【正文】 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。按照邏輯 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 系統(tǒng)所需的邏輯控制信號數(shù)目的分析，調(diào)試硬件時更改邏輯控制信號。 JTAG 接口的連接方法如圖 35 所示： 1 23 45 67 89 1011 1213 14J T A GH E A D E R 7 X 2T M ST D IT D OT C KE M U 0R12 0kR22 0k3 .3 VE M U 1T R S T 圖 35 JTAG接口的連接方法 DSP與外圍電路的連接 DSP 作為主要芯片對系統(tǒng)進(jìn)行控制，但需要一些外圍電路作為補(bǔ)充如上面所描述的時鐘電路、電源電路、 JTAG 電路 ，此外為了使系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大還要外加輔助存儲器等等。 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。 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)。上電復(fù)位電路的作用是保證上電可靠，并在用戶需要時實現(xiàn)手工復(fù)位。 開關(guān)電源 電源和復(fù)位模塊TPS73HD301 MAX708SCUA 中央處理器 DSP： TMS320VC5509 CPLD： XC95144 鍵盤及陣列顯示器模塊 存儲器模塊為能記憶配置信息，采用非易失EPROM： AM29LV800 時鐘模塊由內(nèi)部時鐘提供基準(zhǔn)時間 PC 機(jī) 通訊模塊RS232 接口 輸出燈模塊 CPLD 輸出，接入交通燈 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 5．鍵盤及 陣 列 顯示模塊 提供人機(jī)接口，方便車輛 了解狀態(tài)時間，以及給交警控制路口狀態(tài)的按鍵接口。 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。 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。 5．陣列顯示及鍵盤電路 為了在無 PC機(jī)的情況下，仍能實現(xiàn)信號控制器的現(xiàn)場配時， 即交通警察可以根據(jù)路口狀態(tài)改變信號燈的變換。 本設(shè)計采用較為簡便的方法（內(nèi)部 的晶振 器構(gòu)成時鐘 電路 ） PC MAX232 CPLD (XC95144) DSP TMS320VC5509 鍵盤電路 存儲器 信號燈 電路 和陣列顯示電路 時鐘電路 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 3． CPLD 復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD是基于 SRAM(EPROM)實時編程技術(shù)、通過利用 SRAM構(gòu)成查找表 (Look Up Table簡寫為 LUT)來實現(xiàn)數(shù)字邏 輯功能的大規(guī)模集成可編程邏輯器件。 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。 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)。 5. 南北方向紅燈 亮， 東西方向綠燈 亮 。因此實際可能的交通燈組合狀態(tài)只有下列狀態(tài)： 1. 南北方向綠燈 亮 ， 東西 方向 紅燈 亮 。 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(dú)一個燈組。 3．綠燈結(jié)束：綠燈結(jié)束時的燈態(tài) (A：常態(tài)， B：綠閃 )。 綠閃控制：綠燈信號以固定頻率閃爍的控制方式（以表明通行時間即將結(jié)束）。 3． 直接返回正常信號順序的下一個通行信號 (跳過閃爍綠燈、黃燈狀態(tài) )。 7． 東兩方向黃燈。 3． 南北方向黃燈。 路口 北 路口 西 路口 南 路口 東 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 交通燈 分為紅黃綠三色，東、南、西、北各一組，用燈光信號實現(xiàn)對交通的控制：綠燈信號表示通行，黃燈表示警告，紅燈禁止通行，燈光閃爍表示信號即將改變。上位機(jī)主要為用戶提供一個良好的人機(jī)交互界面，把各種配時信息通過串口下載到下位機(jī)的非易失存儲器中，以便下位機(jī)按配時信息確定路口狀態(tài)，另外，上位機(jī)也提供系統(tǒng)一些控制信息的設(shè)定，如復(fù)位信號控制器、輸出燈 組有效及燈組 須 序設(shè)定等；下位機(jī)主要完成整個信號控制器的各路信號燈輸出狀態(tài)的控制，保證路口按預(yù)先設(shè)定的方案運(yùn)轉(zhuǎn)。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。 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(yùn)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。 3． 接口能力： TMS320VC5509的 McBSP[13]串行口具有靈活的接口能力，可以通過 McBSP串行口與 各種工業(yè)級串行設(shè)備 實現(xiàn)無縫連接。因此本系統(tǒng)選擇了 TI公司的 TMS320VC5509芯片，主要是基于以下幾個方面考慮的 [7]。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。 4． 芯片價格。 3． 片內(nèi)硬件資源。一般定點 DSP芯片的字長為 l 6位或 24位，浮點字長位 32位。 MIPS／ MFLOPS：其含義是每秒百萬條指令和每秒百萬條浮點操作。 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(yùn)算的時間。當(dāng)算法確定后其運(yùn)算量和限定地完成時間就確定了。只有選定了 DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。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。如果系統(tǒng)運(yùn)算量不大，可以采用高級語言 C和匯編語言混合編程。根據(jù)算法要求 (運(yùn)算速度、運(yùn)算精度要求、存儲器要求等 )選擇 DSP芯片，設(shè)計實時 DSP系統(tǒng)。為了得到最佳系統(tǒng)性能，在這一步驟應(yīng)當(dāng)確定最佳處理方法。循環(huán)尋址對于 FIFO緩沖的實現(xiàn)也是非常有用的。 DSP算法中的存儲器訪問模式往往是可以預(yù)知的。還增加了位碼倒序?qū)ぶ?、循環(huán)尋址等功能。 圖 22 兩種存儲結(jié)構(gòu) 在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，大多數(shù) DSP芯片采用流水線技術(shù)，即每條指令的執(zhí)行劃分為 取指、譯碼、取數(shù)、執(zhí)行等步驟 [2]，由片內(nèi)多個功能單元分別完成。這樣的安排使得處理器可以同時獲取指令和數(shù)據(jù)。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)。 圖 21 典型實時數(shù)字信號處理系統(tǒng)原理圖 輸入 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號 處理 D/A 轉(zhuǎn)換 平滑濾波 混疊濾波 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 DSP的基本硬件結(jié)構(gòu)特點 世界上有許多生產(chǎn) DSP 的廠家，如 TI公司的一系列 TMS320C54X、TMS320C6000和 TMS320C55X， 以及 Motoroal公司的 DSP56200等。數(shù)字信號處理一般是用DSP 芯片及其內(nèi)部運(yùn)行的實時處理軟件對 A／ D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行特定的處理。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。 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。DSP 處理器是一類針對數(shù)字信號處理領(lǐng)域進(jìn)行了優(yōu)化的微處理器。研究對象為 單個路口控制，與 PC 機(jī)之間的的通信采用 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 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(yùn)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。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) 。使信號燈能按預(yù)設(shè)的規(guī)律在不同情況下按要求有不同 的配置輸出，這就是交通燈信號控制器的基于 DSP 的設(shè)計與實現(xiàn)。所以我們用紅色表示禁止。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。 我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞。有的紅綠燈還具備監(jiān)測車輛行駛速度的功能。他把交叉路口稱作 “心理動力區(qū) ”。 開車的人誰也不愿意看到停車信號。 交通 指揮燈是非裔美國人加萊特在 1923 年發(fā)明的。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 定。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 從此，城市的交通信號燈被取締了。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。本文提出了基于 DSP 的交通燈綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計。城市交通控制系統(tǒng)城市交通數(shù)據(jù)檢測，交通燈信號控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，他是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。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。 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。因此，一個好的交道路通燈控制系統(tǒng)，將會給道路擁擠、車輛違章控制等方面給予技術(shù)革新。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 基于 DSP 的交通燈控制系統(tǒng)的 設(shè) 計 摘要 當(dāng)今時代是一個自動化時代，隨著汽車業(yè)與交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，大中城市的道路交通的控制也問題日益突出，然而增加道路以及對車輛運(yùn)行的限制已不是解決該問題最經(jīng)濟(jì)有效的辦法。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(yùn)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。 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。Digital Signal Processing。如何采用適合的控制方法，最大限度的利用好耗費(fèi)巨資 修建的城市道路，緩解主干道與匝道，市區(qū)同周邊城區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。 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。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。直到 1914 年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時已是 “電氣信號燈 ”。 黃色信號燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著 “科學(xué)救國 ”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。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。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。美國夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系