基于tms320vc5416的gps解調(diào)器硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-15 17:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （明確自己做什么，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)怎樣的功能）、工期（考慮可能遇到的問(wèn)題，計(jì)算出大約需要多長(zhǎng)時(shí)間）、成本（能不能提供設(shè)計(jì)所需要的器件）、體積和功耗核算等因素的基礎(chǔ)上，綜合的考慮其可行性，從而選擇系統(tǒng)的最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案。第二步：器件的選擇設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)首先要考慮的就是選擇什么樣的DSP處理芯片芯片，再就是選擇外圍芯片，最基本的是存儲(chǔ)器、電源、邏輯控制器件、通信、人機(jī)接口（鍵盤、顯示器）、總線等基本外設(shè)。(1) DSP芯片的選擇首先要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算量的需求來(lái)選擇；其次要根據(jù)系統(tǒng)所應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)選擇合適的DSP芯片；最后要根據(jù)DSP的片上資源、價(jià)格、外設(shè)配置以及與其他元部件的配套性等因素來(lái)選擇。 (2) 存儲(chǔ)器的選擇常用的存儲(chǔ)器有SRAM、EPROM、E2PROM和FLASH等。一般我們是利用DSP的擴(kuò)展接口進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器和I/O空間的配置。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮存儲(chǔ)器映射地址、存儲(chǔ)器容量和存儲(chǔ)器速度等?？梢愿鶕?jù)工作頻率、存儲(chǔ)容量、位長(zhǎng)(8/16/32位)、接口方式(串行還是并行)、工作電壓(5V/3V)等來(lái)選擇。(3) 邏輯控制器件的選擇系統(tǒng)的邏輯控制通常是用可編程邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先確定是采用CPLD還是FPGA；其次根據(jù)自己的特長(zhǎng)和公司芯片的特點(diǎn)選擇哪家公司的哪個(gè)系列的產(chǎn)品；最后還要根據(jù)DSP的頻率來(lái)選擇所使用的邏輯控制器件。(4) 通信器件的選擇通常系統(tǒng)都要求有通信接口。首先要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)通信速率的要求來(lái)選擇通信方式。然后根據(jù)通信方式來(lái)選擇通信器件。一般串行口只能達(dá)到19kb/s，而并行口可達(dá)到1Mb/s以上，若要求過(guò)高可考慮通過(guò)總線進(jìn)行通信；(5) 人機(jī)接口常用的人機(jī)接口主要有鍵盤和顯示器。通過(guò)與其他芯片通信與DSP芯片直接構(gòu)成。(6) 電源的選擇主要考慮電壓的高低和電流的大小。既要滿足電壓的匹配，又要滿足電流容量的要求。第三步：原理圖設(shè)計(jì),原理圖設(shè)計(jì)包括：197。 (1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：可分為單DSP結(jié)構(gòu)和多DSP結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)和串行結(jié)構(gòu)、獨(dú)立的DSP結(jié)構(gòu)還是DSP/MCU混合結(jié)構(gòu)等，當(dāng)然在本系統(tǒng)中，由于運(yùn)算量不是很大，一個(gè)DSP（TMS320VC5416）芯片就足夠了；(2) 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)：是利用DSP的擴(kuò)展接口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器和I/O空間的配置。在設(shè)計(jì)時(shí)主要要考慮的是存儲(chǔ)器映射地址、存儲(chǔ)器容量和存儲(chǔ)器速度等；(3) 通信接口的設(shè)計(jì)；(4) 電源和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)； 從第三步開(kāi)始就進(jìn)入系統(tǒng)的綜合。在原理圖設(shè)計(jì)階段必須清楚地了解器件的特性、使用方法和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，必要時(shí)可對(duì)單元電路進(jìn)行功能仿真。第四步：PCB設(shè)計(jì)PCB圖的設(shè)計(jì)要求我們既要熟悉系統(tǒng)的工作原理，還要清楚布線工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第五步：硬件調(diào)試通過(guò)前面的一章，就可以看出系統(tǒng)中選用的處理芯片是TMS320VC5416。由于上面已重點(diǎn)的介紹了其功能特點(diǎn)，這里我就不對(duì)其在做過(guò)多的描述了，下面就要對(duì)其他的外圍器件進(jìn)行選擇了。 硬件系統(tǒng)平臺(tái)搭建本課題是基于GPS解調(diào)器的硬件設(shè)計(jì)，其數(shù)據(jù)流圖如下圖所示： 解調(diào)GPS數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流圖基于上面介紹的數(shù)據(jù)流圖，和本章第一小結(jié)的可以看出，設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的步驟如下：(1) 首先要確定的是DSP芯片的選型，基于第二章的介紹系統(tǒng)選擇的的16位的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5416。(2) 其次是外圍器件的選型。首先是存儲(chǔ)器的選擇，由于VC5416的內(nèi)部存儲(chǔ)容量很小，所以需要外掛存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，這里選用的是可在線編程的FLASH存儲(chǔ)器。再就是可編程邏輯器件的選擇，由于DSP的I/O管腳很少，還有系統(tǒng)對(duì)外設(shè)的控制很簡(jiǎn)單，所以選用CPLD來(lái)擴(kuò)展其I/O口，當(dāng)然CPLD也還有其它的功能，這在第5章有很詳細(xì)的介紹。(3) PC機(jī)和DSP進(jìn)行通信時(shí)，要考慮電平轉(zhuǎn)換和串并轉(zhuǎn)換，所以需要MAX232和UART芯片各一塊。當(dāng)然UART需要CPLD譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)和讀寫(xiě)信號(hào)。(4) 系統(tǒng)中人機(jī)接口還應(yīng)有有鍵盤和顯示器。(5) 最后要考慮的是電源芯片的選型和電路的設(shè)計(jì)根據(jù)上面的分析，可得實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)解調(diào)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主框圖如下圖所示： LCD FLASHMAX232UART5416RS232CPLD硬件復(fù)位鍵POWERKEY5V電源從上圖我們可以看出數(shù)據(jù)流通過(guò)串口進(jìn)入數(shù)字處理芯片TMS320VC5416，根據(jù)軟件編程實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)解調(diào)，之后從顯示器輸出解調(diào)后的定位信息。 仿真口設(shè)計(jì)仿真器采用邊界掃描技術(shù)和DSP芯片通過(guò)JTAG口相連接，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)對(duì)DSP芯片的完全檢測(cè)和控制。JTAG口提供給用戶以使用仿真器下載程序的方法。使用仿真器時(shí)要注意：Emu0,Emu1上拉。TCK的頻率應(yīng)該為10M。,但是仿真器上需要5V電壓供電,所以仿真器盒上需要單獨(dú)供電。 JTAG的引腳定義JTAG－1TMSJTAG－2TRSTJTAG－3TDIJTAG－4GNDJTAG－5PD（＋5V）JTAG－7TDOJTAG－8GNDJTAG－9TCK_RETJTAG－10GNDJTAG－11TCKJTAG－12GNDJTAG－13EMU0JTAG－14EMU1 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 上面提到，TMS320VC5416的時(shí)鐘頻率是DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率比較高的，在運(yùn)行時(shí)極有可能產(chǎn)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，因此需要添加復(fù)位電路。C5416的復(fù)位輸入引腳RS為處理器提供了一種硬件初始化的方法,它是一種不可屏蔽的外部中斷,可在任何時(shí)候?qū)5416進(jìn)行復(fù)位。系統(tǒng)上電后，RS引腳應(yīng)至少保持5個(gè)時(shí)鐘周期穩(wěn)定的低電平，來(lái)確保數(shù)據(jù)、地址和控制線的正確配置。復(fù)位后(RS回到高電平)，CPU從程序存儲(chǔ)器的FF80H單元取指，并開(kāi)始執(zhí)行程序。 C5416的復(fù)位分為軟件復(fù)位和硬件復(fù)位。軟件復(fù)位：是通過(guò)
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