【正文】 P 芯片上電復(fù)位時(shí)，根據(jù)此三個(gè)引腳的電平來設(shè)定鎖相環(huán) PLL 的 工作狀態(tài)，并啟動(dòng)鎖相 環(huán) PLL 工作。 基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 20 1 23 45 67 89 1011 1213 14JJTAGGNDDSP_EMU0 DSP_EMU1DSP_EMU0DSP_EMU110KR1 10KR2C1GND 圖 39 JTAG 仿真接口電路 我們所設(shè)計(jì)的 DSP 系統(tǒng)用到的 DSP 芯片為 TMS320VC5402。 綜上所述， TMS320VC5402 的基本引腳連接如圖 310 所示 ]8[ 。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于能快速高效地和比較精確地完成 DFT的計(jì)算。兩者的區(qū)別是旋轉(zhuǎn)因子出現(xiàn)的位置不同，但算法是一樣的。一般 N點(diǎn) FFT對(duì)應(yīng)于 N個(gè)輸入樣值，有 N個(gè)頻域樣值與之對(duì)應(yīng)。它可以直接用來分析信號(hào)的頻譜； 利用快速卷積求解 FIR 濾波器的輸出。 ? 為了避免 DSP 芯片在程序運(yùn)行中出現(xiàn)不正確的跳轉(zhuǎn)，應(yīng)將 INT0 ~INT3 和 NMI 上拉為 1，設(shè)置為邏輯 1。 基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 19 表 31 時(shí)鐘模式設(shè)定 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 CLKMD RESET VALUE CLOCK MODE 0 0 0 0000H 1/2 (PLL disabled) 0 0 1 9007H PLL10 0 1 0 4007H PLL5 1 0 0 1007H PLL2 1 1 0 F007H PLL1 1 1 1 0000H 1/2 (PLL disabled) 1 0 1 F000H 1/2 (PLL disabled) 0 1 1 Rserved(Bypass mode) JTAG 仿真接口電路的設(shè)計(jì) 對(duì)于大部分處理器而言， JTAG 接口共提供了 7 個(gè)信號(hào)，即 TCK、 TDI、 TDO、TMS、 TRST、 EMU0 和 EMU1。 22pFC722pFC612Y10MHzGND 圖 38 時(shí)鐘電路 DSP 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)的時(shí)鐘和分頻電路，可以直接對(duì)內(nèi)部和外部的時(shí)鐘進(jìn)行分頻，作為 DSP 芯片的系統(tǒng)時(shí)鐘，這種模式稱為 DIV 模式。 WDO8RST7PFO5VCC2GND3PFI4MR1WDI6MAX706SMGNDDSP_RSTDSP_TOUT 圖 37 復(fù)位電路 當(dāng) DSP 處于不正常工作時(shí)，由程序所產(chǎn)生的周期脈沖將會(huì)消失，自動(dòng)復(fù)位電路將無法接收到監(jiān)視信號(hào)， MAX706S 芯片將通過引腳 7 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位，程序重新開始運(yùn)行，強(qiáng)迫系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。自動(dòng)復(fù)位電路除了具有上電復(fù)位功能外，還能監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或死機(jī)時(shí)可通過該電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位。電源電路基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 16 如圖 36 所示 ]8[ 。 I/O 電源DVDD 只為外設(shè)接口引腳提供電壓，消耗的電流取決于外部輸出的速度，數(shù)量以及在這些輸出口上的負(fù)載電容。由于 TMS320VC5402芯片采用雙電源供電，使用時(shí)需要考慮它們的加電次序。 電源電路的設(shè)計(jì) 為了降低芯片功耗， TMS320C54x 系列芯片大部分都采用低電壓設(shè)計(jì)，并且采用基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 15 雙電源供電，即內(nèi)核電源 CVDD 和 I/O 電源 DVDD。 TMS320VC5402 與 IS61LV6416 擴(kuò)展的 SRAM 連接如圖 34 所示。 AM29LV400B 作為 DSP 芯片的外部程序存儲(chǔ)器，地址總線和數(shù)據(jù)總線接至 DSP 芯片的外部總線，片選信號(hào) CE 接至 DSP 芯片的外部程序存儲(chǔ)器的片選信號(hào) PS ，編程寫信號(hào) WE 接至 DSP 芯片的讀 /寫信號(hào) WR/ ，復(fù)位信號(hào) RESET接至 DSP 芯片的復(fù)位信號(hào) RS ， 而輸出使能信號(hào) OE 接至 DSP 芯片的外部存儲(chǔ)器選通基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 12 信號(hào) MSTRB 。當(dāng)片內(nèi) RAM 映射到程序空間時(shí) (OVLY=1)，程序存儲(chǔ)器的每一頁由兩部分組成，為最多 32K 字的公共塊和 32K 字的私有塊，公共塊被所有的頁共享，私有塊只能通過它所在的頁來訪問 ]9[ 。 基于 DSP 的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 11 DSP 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，使得大容量、低成本、小體積、 低功耗、高速存取的存儲(chǔ)器得到了廣泛地應(yīng)用。在信號(hào)經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)從 OUTA 輸出之后，此信號(hào)還需要再經(jīng)過平滑濾波器使其波形平滑，才可輸出到其他設(shè)備。 A/D 轉(zhuǎn)換電路的工作是由 DSP 芯片的多通道緩沖串口 BSP0 來控制， BSP0通過串行輸出口 BDX0 發(fā)送控制字到 TLV2544 的 SDI 口，來決定其工作發(fā)送。在 SPI 方式下 ， BSP 口可方便地與滿足 SPI/TM 協(xié)議的串行設(shè)備相連。 TLV2544 工作周期的開始有兩種模式：一種是不使用 FS 模式 (在 SC 的下降沿，F(xiàn)S=1)。 ? 器件價(jià)格。這就要先確定采樣頻率，之后根據(jù)此采樣頻率來選擇所要用到的 A/D 轉(zhuǎn)換器。從上述的信號(hào)處理過程可以看出 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器的作用。 圖 23 數(shù)字濾波器系統(tǒng)的框圖 通常的設(shè)計(jì) 中會(huì)采用 5V供電且并行的 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器 )和 DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器 )芯片與 DSP 芯片連接，那么傳輸數(shù)據(jù)過程中會(huì)占用總線的時(shí)間，并且需要采用多片電平轉(zhuǎn)換器件將 5V 電平轉(zhuǎn)換為 的邏輯電平。 圖 22 DSP 系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)流程 基于第一章所述，工頻干擾是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的常見干擾源，它的存在對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中小信號(hào)的提取造成了較大的困難，因此課題要求采用 DSP 芯片設(shè)計(jì)一個(gè)通用且濾波參數(shù)可以調(diào)節(jié)的帶阻式濾波 器，以滿足對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中小信號(hào)提取的要求。 ? 具有高速性， DSP 系統(tǒng)的運(yùn)行速度較高，最新的 DSP 芯片運(yùn)行速度高達(dá) 10GMIPS以上。 (3) 研究 DSP 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：了解 TI 公司的 TMS320VC5402 DSP 芯片，掌握 DSP系統(tǒng)的構(gòu)成及軟硬件的 設(shè)計(jì)方法和 CCS 軟件的調(diào)試方法；并以 TI 公司的TMS320VC5402 DSP 芯片為核心處理器，在 DSK 上實(shí)現(xiàn)所要設(shè)計(jì)的 FIR 帶阻 濾波器系統(tǒng)。 在數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用中，數(shù)字濾波器很重要并且得到了廣泛的應(yīng)用。 用可編程 DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波時(shí)，可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性。在信號(hào)處理領(lǐng)域中，對(duì)于信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性、快速性的要求越來越高。 首先依據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的特點(diǎn)，采用 MATLAB 仿真計(jì)算帶阻濾波器的性能指標(biāo)，得到能滿足現(xiàn)場(chǎng)提取信號(hào)要求的濾波器系數(shù)表。 7 要求設(shè)計(jì)硬件原理圖。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目 基于 DSP的帶阻濾波器設(shè)計(jì) 專業(yè) 電子信息工程 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 一． 主要內(nèi)容 工頻干擾是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的常見干擾源，它的存在對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)小信號(hào)的提取造成了較大的困難，課題要求采用 DSP 設(shè)計(jì)一個(gè)通用，濾波參數(shù)可以調(diào)節(jié)的帶阻式濾波器，以滿足對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)小信號(hào)提取的要求。 8 編寫相關(guān)程序編譯仿真通過。之后依據(jù)估計(jì)運(yùn)算量選擇相應(yīng)的 DSP處理器芯片，并根據(jù)轉(zhuǎn)換精度來選擇 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn) 換器芯片，以及由于處理器內(nèi)存不足進(jìn)行 FLASH、 SRAM 與 PRAM 的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展來設(shè)計(jì)一個(gè) DSP 應(yīng)用系統(tǒng)，并設(shè)定其中參數(shù)。因此，在許多信息處理過程中，如對(duì)信號(hào)的過濾、檢測(cè)、預(yù)測(cè)等，都要廣泛地用到濾波器。因此，我們有必要對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，理解其工作原理，優(yōu)化其設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)開發(fā)出穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。按照數(shù)字濾波器的特性，它可以被分為線性與非線性、時(shí)變與時(shí)不變、因果與非因果、無限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) (IIR)與有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) (FIR)等等。 本論文共分為四個(gè)部分，第一章為緒論部分，介紹了課題背景、 DSP 及其濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀；第二章介紹了 DSP 系統(tǒng)的框圖設(shè)計(jì)以及 DSP 芯片的選擇；第三章詳細(xì)介紹了 DSP 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，說明了 DSP 系統(tǒng)有哪幾部分組成；第四章詳細(xì)介紹了課題中所要設(shè)計(jì)的帶阻濾波器的軟件實(shí)現(xiàn)方法。 ? 穩(wěn)定性好， DSP 系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受周圍環(huán)境如噪聲、溫度等的影響小，所以其可靠性高、穩(wěn)定性好。并且所設(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 ? ；點(diǎn)數(shù)： 1550N? 。但考慮到 TMS320VC5402 DSP 芯片的片上包含兩個(gè) McBSP(多通道緩沖串行口 )接口，可以將這兩個(gè)通道模仿實(shí)現(xiàn) SPI的時(shí)序，那么 ADC 芯片可采用 TLV2544，實(shí)現(xiàn)將需要的濾波信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào) ； DAC 芯片可采用 TLV5608，實(shí)現(xiàn)濾波后的信號(hào)從數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為所需要的模擬信號(hào) ； JTAG 接口供 DSP 芯片下載 程序進(jìn)行調(diào)試。本節(jié)主要介紹 DSP與 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器的接口電路。 ? 轉(zhuǎn)換精度。轉(zhuǎn)換器的價(jià)格也是選擇 A/D 的 一個(gè)重要因素。在這種模式下， SC 的下降沿為周期的開始，輸入數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿移入，輸出數(shù)據(jù)在其下降沿改變。與 TLV2544接口時(shí)， TMS320VC5402 芯片 作為 SPI 主設(shè)備向 TLV2544 提供串行時(shí)鐘、命令和片選信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無縫連接，不需要附加邏輯電路 ]8[ 。TLV2544 按 DSP 發(fā)出的控制字進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)果產(chǎn)生后 (如 FIFO 堆棧滿 )，發(fā)出INT 信號(hào)通知 DSP 接收?；谇懊嬉笥?DSP芯片來設(shè)計(jì)帶阻濾波器，并 且用到的采樣頻率 HzK10Fs ? ，那么平滑濾波器的 截止頻率 Hzf 20xx? ，并且我們用 RC 濾波器來實(shí)現(xiàn)此濾波器，假定 RC 濾波器中的電容FC ? ? ， 又 RC 濾波器的 截止頻率 )2(/1 RCf ?? ，進(jìn)而可以得出 RC 濾波器中的電阻 ??79617R 。對(duì)于數(shù)據(jù)運(yùn)算量和存儲(chǔ)容量要求較高的系統(tǒng)，在應(yīng) 用 DSP 芯片作為核心器件時(shí)，由于芯片自身的內(nèi)存資源有限，往往需要存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 目前，市場(chǎng)上的 EPROM 工作電壓一般為 5V，與 的 DSP 芯片連接時(shí)需要考慮電平轉(zhuǎn)換的問題，而且體 積都很大。 A025A124A223A322A421A520A619A718A88A97A106A115A124A133A142A151A1648A1717A1816A199BYTE47CE26OE28WE11RESET12VSS27VSS46VCC37DQ029DQ131DQ233DQ335DQ438DQ540DQ642DQ744DQ830DQ932DQ1034DQ1136DQ1239DQ1341DQ1443DQ15/A145RY/BY15NC110NC213NC314AM29LV400B FLASHFLASHA0A1A2A3A4A6A5A7A8A10A9A11A12A13A14D0D2D1D3D4D5D7D6D8D9D10D11D12D13D14D15C16GNDGND10KR15DSP_RSTDSP_R/WA1510KR16DSP_PSGNDDSP_MSTRB 圖 33 FLASH AM29LV400B 與 DSP 的連接 當(dāng) PS =0 時(shí)， CE =0、 MSTRB =0，選中 FLASH 存儲(chǔ)器，可進(jìn)行讀操作； 當(dāng) PS =1 時(shí)， CE =1， FLASH 存儲(chǔ)器掛起，地址線和數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻 ]10[ 。地址線和 數(shù) 據(jù)線對(duì)應(yīng)相連，由于是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，存儲(chǔ)器的片選信號(hào) CE 與 DSP 芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片選信號(hào) DS 連接，以選通外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而存儲(chǔ)器的寫允許端 WE 與 DSP 芯片的讀 /寫控制端 WR/ 相連，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀 /寫操作 ， 并且 讀選通信號(hào) OE 、高位字節(jié)選通信號(hào) UB 和低位字節(jié)選通信號(hào) LB 引腳接地 ]11[ 。通常 I/O 電源采用 供電，而內(nèi)核電源采用 、 或更低的 電源。理想情況下， DSP 芯片上