(hào)的處理能力。因?yàn)?DSP 芯片的數(shù)據(jù)是 16 位，所以最理想的精度為 12 位，留出四位做算法的溢出保護(hù)位。一般系統(tǒng)處理的信號(hào)是數(shù)字信號(hào) ，而輸入的信號(hào)大多是模擬信號(hào)，那么就要對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，來(lái)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這要用到 A/D 轉(zhuǎn)換器，它對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)的保證起著重要作用。經(jīng)過(guò)處理后的數(shù) 字信號(hào)由 D/A 轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號(hào)，之后再進(jìn)行平滑濾波，得到連續(xù)的模擬波形。指標(biāo)已確定，以下 應(yīng) 該先設(shè) 計(jì) DSP系統(tǒng)的硬件電路 ， DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)又稱(chēng)為目標(biāo)板設(shè)計(jì)，是在考慮算法需求、成本、體積和功耗核算的基礎(chǔ)上完成的，主要包括 DSP芯片及 DSP基本系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、數(shù) /模和模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 、 控制接口和電源處理等。數(shù)字濾波器系統(tǒng)的具體框圖如圖 23 所示。 并且 5000 系列的 DSP 芯片具有靈活的指令系統(tǒng)和操作性能，又采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，計(jì)算和處理速度很高，系統(tǒng)單指令周期可達(dá)到 10ns。一般來(lái)說(shuō)， DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)流程如圖 22 所示。 ? 可重復(fù)性好，模擬系統(tǒng)的性能受元件參數(shù)性能的變化影響大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，更便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 ? 編程方便， DSP 系統(tǒng)中的可編程 DSP 芯片可以使設(shè)計(jì)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活方便的進(jìn)行修改和升級(jí)，并且還可以將 C 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言結(jié)合使用。 基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 4 2 DSP 數(shù)字濾波器關(guān)鍵指標(biāo)分析與方案設(shè)計(jì) 一個(gè)典 型的 DSP 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。 (2) 用時(shí)間抽取法實(shí)現(xiàn) FFT/IFFT 算法：通過(guò)此算法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析、頻域處理。 相對(duì)于 IIR濾波器， FIR濾波器有著易于實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛的應(yīng)用 ]5[ 。 作為數(shù)字信息處理分支之一的數(shù)字濾波器，也受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，它是通信、語(yǔ)言、圖像、自動(dòng)控制、雷達(dá)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等領(lǐng)域中的一種基本處理部件，具有穩(wěn)定性好、精度高、靈活性大等突出優(yōu)點(diǎn) ]4[ 。本課題的研究，也將為今后設(shè)計(jì)以 DSP芯片為核心部件的嵌