【正文】 控制器的 USB 控制芯片。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)。現(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，如 PCI 總線或 ISA 總線，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)，無法專門對(duì)其電磁屏蔽，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真。該模塊有 16 個(gè)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 。 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)。 7．工作環(huán)境溫度： 40~85 攝式度。 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。 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。 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。硬件 乘法器功能是 DSP 實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)算的重要保障。 2．指令系統(tǒng)的流水線操作。世界上最早的微處理器是基于馮 DSP 芯片也稱數(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。 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。該系統(tǒng)完全可以滿足信號(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? 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。它通過傳感器部分將光學(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)。 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。 3．根據(jù)論文需求和 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。 論文研究的內(nèi)容 本論文研究如何以 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)。 如圖 12 是 DSP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。例如語音識(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 11 所示為一個(gè)典型的 DSP 系統(tǒng)框圖 [4][6]。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)、 MP播放機(jī)、高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。而在計(jì)算機(jī)接口技術(shù)方面，通用串行總線（ Universal Sraial Bus,簡(jiǎn)稱 USB）近幾年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 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。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù)據(jù)采集； USB 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................. 3 論文提出的背景和意義 .............................................................................. 3 DSP 系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計(jì)過程 ...................................................................... 4 論文研究的內(nèi)容 .......................................................................................... 5 論文的章節(jié)安排 .......................................................................................... 5 2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案 ......................................................................................................... 6 采集處理系統(tǒng)分析 ...................................................................................... 6 系統(tǒng)的器件選型 .......................................................................................... 7 微處理器的選型 ................................................................................... 7 串型接口的選型 .............................................................................. 10 存儲(chǔ)器的選型 .................................................................................. 11 其他器件的選型 ................................................................................. 12 本章小結(jié) .................................................................................................... 12 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 12 3. 1 系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集 ................................................................................... 12 采用 F2812 自帶的 ADC 模塊 .......................................................... 12 DSP 的外圍電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 14 電源電路 ............................................................................................. 14 時(shí)鐘電路 ............................................................................................. 15 復(fù)位電路 ............................................................................................. 17 JTAG 電路設(shè)計(jì) ............................................................................... 18 F2812 與存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì) ................................................................... 19 F2812 存儲(chǔ)資源分配情況 .............................................................. 19 外擴(kuò)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) ......................................................................... 21 F2812 與 68013 的接口設(shè)計(jì) ................................................................... 21 本章小結(jié) .................................................................................................... 22 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 22 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 ............................................................................................ 22 CCS 開發(fā)環(huán)境 ................................................................................. 22 USB 的固件開發(fā)環(huán)境 ..................................................................... 24 DSP 部分的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 系統(tǒng)的初始化程序設(shè)計(jì) ..................................................................... 26 A/D 轉(zhuǎn)換部分的軟件實(shí)現(xiàn) .............................................................. 27 SCI 部分軟件設(shè)計(jì) .......................................................................... 29 DSP 與 USB 通信部分的軟件控制程序 ........................................ 30 命令文件的編寫及程序的優(yōu)化 ......................................................... 31 USB 部分的軟件設(shè)計(jì) ............................................................................. 33 本章小結(jié) .................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 35 1 緒論 論文提出的背景和意義 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。系統(tǒng)選用 USB 作為和上位機(jī)通信的接口，實(shí)現(xiàn)處理數(shù)據(jù)的上傳以及上位機(jī)對(duì) DSP 的控制。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(jì)，可以使電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉、開發(fā)周期較短。并詳細(xì)介紹了作為通信接口的 USB 固件的開發(fā)流程。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)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(chǎng)合 ,如通信、雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人和語音等領(lǐng)域。 DSP 芯片在的高速信號(hào)處理方面具有速度快、運(yùn)算性能好等優(yōu)點(diǎn)，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) [24]。與其他通信接口比較， USB 接口的最大特點(diǎn)是易于使用，這也是 USB 的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。 DSP 系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計(jì)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(hào)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、