【正文】 340_VCCRESETSWPB1KR131KR14RST/C2CK 圖 24 單片機(jī) 復(fù)位電路 原理圖 JTAG 接口電路 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 16 電路中設(shè)計一個 52 針 JTAG 接口 ， JTAG（ Joint Test Action Group）接口用于連接最小系統(tǒng)板和仿真器，實現(xiàn)仿真器對 DSP 的訪問， JTAG 接口的連接需要和仿真器上的接口一致。電路 中 S1 平時為斷開 狀態(tài) ，當(dāng)按鍵 閉合時，電容 C 放電，使電容 C 上的電壓降為 0， 即 實現(xiàn)手動復(fù)位。 LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片。 在設(shè)計系統(tǒng)原理圖時，最好把系統(tǒng)分成幾個小模塊，分開設(shè)計。 上位機(jī) LabVIEW 程序 功能 （ 1） 能夠顯示文件的輸入路徑和格式轉(zhuǎn)換信息； （ 2） 自動實現(xiàn)用戶代碼文件的格式轉(zhuǎn)換 ； （ 3） 能夠 通過 USB 通信自動將 格式轉(zhuǎn)換完畢的 代碼數(shù)據(jù) 下載到 作為 DSP外部存儲器的 C8051F340 片內(nèi) Flash 中 。 在本設(shè)計上位機(jī)的設(shè)計分為前面板設(shè)計和后面板設(shè)計，在前面板設(shè)計中用來實現(xiàn) 通 過設(shè)置路徑將文件信息傳遞給框圖進(jìn)行處理，同時顯示具體的執(zhí)行信息，另外 USB 通信情況 也可以通過面板上的指示燈顯示 。 本文 的軟件總體設(shè)計分為兩部分： 上位機(jī) LabVIEW 程序設(shè)計 和下位機(jī) C8051F340 程序設(shè)計。 USB 的連接狀況也可以通過面板上的指示燈顯示。 DSP 部分的子程序 包括 SPI 通信子程序。 用 戶 程序. o u t文 件. h e x文 件. d a t文 件C C S 第 一 次編 程H e x 5 0 0. e x eH e x t o d a t. e x e程 序 代 碼 E E P R O M 移植 完 成程 序 代 碼 中 間 過 渡 轉(zhuǎn) 換 圖 31 CCS 二次編程軟件設(shè)計流程 [20] 本次 上位機(jī)程序基于 LabVIEW 編譯環(huán)境。單片機(jī)系統(tǒng)的 PCB 原理圖 如 圖 213： 圖 213 單片機(jī)系統(tǒng)的 PCB 原理圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 22 TMS320VC5416 最小系統(tǒng)的 PCB 原理圖 如 圖 214： 12122 13 41 21 22112121 21 21 212121212121 212121212121212 2121212121121221122 11 2 34121234001 2 3414131211109876543211236541 21342212121212 12 12 1122112121212121 21 2211 212144143142141140139138137136135134133132131130129128127126125124123122121120xx911811711611511411311211111010910810710610510410310210110099989796959493929190898887868584838281807978777675747372 7170 6968 6766 6564 6362 6160 5958 5756 5554 5352 5150 4948 4746 4544 4342 4140 3938 373635343332313029282726252423222120191817161514131211109876543216 7 8 9 105 4 3 2 1 圖 214 TMS320VC5416 最小系統(tǒng)的 PCB 原理圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 23 第 3章 軟件設(shè)計 前面 介紹了系統(tǒng)的硬件部分，本章是對系統(tǒng)軟件 部分的 具體實現(xiàn)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。畫器件原理圖符號的時候不必把所有的管腳都畫出來，只需把用到的引腳畫出來即可。具體的配置方式如表 21 所示 [18]： 為了能方便選擇選擇 DSP 處理器的工作模式和配置 PLL，設(shè)計工作模式選擇電路。其原理圖如圖 28 所示： 圖 28 電源供電原理圖 1234GND5J1USB_B1MR1C1123456SW( 電源開關(guān) )10uHL110uFC21uFC3C4GNDUSB_5VGND5V NC5V NC NCNCVin VoutGNDU2AMS1117_ADJVin VoutGND270R31KR222uFC51uFC6C8C7C9C30GND22uFC121uFC13C14C15C16C17NetLabel2523GND1123GND西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 18 時鐘電路 本次設(shè)計 中 系統(tǒng)時鐘采用 信號質(zhì)量好穩(wěn)定性高的 有源晶振，輸出時鐘 直接 與TMS320VC5416 的 CLKIN 引腳相連， 連接圖 如圖 29 所示： CLKINC21NC1GND2OUT3VCC4X116MHZ+10uHL2 圖 29 時鐘電路原理圖 復(fù)位電路 由于在 實際應(yīng)用過程 和 調(diào)試過程 中需要 對 系統(tǒng)隨時復(fù)位，以使程序可以重新加載與 運(yùn)行。 設(shè)計中 用 紅色 LED1 作為 顯示電源的開關(guān) 。 在 DSP 與 單片機(jī) 互連設(shè)計中介紹了 如何 用這兩個最小系統(tǒng)搭建需要實現(xiàn)的自舉電路。實現(xiàn)過程如圖 21。第三章是系統(tǒng)軟件的設(shè)計，在這章里將會對系統(tǒng)軟件的功能、總體設(shè)計和各個部分的具體設(shè)計實現(xiàn)作詳細(xì)的介紹。 交叉開關(guān)負(fù)責(zé)SMBus、 SPI、 UART、定時器捕捉模塊、外部 PCA輸入、比較器輸出、定時器外部輸入、 /SYSCLK以及 A/D轉(zhuǎn)換啟動輸入的引腳分配 [14]。 單 片機(jī)開發(fā)軟件 Keil C51 簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。因此， Protel DXP 是真正意義上的 EDA 軟件，它的智能化、自動化較以前的版本有了極大的提高。在使用C2 進(jìn)行調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。 在 再設(shè)計過程中將單片機(jī) 的引腳用插針引出， 以 便于 今 后的擴(kuò)展 與 使用 。 （ 2） 可實現(xiàn)全雙工通信 [5]: SPI 芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為 PCB 的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。 （ 3） SCLK– 時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生（時鐘線） 。 因為 TMS320VC5416 的 片內(nèi) 4KROM 中 掩膜了 TI 公司 設(shè)計的自舉引導(dǎo)程序， 故在 使用 DSP 的 自舉引導(dǎo)功能時，必須 使其 MP/MC 引腳為低電平，即設(shè)置為 微計算機(jī)工作方式 。第二章是系統(tǒng)硬件設(shè)計的介紹，包括了硬件的功能描述和硬件的總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。采用 DSP芯片來 經(jīng)行 數(shù)字信號處理更是當(dāng)前發(fā)展 的必然 趨勢。 本系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī) ， 上位機(jī)完 成用戶文件的從 .out 到 .dat 的格式轉(zhuǎn)換并通過 USB通信將更新代碼移植 ； 下位機(jī) C8051F340 的片內(nèi) FLASH 用作 DSP 的片外存儲器， 并 通過 SPI 接口 實現(xiàn) 對 DSP 自舉 代碼 的 更新 。 該模塊 利用 C8051F340 單片機(jī)實現(xiàn) TMS 320VC 5416 的自舉方案，既節(jié)省了資源又降低了設(shè)計成本，并且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度。 TMS320VC54系列數(shù)字信號處理器由于運(yùn)算速度快、成本低、體積小、可靠性高、 接口靈活 和可編程特性 的特點，使得 其 在許多電子產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用 過程 中，發(fā)揮著越來越重要的作用。第一章是設(shè)計中的一些基本原理和相關(guān)硬件、相關(guān)軟件的介紹。 DSP 系統(tǒng) 在 上電復(fù)位后，首先檢查 MP/MC 引腳， 若該引腳為低電平，說明 DSP 被設(shè)置為微計算機(jī)模式，即程序從片內(nèi) ROM 的 0FF80H 起開始執(zhí)行；若該引腳為高電平，說明DSP 被設(shè)置為微處理器工作方式，即用戶程序從外部程序存儲器 0FF80H 地址開始執(zhí)行。 （ 2） MOSO– 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出（主收從發(fā)） 。 目前應(yīng)用中的數(shù)據(jù)速率可西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 4 達(dá)幾 Mbps 的水平。此外，在 硬件設(shè)計中還 連接一個 將程序載入主芯片 的 JTAG 下載端口 。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。 Protel DXP 作為一款功能強(qiáng)大的電路設(shè)計軟件，它具有以下基本特點： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 11 （ 1） Protel DXP 包含電路原理設(shè)計、電路原理圖仿真測試、印刷電路板設(shè)計、自 動布線器和 FPGA/CPLD 設(shè)計，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設(shè)計 [10]。 （ 6） Protel DXP 提供了全新的 FPGA/CPLD 設(shè)計功能，并且支持 VHDL 設(shè)計和混合設(shè)計模式 [12] 。例如，它可以決定 UART的 RXD和 TXD連到哪一個端口引腳 [13]。第二章是系統(tǒng)硬件設(shè)計的介紹，包括了硬件的功能描述和硬件的總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。 由于上位機(jī)完全由軟件來實現(xiàn)， 故硬件部分只有下位機(jī)部分，下位機(jī)設(shè)計是本次硬件設(shè)計的核心，也是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。 DSP 處理器 TMS320VC5416 部分和 C8051F340 單片機(jī)部分采用 SPI 通信方式 互聯(lián) 。C。因此在 電源供電 電路的設(shè)計中， 采用 5V 的 USB 電源對系統(tǒng)提供 5V 直流電壓，通過兩個電壓轉(zhuǎn)換芯片分別產(chǎn)生 ， 電壓供給系統(tǒng)工作 [17]。上電復(fù)位時， DSP根據(jù)這三個引腳的電平， 判 定 PLL 的工作狀態(tài)， 并啟動 PLL 工作。因此正確設(shè)計原理圖顯得非常重要，為避免出錯，在設(shè)計原理圖的時候，主要應(yīng)該注意以下幾個問題： 在畫原理圖之前，首先根據(jù)用到的元器件查看 PROTEL 的元器件庫是否有，如沒有，要先把這些元器件的原理圖符號先畫好。 系統(tǒng)硬件 PCB 圖設(shè)計 整個系統(tǒng)是在 TMS320VC5416 最小系統(tǒng)和 C8051F340 系統(tǒng)之上逐步展開，用 直插式 實現(xiàn)的 DSP 自舉系統(tǒng) 與單片機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)，因此，在設(shè)計的過程中，需設(shè)計 單片機(jī)系統(tǒng) 的 PCB 原理圖和 TMS320VC5416 最小系統(tǒng)的 PCB 原理圖 。為了得到 DSP 自舉所需要的文件格式， 一般需要按 如圖 31 虛線框所示，使用軟件進(jìn)行多步轉(zhuǎn)換。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 25 C 8 0 5 1 F 3 3 0 初 始 化S P I 通 信時 鐘 初 始 化中 斷 初 始 化端 口 初 始 化定 時 器 初 始 化自 舉 程 序開 始 圖 32 單片機(jī)部分軟件總體設(shè)計 DSP 部分軟件總體設(shè)計 如圖 33 所示： DSP 軟件設(shè)計時 首 先 需要 進(jìn)行 DSP 初始化 ， DSP 初始化包括 ：時鐘初始化、中斷初始化、工作模式選擇初始化、存儲器空間 初始化等。該前面板中，通過設(shè)置路徑將文件信息傳遞給框圖進(jìn)行處理，同時顯示具體的執(zhí)行信息。 上位機(jī) LabVIEW 詳細(xì) 程序設(shè)計 上位機(jī)的程序設(shè)計包括前面板的程序設(shè)計和后面板的程序設(shè)計，下面將依次對其經(jīng)行介紹。 下位機(jī) C8051F340 總體 程序設(shè)計 C8051F340 作為下位機(jī)通過 USB 從上位機(jī)將代碼移植到 單片機(jī) C8051F340片內(nèi) Flash 中，之后通過 SPI 接口將代碼更新給 DSP。 下位機(jī) C8051F340 程序 功能 （ 1） 能夠 通過 USB 通 信 從上位機(jī)將 代碼移植到片內(nèi) Flash 中 ； （ 2） 能夠利用 SPI 接口將代碼更新給 DSP（ 本文 中的 TMS320