【正文】 這一基于EEPROM 的器件能夠提供組合和傳輸延遲在 15 ns 以內(nèi)，它的輸入寄存器建立時間非常短，而且能夠提供多個系統(tǒng)時鐘，具有可編程的速度／功率控制。 7．時鐘模塊 由內(nèi)置晶振 構(gòu)成的時鐘電路為系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)。 4． 串行通訊接口 信號 控制器 的各種參數(shù)可由 PC機(jī)設(shè)定，并通過串口下載到 DSP中。 3. 南北方向黃燈 亮， 東西 方向 紅燈 亮 。 術(shù)語和解釋 信號狀態(tài)：在一個信號周期內(nèi)，東西、南北所顯示的交通燈的狀態(tài)（即紅黃綠中的一個狀態(tài)）。 交通燈控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容 交通燈的運行實例 實例如圖 31 所示： 圖 31 交通燈實例 首先以一個路口為例簡單介紹交通燈信號控制的運行情況。 2 ． 片上 硬件 資源 ： TMS320VC5509 片內(nèi) RAM 容量為 128K16 位。雖然適當(dāng)?shù)乃惴梢蕴岣?、保證運算精度，但要相應(yīng)增加程序復(fù)雜度和運算量。不同的 DSP應(yīng)用系統(tǒng)由于應(yīng)用場合和目的等不盡相同，對 DSP芯片 的選擇也是不同的。最終找到既能滿足設(shè)計需要，運算量又盡可能少的實現(xiàn)算法。 尋址方式 和傳統(tǒng)的微處理器相比， DSP提供了更多的尋址方式，以適應(yīng) DSP的特定處理要求，更多的尋址方式使 DSP應(yīng)用方便靈活。應(yīng)當(dāng)指出，并非所有的 DSP 系統(tǒng)都具有圖 21 模型中的部件。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 DSP 芯片選擇 DSP 的含義及其用途 自從 20 世紀(jì) 80 年代初期第一片數(shù)字信號處理器 (Digital Signal Processor)問世以來， DSP 就以數(shù)字器件特有的穩(wěn)定性、可重復(fù)性、可大規(guī)模集成，尤其是可編程性和易于實現(xiàn)自 適應(yīng)處理的特點，給數(shù)字信號處理的發(fā)展帶來巨大的機(jī)遇，使得信號處理手段更加靈活，功能更加強(qiáng)大。路口的無緊急情況時，以時間為依據(jù)控制信號燈 ，使其 按照正常順序運行，而當(dāng)有緊急情況時則按照緊急處理規(guī)則改變信號燈的狀態(tài)變換。 新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來。一天， 他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。而 DSP 是伴隨著微電子學(xué)，數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展而產(chǎn)生的，是體現(xiàn)這三個學(xué)科綜合科研成果的器件。如何在現(xiàn)有道路交通設(shè)施的條件下更好的解決交通問題才是我們目前需要考慮的。人 、 車 、路三者之間的協(xié)調(diào)已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。 隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈 (紅、黃、綠三種標(biāo)志 )于 1918 年誕生。如果此時紅燈亮了，馬上就會產(chǎn)生一種失望的感覺。 而且，由于紅光的穿透力最強(qiáng)，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見度比較 低，也容易被看見，不會發(fā)生事故。 該設(shè)計以 DSP TMS320VC5509 為路口控制核心， 配合 CPLD 實現(xiàn)對外部器件的控制。輸入信號在進(jìn)行 A／ D 采樣時，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的 2 倍，在實際應(yīng)用中一般為 4 倍以上。圖 22給出了兩種不同的結(jié)構(gòu)。首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行算法仿真和高級語言模擬實現(xiàn)。 DSP 芯片的選擇標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計 DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇 DSP芯片是非常重要的一個環(huán)節(jié)。一般地浮點 DSP精度高于定點 DSP，但耗電量和價格也比定點 DSP貴。應(yīng)從芯片的運算速度、片上資源、功耗、開發(fā)工具以及價格封裝等方面來考慮。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第 3章 交通燈控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 從結(jié)構(gòu)上講，交通信號控制器包括上位機(jī)設(shè)計和下位機(jī)設(shè)計兩部分。 2． 正常變換到四面紅燈 (20秒 )。是不會出現(xiàn)東西南北都是綠色的等 的。另一種方法是使用外部時鐘源的時鐘信號，即將外部時鐘源加到 DSP芯片的 X2/CLKIN引腳， 而 X1引腳懸空 。 4．儲存器模塊 為能記憶配置信息，這里采用了 EPROMAM29LV800。 JTAG 電路設(shè)計 JTAG 接口是 DSP 的調(diào)試接口，用戶可以利用 JTAG 接口完成程序的下載、調(diào)試和調(diào)試信息輸出，通過該接口可以查看 DSP 的存儲器、寄存器等的內(nèi)容，如果 DSP 連接了非易失存儲器，如 Flash 存儲器，還可以通過 JTAG 接口 [4]完成芯片的燒錄。按照邏輯關(guān)系，編寫出邏輯控制方程，通過 JTAG 接口的在線動態(tài)可編程用專用電纜下載后，即可實現(xiàn)邏輯控制。 下面給出采 用 MAX708S[4]構(gòu)建的 DSP 復(fù)位電路，該復(fù)位電路可以提供低輸入電壓保護(hù)、復(fù)位時間延遲和手工復(fù)位等功能。本設(shè)計 提供了鍵盤和陣列顯示電路作為人機(jī)接口。 6. 南北方向紅燈 亮， 東西方向綠燈閃爍。 上面的術(shù)語 [10]及解釋只是對于本文的設(shè)計所列，以方便描述，對于本論文所描述的信號燈控制系統(tǒng)，路口配時信息的來源，依靠在路口處的交警根據(jù)是否有重要車輛或突發(fā)情況來定。 由于東西和南北分別是對稱的，所以在設(shè)計時只需考慮西路口和北路口情況，在正常情況下路口燈的變化將按照下列順序進(jìn)行正常 的 變換。 TMS320VC5509的接口能方便地進(jìn)行外圍電路的設(shè)計，當(dāng)使用低速的片外存儲器時，可以自動插入等待周期，以解決速 度的匹配。通過對算法程序和應(yīng)用目標(biāo)的仔細(xì)分析可以大致判定對DSP芯片片內(nèi)資源的要求。由此估算出所需 DSP運算速度地下限。此階段包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。 在 FFT算法中，經(jīng)常要用到位碼倒序?qū)ぶ?。各廠家生產(chǎn)的芯片的具體功能有所不同，但是一般而言 DSP作為數(shù)字信號處理 領(lǐng)域的專用微處理器， DSP芯片有一些共同的硬件結(jié)構(gòu)，下面詳細(xì)介紹 DSP的通用硬件結(jié)構(gòu) 。和普通的微處理器相比，它們具有特殊的硬件結(jié)構(gòu)特別適合各類數(shù)字信號處理算法的實現(xiàn)，從而使得產(chǎn)品易于實現(xiàn)和維護(hù)。 DSP 是 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的 一門重要的專業(yè)課，該課程不但有較高的理論基礎(chǔ)要求，而且實踐性很強(qiáng)。 最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國倫敦。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。 交通燈的發(fā)展 19 世紀(jì)初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。隨著大規(guī)模集成電路及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛深入運用，智能交通燈控 制設(shè)備有了很大的發(fā)展，是目前交通燈控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。Each street corner contain a fixed work period, and control centercan change its period when the traffic is heavy. The design uses the intersection control TMS320VC5509 by DSP core, with a single intersection control as the research object, and the munications between PCs by using MAX232 conversion. As the minimum single intersection in the traffic work research unit， a single intersection control method is the traffic control work research foundation,which has the extremely vital significance. Keywords traffic lights。 從此，城市的交通信號燈被取締了。 開車的人誰也不愿意看到停車信號。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問的呀！ 顏色也有活動 (activity)的含意，要表達(dá)熱或劇烈的話，最強(qiáng)是紅色，其次是黃色。 其詳細(xì)功能是在 路口的無緊急情況時，以時間為依據(jù)控制信號燈，使其按照正常順序運行，而當(dāng)有緊急情況時則按照緊急處理規(guī)則改變信號燈的狀態(tài)變換。實時信號處理是指系統(tǒng)必須在有限的時間內(nèi)隨外部輸入信號完成指定的處理功能，即信號處理速度應(yīng)當(dāng)大于信號更新 (傳輸 )速度。這樣的安排使得處理器可以同時獲取指令和數(shù)據(jù)。循環(huán)尋址對于 FIFO緩沖的實現(xiàn)也是非常有用的。通過比較在 DSP所執(zhí)行的實時程序和模擬程序執(zhí)行情況來判斷軟件設(shè)計是否正確。 MIPS／ MFLOPS：其含義是每秒百萬條指令和每秒百萬條浮點操作。在選擇芯片時考慮到芯 片的資源的可用性以及性價比，根據(jù) TI公司資料，一款中高檔的數(shù)字信號處理器 TMS320VC5509可以滿足本課題的要求。實驗箱上帶有 IcETEK— cRT顯示控制模塊，實驗箱上有紅、黃、綠三種顏色十二只指示燈可供模擬交通燈用。 7． 東兩方向黃燈。 燈組的設(shè)置 燈組定義：東西方和南北方個為一大組，每組紅黃綠又個為單獨一個燈組。 硬件總體實現(xiàn) 信號 控制器 的硬件結(jié)構(gòu)主要包括核心處理器 DSP（ TMC320VC5509） 、 復(fù)雜 可編程邏輯器件 CPLD(XC95144)、 顯示陣列 及鍵盤、串行通訊接口 MAX3232和燈 模擬電路。 2．通訊模塊 由于對設(shè)定參數(shù)無特殊要求，這里采用了比較常用的串口進(jìn)行通訊。 因此 本系統(tǒng)采用 前 一種方法，即使用 內(nèi) 部 晶振 器構(gòu)成時鐘 電路 ，其連接方式如圖 34 所示： C11 2 PC21 2 PY12 0 MX1X2 圖 34 使用外部時鐘源 為了實現(xiàn) DSP 系統(tǒng)實時處理信號的效果，希望系統(tǒng)頻率越快越好。 DSP 與 CPLD 之間的連接 本設(shè)計的主體部分是由 DSP 和 CPLD 組成， DSP 主要完成對系統(tǒng)的控制，而 CPLD 則是配合 DSP 完成對外圍設(shè)備的選擇以及邏輯轉(zhuǎn)換等等，他們共同組成本系 統(tǒng)的核心。 本設(shè)計所用的電源主要有 和 V 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 兩種電平，我們可以采用一個 TPS73HD301[3]來實現(xiàn)。 本章小結(jié) 本章主要是基于 DSP的交通等控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計。 階段設(shè)置與時段設(shè)置 根據(jù)設(shè)計要求，由于控制是有不同的各種狀態(tài)按順 序發(fā)生的，我們可以采用狀態(tài)機(jī)控制方法來解決此問題，這種方法是將上面所說狀態(tài)進(jìn)行編號，按順序產(chǎn)生這些狀態(tài)；狀態(tài)的延續(xù)時間則由程序來實現(xiàn)。 3．綠燈結(jié)束：綠燈結(jié)束時的燈態(tài) (A：常態(tài)， B：綠閃 )。 3． 南北方向黃燈。 TMS320VC5509 介紹 TMS320VC5509 是 TI公司推出的定點數(shù)字信號處理器 C55系列中的一種，TMS320VC5509 通過增加累加 MAC單元，增強(qiáng)了 DSP的運算能力，而且性能更好，功耗更低，是目前 TMS320 家族中最省電的芯片。 4． 芯片價格。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 圖 23 DSP系統(tǒng)設(shè)計流程 MAC時間 [2]：即執(zhí)行一次乘法累加運算的時間。如果系統(tǒng)運算量不大，可以采用高級語言 C和匯編語言混合編程。 DSP算法中的存儲器訪問模式往往是可以預(yù)知的。為解決對存儲器帶寬的需求問題， DSP處理器發(fā)展了新的存儲器和總線結(jié)構(gòu)，即哈佛結(jié)構(gòu)。 DSP 有兩種解釋：其一是 Digital Signal Processing 的縮寫，即數(shù)字信號處理；其二是 Digital Signal Processor 即數(shù)字信號處理器的意思。通過這次設(shè)計實踐工作，會使我學(xué)到許許多多書本上沒有的東西，讓我養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、活潑的工作作風(fēng) 。 我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞。 交通 指揮燈是非裔美國人加萊特在 1923 年發(fā)明的。哈特設(shè)計、制造的燈柱高 7 米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈 煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。 該設(shè)計以 DSP TMS320VC5509 為路口控制核心 ，以單個路口控制為研究對象，與 PC 機(jī)之間的的通信采用 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 作為整個交通網(wǎng)絡(luò)最小研究單元的單個交叉路口，對 于單個路口 的控制方法的研究是整個交通 燈 控制網(wǎng)路的 研究 基礎(chǔ)， 具有非常重要的意義。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動轉(zhuǎn)換的燈光信號有一段時間了。桿狀細(xì)胞對黃色的光特別敏感， 三種錐狀細(xì)胞則分別對紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。這將是對所學(xué)知識進(jìn)行的一次實踐，使專業(yè)知識得到鞏固和加深。前者數(shù)字信號處理是利用計算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。哈佛結(jié)構(gòu)允許在單周期可以進(jìn)行多次存儲器訪問。例如，對 FIR濾波器中的每次采樣，濾波系數(shù)的訪問是從頭到尾連續(xù)的，然后當(dāng)處理下一次采樣的時候，再從系數(shù)矢量的開始進(jìn)行訪問。 3． 硬件和軟件調(diào)試階段。大多數(shù) DSP芯片可以在一 個指令周期內(nèi)完成一次 MAC運算。芯片價格是 DSP應(yīng)用產(chǎn)品民用化的重要決定因素。該片上的 資源有 16Mbit flash 、 196k*16bit SRAM 、 2500gate CPLD 模版上留有 JTAG插口， 用戶可以通過仿真器和 CCS下載程序進(jìn)行試驗 。 4． 南北方向