【文章內(nèi)容簡介】 刻的了解信號發(fā)生器的工作原理。 DSP 信號發(fā)生器的總體構(gòu)成 信號發(fā)生器總體設(shè)計原理框圖如圖 21 所示。 圖 21 總設(shè)計原理框圖 用戶首先通過鍵盤輸入波形參數(shù)，實現(xiàn)了波形的選擇和頻率相位的設(shè)定，通過鍵盤和 DSP 的接口將波形參數(shù)送往 DSP 進行處理。 DSP 獲取信息之后，從 RAM 中提取相應(yīng) 地數(shù)據(jù)信息，進行處理，并將處理結(jié)果送往 DA轉(zhuǎn)化輸出部分。 由于 DSP 所處理的數(shù)據(jù)電平標準與 DA轉(zhuǎn)換器的電平標準不一致，進行轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送入鎖存器，經(jīng) DA轉(zhuǎn)換成模擬量數(shù)據(jù)后輸出。 LCD 顯示部分的鎖存器先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分的結(jié)果鎖存，當用戶開啟 LCD 顯示器后即可觀察到所選擇的波形。 DSP 芯片的選型 本次設(shè)計所選用的芯片是 TMS320C5402 。由于其低廉的價格、低功耗和高性能等特點而被廣泛應(yīng)用于通信和個人消費電子領(lǐng)域。它是 TI 公司在 1996 年推出的定點 DSP 芯片 ,使用先進的修正哈佛結(jié)構(gòu)和 8 總線結(jié) 構(gòu) ,使處理器性能得到了很大提高。其片內(nèi)集成了一個具有高度并行性的算術(shù)邏輯單元、片內(nèi)外設(shè)和片內(nèi)存儲器等幾部分。獨立的程序和結(jié)構(gòu)總線 ,還允許訪問程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 ,實現(xiàn)并行操作。芯片還可以在數(shù)據(jù)總線和程序總線之間傳遞數(shù)據(jù) ,以便處理器在一個單一的周期也可以執(zhí)行乘法累加操作、位移操作、邏輯、算術(shù)運算和訪問數(shù)據(jù)和程序存儲器的強大功能。此外 ,芯片支持匯編語言和 C 語言混合編程、靈活的尋址方式和高效的流水線操作使得其適合高速實時信號處理。 談世磊：基于 DSP 信號發(fā)生器設(shè)計 4 第三章 硬件設(shè)計 硬件組成 本系統(tǒng)由 TMS320C5402 DSP 芯片配 以適當?shù)耐鈬娐罚芎玫耐瓿闪艘蟮墓δ?。它主要由 DSP 主控制器，輸出 D/A 通道和獨立鍵盤等幾個主要部分組成?；?DSP 的信號發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示。 圖 31 信號發(fā)生器硬件結(jié)構(gòu) 電源電路和晶振電路的設(shè)計 電源電路 一個完整的 DSP系統(tǒng)通常是由數(shù)字信號處理芯片和其他相應(yīng)的外圍芯片組成的，下面描述本次設(shè)計中所用到的電源電路。 TMS320VC5402 DSP 芯片采用低電壓設(shè)計，并且使用雙電源供電，即內(nèi)核電源 CVDD和 I/O電源 DVDD。 I/O 電源采用 電源供電，而內(nèi)核電源采用 供電，降低內(nèi)核電源的目的是為了降低功耗。由于 TMS320VC5402 DSP 芯片采用雙電源供電，所以在使用時需要考慮它們的加電次序。在理想情況下， DSP 芯片上的兩個電源應(yīng)該同時加電，但在有些場合很難做到。若不能做到同時加電，應(yīng)先對 DVDD 加電，然后再對 CVDD 加電，同時要求 DVDD 電壓不超過 CVDD 電壓 2V。這個加電次序主要依賴于芯片內(nèi)部靜電保護電路。內(nèi)部保護電路如圖 32 所示： 銅陵學(xué)院畢業(yè)論文 5 圖 32 內(nèi)部靜電保護電路圖 由 圖可以看出， DVDD電壓不超過 CVDD電壓 2V，即 用 4 個二極管降壓，而 CVDD電壓不超過 DVDD電壓 V，即一個二極管降壓，否則可能損壞芯片。 圖 33 是產(chǎn)生 的電源電路 圖 33 產(chǎn)生 這個是產(chǎn)生 電壓的電路圖，考慮大部分數(shù)字系統(tǒng)使用的電源是 5V，圖中 VCC采用 5V電壓。通過電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生 電壓。 圖 34 是產(chǎn)生 電壓的電路： 談世磊：基于 DSP 信號發(fā)生器設(shè)計 6 圖 34 產(chǎn)生 這個是產(chǎn)生 電壓的電路圖，和產(chǎn)生 電壓的電路相同，在考慮大部分數(shù)字系統(tǒng)使用的電源是 5V 的情況下，圖中 VCC 采用 5V 電壓 。再通過電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生 電壓。 晶振電路 振蕩器是用來將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號能量的轉(zhuǎn)換電路。利用石英晶體的壓電效應(yīng)可以做成晶體諧振器。石英晶振的固有頻率十分穩(wěn)定，它的溫度系數(shù)（溫度變化 1176。 C 所引起的固有頻率相對變化量）在 106以下。另外，石英晶振的振動具有多諧性，即除了基頻振動以外，還可利用其泛音振動。前者稱基頻晶體，后者稱泛音晶體。在工作頻率較高的晶體振蕩器中，多采用泛音晶體振蕩電路。在泛音晶振電路中，為了保證振蕩器能準確地振蕩在所需要的奇次泛音上，不但必須有效的抑制 掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩，而且必須正確的調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益，使其在工作泛音頻率上略大于 1，滿足起振條件。而在更高的泛音頻率上都小于 1，不滿足起振條件。 本次設(shè)計所用的晶振電路如圖 35 所示 ： 圖 35 晶振電路圖 銅陵學(xué)院畢業(yè)論文 7 復(fù)位電路 在 S2 不閉合的情況下， RS為 高電平， DSP 處于正常工作狀態(tài)。當按一下 RESET鍵后， 就會 產(chǎn)生一個復(fù)位信號， TMS320C5402 的 RS就有 產(chǎn)生 一個低電平脈沖，實現(xiàn)系統(tǒng) 復(fù)位。 圖 36 復(fù)位電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分設(shè)計 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 TLV5619，它是基于并行 12 位單電源 D/A 轉(zhuǎn)換器。器件在 CS 為低電平時被選中，可以實現(xiàn) 12 位數(shù)據(jù)的雙緩沖和單緩沖兩種方式。 采用雙緩沖方式時，輸入數(shù)據(jù)在 WE 的上升沿寄存于輸入寄存器， LDAC 的低電平被鎖存至 DAC鎖存器，并刷新 DAC 轉(zhuǎn)換器，更新輸出。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙緩沖，控制具有負載特性的 DAC， LDAC 必須在 WE 的上升沿唄驅(qū)動為低電平。 采用單緩沖方式時， LDAC 始終保持低電平，使 DAC 鎖存器處于直通方式， WE 的上升沿鎖存數(shù)據(jù)，并且刷新 DAC轉(zhuǎn)換器，更新輸出結(jié)果。 TLV5619 與 TMS320VC5402 的連接方式如下所示。除了 DSP 和 DAC 芯片外，還需要一片 74AC138 作為電路的地址譯碼器。DAC采用單緩沖方式，占用 DSP 芯片的資源為 0x0084H。 談世磊：基于 DSP 信號發(fā)生器設(shè)計 8 圖 37 DSP芯片與 D/A芯片的硬件電路連接圖 LCD 顯示電路的設(shè)計 本次設(shè)計所用的 LCD 顯示器為 LCM320240，它是由北京青云公司生產(chǎn)的 320x240 點陣 LCD模塊。支持 4/8 位 6800/8080MPU 接口，提供中英文文字對齊功能，內(nèi)含 7602 個簡體中文字型，內(nèi)建粗體寧形與行距設(shè)定，工作電源 ()與 DSP 兼容。本次論文設(shè)計采用的是 6800 時序， 8位數(shù)據(jù)并行方式。 圖 38為顯示電路原理圖。 鍵盤電路的設(shè)計 通過鍵盤可選擇波形的形式，可輸入不同的參數(shù)或數(shù)字而得到不同的輸出結(jié)果。此系統(tǒng)的鍵盤采用矩陣式鍵盤實現(xiàn)，如圖 39 所示 。 銅陵學(xué)院畢業(yè)論文 9 圖 38 顯示電路原理圖 談世磊：基于 DSP 信號發(fā)生器設(shè)計 10 圖