【正文】 SP0（ DSP 片上第 2 個多通道帶緩沖串行接口）接口與單片機(jī)C8051F340 的 P1^^^^ P1^3 互聯(lián)，如圖 212 所示，在 本次 畢設(shè)的過程中發(fā) 現(xiàn) DSP 的 BIO（控制分支轉(zhuǎn)移輸入信號，用來檢測外設(shè)的工作狀態(tài)）引腳務(wù)必要上拉， 如果不上拉，就不能進(jìn)入要實(shí)現(xiàn)的 standard serial boot模式 [19]。分模塊設(shè)計(jì)的最大好處就是簡單明了，有錯誤一目了然。 軟件總體設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是 本次設(shè)計(jì) 整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 非常 重要的環(huán)節(jié)，軟件設(shè)計(jì)的功能決定這 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，軟件設(shè)計(jì)的效果也關(guān)系 這 系統(tǒng)功能的能否實(shí)現(xiàn)。下位機(jī)程序中主要完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、和數(shù)據(jù)傳輸。 上位機(jī)前面板 詳細(xì) 程序設(shè)計(jì) LabVIEW 開發(fā)的程序一般由一個或多個 VI 組成，所有 VI 都可分為前面板和框圖兩部分。圖 35 是本系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)。在 SPI通信的過程中 還 需要設(shè)置 DSP 與單片機(jī)的握手函數(shù) 。 上位機(jī) LabVIEW 總體 程序設(shè)計(jì) 目前， 現(xiàn)有的自舉代碼軟件設(shè)計(jì) 特別 繁瑣，在 CCS 編程環(huán)境中，編譯后得到的文件是一種 COFF 格式 .out 格式，并不能直接用于 DSP 自舉， 需要 取 除文西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 24 件中的非程序代碼的冗余數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)硬件原理圖分為兩個主要部分： DSP 最小系統(tǒng)部分和單片機(jī)系統(tǒng)部分，其中 DSP 最小系統(tǒng)部分硬件原理圖見附錄 I， 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖詳見附錄 Ⅱ 。 TMS320VC5416 (主機(jī) ) C8051F340（從機(jī)） B F S R 0B D R 0B L C K R 0X FD S PR SP 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0P 0 . 7P 1 . 3M C U 圖 212 DSP 與單片機(jī) SPI 端口連接圖 系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 21 原理圖設(shè)計(jì)是整個設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它決定了后面工作的進(jìn)展。所謂硬件配置的 PLL，就是通過設(shè)定 DSP 的三個引腳（ ）的狀態(tài)來選擇時鐘方式。 在實(shí)際操作過程中由于這兩種電源都不容易直接得到 ，而很容易得到 5V 的 USB 電源 。C +85176。C8051F340單片機(jī) TMS320VC5416 最小系統(tǒng) PC 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 TMS320VC5416 部分包括：供電電路、復(fù)位電路、工作模式選擇電路、時鐘電路、 JTAG 電路 [16]。 系統(tǒng)硬件功能描述 該系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成。 論文章節(jié)安排 本論文共分為五章：第一章是緒論，介紹了設(shè)計(jì)中的一些基本原理和相關(guān)軟件的介紹。 軟件 ConfigAndConfig2Instal簡介 交叉開關(guān)是一個多路選擇器，它用于為器件內(nèi)部的硬件外設(shè)分配 I/O端口。它的設(shè)計(jì)檢查功能主要包括電路原理圖設(shè)計(jì)中的 ERC 和 PCB 設(shè)計(jì)中的 DRC，它們能夠使電路設(shè)計(jì)人員快速地查證錯誤，最大限度地減少設(shè)計(jì)差錯。 Protel DXP 不但兼容了以前所有版本的 Protel軟件，而且集成了更多的工具，從而在電路原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 布局布線、電路仿真測試和 FPGA/CPLD 設(shè)計(jì)等方面較以前的版本有了極大的加強(qiáng) [9]。 （ 9） 片內(nèi) Silicon Labs 二線（ C2）開發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖 13 所示： 確 定 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 性 能 指 標(biāo)單 片 機(jī) 及 其 外 圍 器 件 的 選 擇單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 總 體 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī) 硬 件 設(shè) 計(jì) 及 制 作硬 件 測 試 軟 件 代 碼 編 譯 連 接 與 仿 真單 片 機(jī) 軟 件 設(shè) 計(jì) 及 代 碼軟 硬 件 聯(lián) 合 在 線 方 針 調(diào) 試單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 整 體 測 試 與 驗(yàn) 證 圖 13 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 6 其中 DSP 最小 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 框圖 如圖 14 所示： D S P 及 其 外 圍 器 件 的 選 擇D S P 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 總 體 設(shè) 計(jì)D S P 硬 件 設(shè) 計(jì) 及 制 作硬 件 測 試 軟 件 代 碼 編 譯 連 接 與 仿 真D S P 軟 件 設(shè) 計(jì) 及 代 碼軟 硬 件 聯(lián) 合 在 線 方 針 調(diào) 試D S P 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 整 體 測 試 與 驗(yàn) 證確 定 D S P 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 性 能 指 標(biāo) 圖 14 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個硬件設(shè)計(jì)的 前提 ， 本文 是 從最小系統(tǒng)開始，逐步向 應(yīng)用 系統(tǒng)擴(kuò)展，最終 完成 以 單片機(jī) 的外圍擴(kuò)展 功能 為核心的整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 SPI 總線的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）總線速度：時鐘速度很快，范圍可從幾兆赫茲到幾十兆赫茲， 目前應(yīng)用中的數(shù)據(jù)速率可達(dá)幾 Mbps 的水平 ，且沒有系統(tǒng)開銷。具體如圖 11 所示： Master Slave B L C K XB D XB D RB F S XS C l KM O S IM O S O/ S S 圖 11 SPI 通信原理 （ 1） MOSI– 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入（主發(fā)從收） 。 TMS320VC5416 的數(shù)據(jù)手冊上提供了 5 種自舉引導(dǎo)方式，分別是 HPI 自舉、并行自舉、串行 EEPROM 自舉、標(biāo)準(zhǔn)串行自舉、 I/O 自舉 [2]。 本論文共分為五章。 近 30年來 DSP芯片的誕生及發(fā)展對數(shù)字信號處理、軍事、通訊、聲音圖像處理、工業(yè)控制、儀器儀表、消費(fèi)電子、醫(yī)學(xué) 等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。 因此， 本文 提出 一種便捷的 DS P 自舉 模塊 設(shè)計(jì) 。 該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵自舉功能。 對于一個 DSP系統(tǒng) ， 當(dāng) 用戶 程序 通過 JTAG仿真調(diào)試 完畢后 ，為使 DSP目標(biāo)系統(tǒng)成為 可 脫機(jī)運(yùn)行 的 獨(dú)立系統(tǒng)， 這就要利用 DSP自舉功能了 。第三章是系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 部分 ，在這章里將會對系統(tǒng)軟件的功能、總體設(shè)計(jì)和各個部分的具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)作詳細(xì)的介 紹。在 DSP 執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序 搬移 之前，首先 對其 進(jìn)行初始化， 主要 內(nèi)容包括： 關(guān)閉所有可屏蔽的中斷； 將片內(nèi) DARM映射成程序 /數(shù)據(jù)存儲空間； 將程序 /數(shù)據(jù) 存儲空間 設(shè)置為 7個等待狀態(tài)； 將 I/O存儲空 間 設(shè)置為 7個等待狀態(tài) 。 （ 4） /SS – 從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制 。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 在 本文 中 需要 能夠 實(shí)現(xiàn)功能 如下 ： 上位機(jī)能夠自動完成 DSP 用戶程序的格式轉(zhuǎn)換并能夠?qū)⑥D(zhuǎn)換后的新代碼 通過 USB 通信 自動移植； 下位機(jī) C8051F340 單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)與上位機(jī)的 USB 通信，片內(nèi)的 FLASH 作為 DSP 外部存儲器； DSP 處理器 TMS320VC5416 和 C8051F340 單片機(jī)之間實(shí) 現(xiàn) SPI 方式通信 ； DSP 最小系統(tǒng)能夠 實(shí)現(xiàn)掉電后自動 加載程序，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行 。 最后， 按照從 局部到整 體的思想 經(jīng)行 系統(tǒng)調(diào)試 ，即先 對 系統(tǒng)中 各個模塊進(jìn)行調(diào)試， 包括 硬件調(diào)試和軟件調(diào)試； 再 級聯(lián) 系統(tǒng)中 相近模塊進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，主要是軟件之間的級聯(lián)，最后進(jìn)行 整體 調(diào)試，主要是驗(yàn)證系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求。兩個 C2 接口引腳可以與用戶功能共享 ， 以 使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。 （ 2） Protel DXP 提供了進(jìn)行層次原理圖設(shè)計(jì)的環(huán)境，支持 “ 自上而下 ” 和 “ 自下而上 ” 的層次設(shè)計(jì)思想，從而使得多名電路設(shè)計(jì)人員進(jìn)行并行開發(fā)成為可能。與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上都有明顯的優(yōu)勢，易學(xué)易用。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 12 LabVIEW 簡介 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器開發(fā)平臺）是美國 NI（ National Instrument Company）公司推出的一種基于G 語言的虛擬軟件開發(fā)工具，虛擬儀器是有用戶定義，這種“軟件即儀器”的思想增強(qiáng)了虛擬儀器的靈活性和可擴(kuò)展性 [15]。第四章是系統(tǒng)的調(diào)試與分析，這章主要對調(diào)試的過程作了詳盡的描述，并對調(diào)試過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析。 其中虛線框部分為本 文 的重要部分。 測試模塊 自舉模塊 自舉接口 圖 22 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)的流程圖 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì) 這一部分主要介紹硬件 電路中 各自 包含的模塊 的具體電路、 電路中元器件的選擇 以及其工作條件 等。 其原理圖如圖23 所示： LED1234P2USB 33pFC715pFC815pFC9340_VCC+5VDD+GNDR1227R11 27R101KR9GNDVBUSD+D 圖 23 單片機(jī) 供電 電路 原理圖 復(fù)位電路 本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 復(fù)位鍵一個，單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處 于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。因此 在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)了復(fù)位電路模塊，復(fù)位電路模塊采用非常方便的 按鍵復(fù)位電路。如圖 211 所示： 1234 5678S2SWDIP4CLKMD1CLKMD2CLKMD3MP/MC10KR810KR910KR1010KR11+ 圖 211 工作模式選擇電路 表 21 時鐘方式的配置方法 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 CLKMD 復(fù)位值 時鐘模式 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0000h 9007h 4007h 1007h F007h 0000h F007h — 1/2(禁用 PLL) PLL10 PLL5 PLL2 PLL1 1/2(禁用 PLL) 1/4(禁用 PLL) 保留 LED 燈顯示模塊 LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 20 它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。這樣可以節(jié)約時間，也可以能 讓原理圖看起來更加簡潔。 軟件設(shè)計(jì)的功能 系統(tǒng)軟件的功能設(shè)計(jì)可以分為兩大 部分 ： 上位機(jī) LabVIEW 程序設(shè)計(jì)和下位機(jī) C8051F340 程序設(shè)計(jì) 。 LabVIEW 將廣泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在了同一個環(huán)境中，讓 開發(fā)人員 可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應(yīng)用方案 ，利用 LabVIEW 軟件開發(fā) PC 機(jī)端 USB 應(yīng)用程序不僅可以獲得具 有良好人機(jī)交互的 GUI 界面，而且將極大的加快開發(fā)進(jìn)程。 D S P 初 始 化時 鐘 初 始 化中 斷 初 始 化模 式 選 擇 初 始 化存 儲 器 空 間 初 始 化S P I 通 信 子 程 序開 始 圖 33 DSP 部分軟件總體設(shè)計(jì) 在完成以上兩個部分的總體設(shè)計(jì)后， 經(jīng)行軟件實(shí)現(xiàn)流程圖的整體設(shè)計(jì)，在本文中軟件的整體實(shí)現(xiàn)先從 C8051F340 上電開始，依次完成看門狗的處理、 USB總線的處理、 C8051F340 單片機(jī)的初始化、 DSP 初始化等準(zhǔn)備工作，隨后根據(jù)INT0 的具體請求經(jīng)行處理是否自舉等，軟件部分具體實(shí)現(xiàn)流行 如 圖 34： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 26 C8051F340上電程序開始 禁止看門狗初始化USB總線時鐘C8051F340初始化使能API中斷SPI端口初始化復(fù)位DSP INT0中斷觸發(fā)?從FLASH提取一組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)ASCⅡ轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寫入DSP數(shù)據(jù)發(fā)送完成？數(shù)據(jù)是否寫完？結(jié)束YESYESYESNONONO 圖 :34 下位機(jī) C8051F340 程序流程圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 27 軟件 詳細(xì) 設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是 本次設(shè)計(jì) 整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 非常 重要的環(huán)節(jié)，軟件設(shè)計(jì)的功能決定這 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，軟件設(shè)計(jì)的效果也關(guān)系 這 系統(tǒng)功能的能否實(shí)現(xiàn)。 圖 35 上位機(jī) LabVIEW 前面板設(shè)計(jì)圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 28 上位機(jī)后面板詳細(xì)