【正文】 D S P 初 始 化時(shí) 鐘 初 始 化中 斷 初 始 化模 式 選 擇 初 始 化存 儲(chǔ) 器 空 間 初 始 化S P I 通 信 子 程 序開(kāi) 始 圖 33 DSP 部分軟件總體設(shè)計(jì) 在完成以上兩個(gè)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(kāi)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(qǐng)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(kāi)始 禁止看門狗初始化USB總線時(shí)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(gè)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)。 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) 。如圖 211 所示： 1234 5678S2SWDIP4CLKMD1CLKMD2CLKMD3MP/MC10KR810KR910KR1010KR11+ 圖 211 工作模式選擇電路 表 21 時(shí)鐘方式的配置方法 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 CLKMD 復(fù)位值 時(shí)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。 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(gè)，單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)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(kāi)始工作。 其中虛線框部分為本 文 的重要部分。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 12 LabVIEW 簡(jiǎn)介 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)）是美國(guó) NI（ National Instrument Company）公司推出的一種基于G 語(yǔ)言的虛擬軟件開(kāi)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]。 （ 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(kāi)發(fā)成為可能。 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(duì) 系統(tǒng)中 各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試， 包括 硬件調(diào)試和軟件調(diào)試； 再 級(jí)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(jí)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。 （ 4） /SS – 從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制 。第三章是系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 部分 ，在這章里將會(huì)對(duì)系統(tǒng)軟件的功能、總體設(shè)計(jì)和各個(gè)部分的具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)作詳細(xì)的介 紹。 該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵自舉功能。 近 30年來(lái) DSP芯片的誕生及發(fā)展對(duì)數(shù)字信號(hào)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。 TMS320VC5416 的數(shù)據(jù)手冊(cè)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]。 SPI 總線的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）總線速度：時(shí)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(méi)有系統(tǒng)開(kāi)銷。 （ 9） 片內(nèi) Silicon Labs 二線（ C2）開(kāi)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。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(cuò)誤，最大限度地減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)。 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。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(shí)鐘電路、 JTAG 電路 [16]。 在實(shí)際操作過(guò)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 。 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(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它決定了后面工作的進(jìn)展。 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)。圖 35 是本系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)。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。分模塊設(shè)計(jì)的最大好處就是簡(jiǎn)單明了，有錯(cuò)誤一目了然。 TMS320VC5416 內(nèi)部有西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 19 鎖相環(huán) PLL 電路， 我們可以 利用 PLL 的鎖定特性對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行鎖定，為芯片提供高穩(wěn)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)。 下面依次對(duì)其 進(jìn)行 介紹： 供電電路 該系統(tǒng)采用 5V 的 USB 供電電源，給整個(gè)系統(tǒng)提供正常 工作 的電壓。 本章主要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)硬件的功能、測(cè)試系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)、測(cè)試系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。另外重要的一點(diǎn)是 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 CCS 運(yùn)行時(shí)的主窗口如圖 19 所示： CCS 的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C／ C++和匯編的混合編程，使用方便快捷 [8]。 下面將對(duì)系統(tǒng)的硬件構(gòu)架 和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境作已簡(jiǎn)單介紹。SPI 的通信原理很簡(jiǎn)單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少 4 根線，事實(shí)上 3 根也可以（單向傳輸時(shí)）。 SPI是一種高速的、 同步的 、 全雙工 的 通信總線， 并且占用芯 片的管腳少 ， 既 節(jié)約了芯片的管腳， 又 為 PCB的布局 上 節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡(jiǎn)單易用的特性，現(xiàn)在越來(lái)越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 摘 要 TMS320VC5416 處理器 因 具有 快速運(yùn)算能力 ， 使得它在 消費(fèi) 類電子 產(chǎn)品的研制中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，但由于 TMS320VC5416 處理器是 RAM 型器件，掉電后不能保存任何用戶程序 ，所以在應(yīng)用過(guò)程中一般對(duì)其 經(jīng)行 自舉設(shè)計(jì)。因此 本文 提出了一種便捷的、具有用戶程序自動(dòng)更新功能的 DSP自舉模塊 ，模塊包括上位機(jī)部分和下位機(jī)部分， 上位機(jī) 能夠 實(shí)現(xiàn) 文件的格式轉(zhuǎn)換，并通過(guò) USB通信將更新代碼自動(dòng)移植 ； 下位機(jī) C8051F340的片內(nèi) Flash用作 DSP的片外存儲(chǔ)器，通過(guò) SPI接口對(duì) DSP進(jìn)行代碼更新 。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 3 SPI 通信的基本原理 SPI 接口是 Motorola 首先提出的一種高速，全雙工，同步通信總線，采用主從工作模式（ Master Slave）工作；支持多 slave 模式應(yīng)用，一般僅支持單 Master。其中上位機(jī) 用來(lái)完成用戶程序代碼的格式轉(zhuǎn)換并通過(guò) USB 通信將轉(zhuǎn)換后的代碼自動(dòng)移植到下位機(jī)C8051F340 單片機(jī) 的 FLASH 中；下位機(jī) 包括硬件部分和軟件部分，用來(lái) 完成 與上位機(jī)的 USB 通信、與 DSP 目標(biāo)板的 SPI 通信 ，此外 下位機(jī)本身的 FLASH 作為 DSP 的外部存儲(chǔ)器。 CCS有兩種工作模式，即：軟件仿真器模式和硬件在線編程模式；前者可以脫離 DSP芯片，在 PC 機(jī)上模擬 DSP 的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試；后者可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在 DSP 芯片上，與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 13 第 2章 硬件設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將系統(tǒng)功能分為硬件和軟件兩部分來(lái)分別實(shí)現(xiàn)。 C8051F340 單片機(jī) 系統(tǒng) 部分包括供電電路、復(fù)位電路、 JTAG電路 、 DSP 擴(kuò)展電路、液晶顯示電路等 。其原理圖如圖 210 所示： 1uFC22S1SWPB+RS1KR71KR6 圖 210 系統(tǒng)復(fù)位電路 工作模式選擇電路 DSP的處理器有兩種工作模式：微處理器模式和微型計(jì)算機(jī)模式 ，若 MP/MC引腳為低電平， 則 DSP 被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)模式， 即 程序 從片內(nèi) ROM 的 0FF80H起 開(kāi)始執(zhí)行；若 MP/MC 引腳為高電平， 則 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(chǔ)器 0FF80H 地址開(kāi)始執(zhí)行 。例如把DSP 最小系統(tǒng)分成時(shí)鐘電路、 JTAG 電路、 EEPROM 電路、電源雙路供電電路、工作模式選擇電路等等。 下位機(jī) C8051F340 總體 程序設(shè)計(jì) C8051F340 作為下位機(jī)通過(guò) 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(guò) SPI 接口將代碼更新給 DSP。該前面板中，通過(guò)設(shè)置路徑將文件信息傳遞給框圖進(jìn)行處理，同時(shí)顯示具體的執(zhí)行信息。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。因此正確設(shè)計(jì)原理圖顯得非常重要，為避免出錯(cuò)，在設(shè)計(jì)原理圖的時(shí)候，主要應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)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(kù)是否有，如沒(méi)有，要先把這些元器件的原理圖符號(hào)先畫好。因此在 電源供電 電路的設(shè)計(jì)中， 采用 5V 的 USB 電源對(duì)系統(tǒng)提供 5V 直流電壓，通過(guò)兩個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片分別產(chǎn)生 ， 電壓供給系統(tǒng)工作 [17]。 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) 。第二章是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的介紹，包括了硬件的功能描述和硬件的總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。 （ 6） Protel DXP 提供了全新的 FPGA/CPLD 設(shè)計(jì)功能，并且支持 VHDL 設(shè)計(jì)和混合設(shè)計(jì)模式 [12] 。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。 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(jì) （ 論文 ） 4 達(dá)幾 Mbps 的水平。 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(shuō)明 DSP 被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)模式，即程序從片內(nèi) ROM 的 0FF80H 起開(kāi)始執(zhí)行；若該引腳為高電平，說(shuō)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(chǔ)器 0FF80H