【文章內容簡介】 圖 配置屬性選擇結果 ..................................................................................................... 14 圖 端口配置對話框 ......................................................................................................... 14 圖 電源模塊硬件設計原理圖 ........................................................................................... 17 圖 流水燈實驗程序流程圖 ............................................................................................... 19 圖 流水燈實驗原理圖 ....................................................................................................... 21 圖 獨立按鍵實驗程序流程圖 ........................................................................................... 22 圖 獨立按鍵掃描實驗原理圖 ........................................................................................... 25 圖 四位數碼管顯示實驗程序流程圖 ............................................................................... 26 圖 四位數碼管顯示實驗硬件電路圖 .............................................................................. 29 圖 外部中斷實驗程序流程圖 ........................................................................................... 30 王 輝：基于 DSP2812 的實驗開發(fā)板設計 6 引 言 數字信號處理器（ Digital Signal Processor， DSP）以高速 數字 信號處理為目標進行芯片設計，采用改進的哈佛結構、內部具有硬件乘法器、應用流水線技術、具有良好的并行性和專門用于數字信號處理的指令等特點 [1]。 廣義來說，數字信號處理是研究用數字方法對信號進行分析、變換、濾波、檢測、調制 、 解調 以及快速算法的一門技術學科。但很多人認為：數字信號處理主要是研究有關數字濾波技術、離散變換快速算法和譜分析方法。隨著 數字電路與系統(tǒng) 技術以及計算機技術的發(fā)展，數字信號處理技術也相應地得到發(fā)展，其應用領域十分廣泛。 DSP 芯片以其強大的運算能力在通信、電子、圖像處理等各個領域得到廣泛的應用。 數字控制、運動控制方面的應用主要有磁盤 驅動控制、引擎控制、激光打印機控制、噴繪機控制、馬達控制、電力系統(tǒng)控制、機器人控制、高精度伺服系統(tǒng)控制、數控機床等。 面向低功耗、手持設備、無線終端的應用主要有：手機、 PDA、 GPS、 數傳電臺 等 。 第一章描述了 DSP2812 課題的研究背景，意義以及發(fā)展現狀，并根據 DSP2812的原理和特點及設計要求，給出了設計實現的基本方案。 第二章為 DSP 集成環(huán)境 CCS 的使用， 的系統(tǒng)的安裝、仿真器的安裝以及 系統(tǒng)的配置。 第三章主要描述 TMS320F2812 芯片的特點及功能，電源模塊的原理以及四個實驗的電路原理圖和實驗所需元件的一些簡單的介紹。 第四章是本論文的主要部分，關于 DSP 的四個實驗：流水燈實驗、獨立按鍵掃面試驗、四位數碼管顯示實驗、外部中斷實驗。 最后是本次論文結束時的總結與展望。安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計 7 第 1 章 緒論 課題背景及實際意義 隨著科學技術的飛速發(fā)展，人們對控制模型、控制算法要求越來越高，傳統(tǒng)意義上的處理器很難滿足發(fā)展的需求，而數字信號處理器 DSP 經歷了 20 多年的 發(fā)展與普及，應用領域幾乎涵蓋了所有的行業(yè)：通信、信息處理、自動控制、雷達、航空航天、醫(yī)療、日常消費品等。德州儀器（ TI）占據了整個 DSP 市場的 50％左右，很多高校、研究所、公司大量采用 TI 的方案與芯片進行開發(fā)與研究。 DSP 是一門理論與實踐并重的技術，在成功掌握了理論知識的同時再配合做一些經典的 DSP 實驗，從而加深對 DSP 軟、硬件的理解與掌握，為今后從事獨立的開發(fā)打下扎實的基礎。目前很多高校都已經開設了數字信號處理的課程，對普及與推廣 DSP 做出了巨大的貢獻。 2812 開發(fā)板基于 TI 公司的處理器 TMS320F2812 設計而成。 TMS320F2812 采用 TI公司的最新 281X 系列的處理器核，內部帶有 ROM、 FLASH、大容量的 RAM 和豐富的外部接口，具有體積小、速度快、使用簡單、功能強大、功耗低、性能穩(wěn)定、編程簡單的特點，非常適合在工業(yè)控制場合使用 [2]。 系統(tǒng)外擴了很多外設模塊如（ SD 接口、串口、高速 AD/DA、交通燈、鍵盤數碼管、RS48和電機輸出接口），為了方便用使用者最快的時間掌握 DSP 的使用技巧，在硬件上使用了多種總線接口和多種外部通訊方式的并配備了， LED、工業(yè)用 LCD 顯示屏，并通過擴展插槽可 以擴展圖像處理，數字信號源等多種進階外設，這樣就使使用者以最快的速度，試驗、學習、設計，并把這些處理技巧熟練的嵌入到產品中，使使用者迅速的成為硬件的設計高手，在硬件設計中以工業(yè)現場的硬件要求來提供方案，除電源部分在工業(yè)現場需要加入保護措施外，對于板級信號，使用了信號完整性分析技術、電磁兼容技術，在關鍵位置大量使用了磁珠、電感、電容等電磁兼容器件。 在軟件上，提供了通用的軟件的模塊，并在此基礎上編寫了各種接口的軟件試驗程序。注釋詳盡，有利于初學者入門，除了已設計好的實驗之外，實驗者還可以發(fā)揮創(chuàng)造性，充分利用 實驗箱的資源進行其它實驗。對于 DSP 高手來說也具備很大的發(fā)揮余地。 眾所周知，水是人類生活、生產中不可缺少的重要物質，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產循環(huán)供水等方面技術一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎設施建設提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經濟性直接影響到小區(qū) 住戶的正常工作和生活，也直接體現了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。 DSP 芯片 的國內發(fā)展概況 中國的 DSP 市場作為整個半導體市場一樣為國際半導體市場的一個組成部分，必然具有國際半導體市場的共性。由于它植根于中國這一特定經濟與社會環(huán)境的土壤之中，又必然帶有自身的強烈個性。概括而言基本特點有 [3]： ； ：產品和技術已基本接軌；價格和上市時間基本接軌；營銷方式和服務水平正逐漸接軌。 王 輝：基于 DSP2812 的實驗開發(fā)板設計 8 處理器仍為 TI、 AGERE、 ADI 等占領；產品受外國大企業(yè)控制。 ，最先進的產品設計技術和芯片生產技術未向中國轉移；最先進的工藝設備制造和原材料仍布局在中國以外。 本課題的主要研究內容 TIF2812DSP 實驗開發(fā)板是有 TI 公司的 TMS320F2812 芯片的最小系統(tǒng)板和各個功能模塊組成。采用核心處理板可拔插、整體結構模塊化的設計，提供了豐富的外設單元模塊。核心板與外設單元之間相對獨立，采用插孔引出方式，用戶可以自行設計和連接組成不同的 DSP 應用刺探；使用者在實驗實訓系統(tǒng)中對引出腳的連接和軟件調試，很方 便地對自主研究開發(fā)的應用系統(tǒng)的可行性和正確性進行測試。 實驗實訓裝置主要包括以下幾個部分： （ 1） 以 TMS320 定點 DSP 控制器為核心的最小系統(tǒng)板。 （ 2） 128K 字的外部靜態(tài)存儲器、 4 通道， 12 位數字／模擬轉換器 （ DAC） （ 3） 串口通信模塊： SCI（ USB 轉串口和 Zigbee 無線傳輸）、 SPI、 CAN 接口 （ 4） 5 個輸入按鈕和 8 個發(fā)光二極管、四位數碼管、點陣式液晶屏和蜂鳴器。 （ 5） 溫度傳感器和時鐘模塊。 電機控制模塊：包括步進電機 控制和直流電機控制兩部分。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計 9 第 2 章 的安裝 與 配置 Code Composer Studio（簡稱 CCS）是 TI 公司為 TMS320 系列 DSP 軟件開發(fā)推出的集成開發(fā)環(huán)境。 TMS320C28x CCS 由以下四部分組件構成： （ 1） TMS320C28x 代碼產生工具，如匯編、鏈接器、 C/C++編譯器、建庫工具等。 （ 2） CCS 集成開發(fā)環(huán)境，包括編輯器、工程管理工具、調試工具等。 （ 3） DSP/BIOS 插件及應用程序接口 API（ Application Program Interface） （ 4） RTDX(Real Time Data eXchange)實時數據交換插件、主機（ Host）接口及相應的 API。 CCS 使用工程（ Project）來管理應用程序設計文檔，工程中可包含 C 源代碼、匯編源代碼、目標文件、庫文件、鏈接命令文件和頭文件。在以往的開發(fā)工具中，編譯、匯編和鏈接是各自獨立的執(zhí)行程序，開發(fā)設計人員需要熟悉每個程序的相關參數，且需在DOS 窗口鍵入一些繁瑣的命令。 CCS 集成開發(fā)環(huán)境支持編輯、編譯、匯編、鏈接和調試 DSP 程序的整個開發(fā)過程，并輔之以完整的、可即時訪問的在線幫助文檔，編譯、匯編和鏈接選項的設置只需在生成選項窗口進行選擇設置，設計人員不必記憶復雜命令。 CCS 對某一工程的生成（ Build）實際 是對過程的編譯、匯編和鏈接等。 系統(tǒng)的安裝 CCS 對 PC 機的最低要求為 Windows 9 32M RAM、 100M 剩余硬盤空間、奔騰90 以上的處理器、 SVGA 顯示器（分辨率 800 600 以上） .建議使用 64M RAM 和Pentiuml33 以上的處理器 [4]。 進行 CCS 系統(tǒng)安裝時 ,先將 CCS 安裝盤插入 CDROM 驅動器中 ,在 Windows 環(huán)境下啟動并運行 CCS 安裝程序，提示用戶是否安裝 CCS，也可以運行光盤根目錄下的 文件（如果是在 XP 系統(tǒng)下安裝，有時需要選擇兼容 NT 的 方法安裝），然后按照安裝提示，一步一步完成安裝。當 CCS 軟件成功安裝到計算機后，安裝程序將自動在桌面創(chuàng)建兩個快捷方式圖標。其中“ CCS”對應的應用程序，而“ Setup CCS ”對應 CCS 配置程序。 仿真器的安裝 完成 軟件安裝之后，需要安裝 DSP 所需的硬件設備 — 仿真器。如果使用的是 LTXDS510USB 仿真器，可參照下面步驟進行安裝；如果使用其他廠家的仿真器，那請按照相應的仿真器安裝說明 [5]。 下面進行 LTXDS510USB 仿真器的安裝，步驟如下： （ 1）不連接目標板，將仿真 器通過 USB 電纜連接到主機上的 USB 接口。 （ 2）系統(tǒng)將提示找到新的 USB 設備，如圖 所示 王 輝：基于 DSP2812 的實驗開發(fā)板設計 10 圖 “找到新硬件向導”對話框 1 （ 3）選擇“否”，下一步如圖 所示。 圖 “找到新硬件向導”對話框 2 （ 4）根據硬件安裝向導來安裝 USB 安裝驅動，選擇“從列表或指定位置安裝（高級）”，如圖 所示。 圖 選擇安裝方式對話框 （ 5） 將搜索路徑指定為 LTXDS510USB 仿真器驅動程序所在路徑（ CDROM 下 driver目錄），按“下一步”按鈕，根據提示完成驅動程序安裝，如圖 所示 。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計 11 圖 選擇搜索和安裝選項對話框 （ 6）開始安裝 LTXDS510USB 仿真器 USB 驅動，如 所示。 圖 正在安裝驅動程序 （ 7）完成安裝，如圖 所示。 圖 硬件驅動程序安裝完成對話框 （ 8）再次安裝 HDSPXDS510USB 仿真器 USB 驅動，如上述步驟。 （ 9）設備驅動程序安裝完成后在系統(tǒng)設備列表中可以看到 Texas Instruments Emulator里增加了 設備。如圖 所示。 王 輝：基于 DSP2812 的實驗開發(fā)板設計 12 圖 設備管理器對話框 系統(tǒng) 的配置 CCS 的配置文件是用來定義 D