【正文】 周期數(shù)越少，代碼效率或運(yùn)行速度越高。3．對(duì)于速度要求苛刻的代碼，將優(yōu)化后的C程序轉(zhuǎn)換為匯編程序，進(jìn)一步優(yōu)化。但對(duì)于處理速度有比較苛刻要求的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，程序設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)就是提高效率，代碼的可理解性可放在第二位。3．SECTIONS指令描述“段”的實(shí)際定位。實(shí)用鏈接器必須要知道硬件資源，即實(shí)際的物理存儲(chǔ)空間的分配情況。//硬提交以保證數(shù)據(jù)的完整性……FIFOADR0USB_FULLUSB_WRUSB_EMPTY 命令文件的編寫(xiě)及程序的優(yōu)化命令文件實(shí)現(xiàn)對(duì)程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配。USB_WR=1。} FD[0:15]=data[n]。int n=0。 DSP與USB通信部分的軟件控制程序在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，DSP需要不斷的把大量的采集并處理好的16位數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口傳到上位機(jī)中，對(duì)于大量的采集數(shù)據(jù)的傳輸則采用F2812芯片的GPIO口將16位的數(shù)據(jù)傳送到68013自帶的FIFO中，讀寫(xiě)時(shí)序如圖45所示。由于我們通過(guò)SCI僅用來(lái)與USB傳輸命令，數(shù)據(jù)量很小因此我們將波特率設(shè)低一些，來(lái)保證傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。SCI內(nèi)部產(chǎn)生的串行時(shí)鐘由低速外設(shè)時(shí)鐘LSPCLK頻率和波特率選擇寄存器確定。為了在下一個(gè)啟動(dòng)時(shí)重復(fù)排序操作，在下一個(gè)SOC到來(lái)之前必須使用RSTSEQn位復(fù)位排序器。一旦SEQ CNTR0遞減到0，根據(jù)寄存器ADCTRLl中連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)位（CONTRUN）的不同，會(huì)出現(xiàn)兩種情況：第一種情況，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，CON_RUN置l，為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，一次轉(zhuǎn)換序列完成后，轉(zhuǎn)換序列重新自動(dòng)開(kāi)始，SEQ CNTRn裝入最初的MAX CONVl的值，并且SEQI通道指針指向CONv00。ADC CLOCK通道采樣窗口同步可測(cè)SH時(shí)鐘ADC觸發(fā)信號(hào)CONV00CONV00CONV01CLOCKSOCC1C2SSC1C2圖43 同步采樣模式（SMODE=1）在級(jí)聯(lián)模式下，SEQl能在一次排序過(guò)程中對(duì)多達(dá)16個(gè)通道進(jìn)行排序轉(zhuǎn)換。ADCINAI由采樣和保持器A來(lái)采樣，ADCINBl由采樣保持器B來(lái)采樣。下面是部分初始化程序，代碼初始段和看門狗初始化程序。然而在復(fù)位時(shí)這并不會(huì)自動(dòng)設(shè)置硬件到指向c_into的向量。運(yùn)行時(shí)支持源庫(kù)（）。DSP在執(zhí)行應(yīng)用程序前必須要進(jìn)行軟件初始化，主要是因?yàn)镈SP在RESET后，許多的寄存器的初值一般同用戶的要求不一致，例如：等待寄存器，SP，中斷定位寄存器等，需要通過(guò)初始化程序設(shè)置為用戶要求的數(shù)值。USB部分的編程則要將采集數(shù)據(jù)送入PC機(jī)中，交由上位機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行具體的分析處理。5．當(dāng)采集完成后，DSP將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)USB芯片傳到上位機(jī)中。圖42 DSP數(shù)據(jù)采集和處理程序設(shè)計(jì)流程圖在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)之前，我們先對(duì)系統(tǒng)的工作流程有個(gè)比較清楚的了解，下面簡(jiǎn)單介紹一下：1．上位機(jī)發(fā)出采集命令經(jīng)USB芯片給DSP，肩動(dòng)采集命令。如需要對(duì)F2812的INTM進(jìn)行關(guān)中斷、開(kāi)中斷時(shí)，可以直接在C語(yǔ)言中插入如下代碼：asm(“SETC INTM”)；以上代碼實(shí)現(xiàn)設(shè)置INTM位為l，即關(guān)中斷功能。uVision2源代碼級(jí)調(diào)試器是一個(gè)理想的快速可靠的程序調(diào)試器，此調(diào)試器包含一個(gè)高速模擬器，能夠模擬整個(gè)8051系統(tǒng)包括片上外圍器件和外部硬件。 測(cè)試連接應(yīng)用。 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目從器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件配置工具設(shè)置178。 USB的固件開(kāi)發(fā)環(huán)境USB的固件開(kāi)發(fā)環(huán)境USB部分的固件設(shè)計(jì)是在Keilu Version2的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的。 文件流：將目標(biāo)板上的I/O對(duì)象與主機(jī)上的文件聯(lián)系在一起。 程序跟蹤：顯示寫(xiě)入目標(biāo)日志的事件，并在程序執(zhí)行過(guò)程中反映動(dòng)態(tài)控制流程。 CCS還提供GEL語(yǔ)言，允許開(kāi)發(fā)者向CCS菜單中增加功能。 使用Probe Pointg工具在主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)間傳輸數(shù)據(jù)流；178。 設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)斷點(diǎn)；178。工程中包含有源代碼、目標(biāo)文件、庫(kù)文件、連接命令文件和頭文件。CCS支持如圖41所示的開(kāi)發(fā)周期的所有階段。最后根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)了DSP和USB的傳輸接口電路。FD[0~15]FLAGBFLAGCFIFOADDR1FIFOADDR0PKTENDSLWRIFCLKURXD0UTXD0GPIOB[0~15]GPIOA6GPIOA5GPIOA4GPIOA3GPIOA2GPIOA1GPIOA0SCITXDBSCIRXDB圖310 DSP和USB的接口示意圖 本章小結(jié)本章小結(jié)本章詳細(xì)論述了系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)方法。GPIOA0設(shè)置為輸出，用來(lái)控制USB的同步時(shí)鐘，只在同步模式時(shí)使用；GPIOAl設(shè)置為輸出，控制USB的寫(xiě)時(shí)序；GPIOA2控制USB的硬提交管腳，USB的SlaveFIFO模式默認(rèn)512個(gè)字節(jié)作為一個(gè)傳輸包，若分包傳輸后剩余數(shù)據(jù)不足一個(gè)包，可將此信號(hào)置0，實(shí)現(xiàn)剩余數(shù)據(jù)的硬提交；GPIOA3和GPIOA4設(shè)為輸出選通USB傳輸時(shí)使用的通道；GPIOA5和GPIOA6分別與USB的滿、空信號(hào)相連，監(jiān)測(cè)USB的FIFO中的數(shù)據(jù)是否為滿。這里我們選用了16位的存儲(chǔ)器IS61LV51216，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)可直接將相鄰的兩個(gè)8位數(shù)據(jù)一起傳送到片外存儲(chǔ)器中進(jìn)行存放。這里外擴(kuò)了一片SRAM芯片IS61LV51216，該芯片是512K16bit的高速CMOS靜態(tài)存儲(chǔ)器，存取速度為12ns。Boot ROM映射到Zone7空間時(shí)，Zone7空間的存儲(chǔ)器仍然可以訪問(wèn)，這主要是因?yàn)閆one7和Zone6公用一個(gè)片選信號(hào)。2．若復(fù)位時(shí)XMP/MC=0（微計(jì)算機(jī)模式microputer mode），則boot ROM被使能，而XINTF7區(qū)不被使能。另外，每個(gè)區(qū)都可以用XREADY信號(hào)去擴(kuò)展外部的等待狀態(tài)或者不擴(kuò)展，可編程等待狀態(tài)、芯片選擇和可編程選通時(shí)間使得接口與外部存儲(chǔ)器及外設(shè)相脫離。在一些器件上，倆區(qū)的片選信號(hào)在內(nèi)部“與”在一起，組成一個(gè)共享的芯片選擇。Boot Loader 軟件根據(jù)引擎引導(dǎo)模式（Boot Mode）信號(hào)確定上電時(shí)的引導(dǎo)裝載方式。F2812還包含一塊16K16位的單周期訪問(wèn)的RAM存儲(chǔ)器（SRAM），這部分存儲(chǔ)器被分為3塊，分別是L0（4K），L1（4K），H0（8K）。F2812芯片包含兩個(gè)單周期快速仿問(wèn)的存儲(chǔ)器，M0和M1。為了提高執(zhí)行速度，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)將程序空間映射到內(nèi)部空間中。3．正確的操作順序是：先退出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的訪真窗口，然后再將DSP應(yīng)用板斷電，否則可能出現(xiàn)仿真器不能正常運(yùn)行的情況。一般情況下，在系統(tǒng)成功應(yīng)用之前，我們要做大量的調(diào)試工作，以確保板卡和軟件程序正常工作，為了方便軟件調(diào)試，JTAG接口尤為重要，只有JTAG接口設(shè)置好，才能通過(guò)仿真器被CCS識(shí)別，從而進(jìn)行大量的訪真測(cè)試實(shí)驗(yàn)。這個(gè)電路 也同時(shí)為68013芯片提供了復(fù)位信號(hào)。作為硬件復(fù)位的一部分，所有當(dāng)前操作均被放棄，流水線被清除，CPU的寄存器 都進(jìn)行復(fù)位，然后復(fù)位中斷向量被取回，從而執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。系統(tǒng)中手動(dòng)復(fù)位的電路如圖36所示。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路如圖35所示。CY7C68013用自己的片內(nèi)晶振電路和一個(gè)外部24MHz晶振組成系統(tǒng)的時(shí)鐘電路。而選用第一種晶振操作模式，可以將一個(gè)較低的外部時(shí)鐘源通過(guò)內(nèi)部倍頻的手段達(dá)到DSP的工作頻率，PLL的倍頻因子由PLLCR寄存器的3，2，1，0位決定，如表31所示，OSCCLK是晶振頻率。更換成高性能的電源后，采集結(jié)果明顯改善，所以在選用電源時(shí)要注意電源的質(zhì)量，特別是開(kāi)關(guān)電源，它的電源紋波不能太大，否則會(huì)對(duì)高頻系統(tǒng)造成很大的干擾。電源電路設(shè)計(jì)時(shí)要注意數(shù)字地和模擬地分開(kāi)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用600R 100MHz 1A的磁珠將兩者分開(kāi)，避免公共地阻抗對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生耦合作用。為了使輸入電源更穩(wěn)定，對(duì)于前端輸入的+5V電壓，用47uF的電容對(duì)它進(jìn)行濾波，同樣為了使DSP的供電電源更穩(wěn)定，我們對(duì)兩片電源芯片的輸出電源也做了濾波處理，分別在++。圖33 DSP自帶ADC采樣與理論值的比較圖（輸入電壓0~3V） DSP的外圍電路設(shè)計(jì) 電源電路本系統(tǒng)中用到了5V、還需要12V的電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，本系統(tǒng)采用TI公司的芯片TPS75733和TPS76081，將電路板外接的+5V轉(zhuǎn)換成+，電源輸出+12V，+5V和—5V的電壓。9．靈活的中斷控制機(jī)制，允許在每一個(gè)或每隔一個(gè)轉(zhuǎn)換序列結(jié)束（EOS）時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。7．16個(gè)結(jié)果寄存器（可獨(dú)立尋址）存放ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量表示為：數(shù)字值=4095{(輸入模擬電壓值—ADCLO）247。4．模擬輸入電壓范圍0~3V。自動(dòng)排序器允許對(duì)同一個(gè)通道進(jìn)行多次采集，用戶可以完成采樣算法，這樣可以獲得更高的采樣精度。盡管在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中有多個(gè)輸入通道和倆個(gè)排序器，但僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換器。另外，通過(guò)/RD和/CS為低電平可使數(shù)據(jù)讀出到并行輸出總線。對(duì)于每一個(gè)讀操作，ADS8364均輸出16位數(shù)據(jù)，地址/模式信號(hào)（A0、AA3）可以選擇如何從ADS8364讀取數(shù)據(jù)，也可以選擇單通道、單周期或FIFO模式。另外，在REFIN和REFOUT引腳內(nèi)部還帶有+。另外，因此省去了電源變換。一種是前端外擴(kuò)一個(gè)專用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片[20]，比如外擴(kuò)一片ADS8364，采樣精度可達(dá)到16位；另外一種是直接應(yīng)用F2812的ADC模塊，由于芯片自身的一些限制，AD轉(zhuǎn)換的精度最多只能達(dá)到12位。電源芯片：系統(tǒng)中所需的電源有四種：+12V、+5V、++。因此，選擇外部存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)使設(shè)計(jì)中模塊的數(shù)目盡可能的大。外部存儲(chǔ)器的選擇主要考慮的因素：存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)速度、價(jià)格和功耗。許多DSP都提供了具備片內(nèi)ROM型的產(chǎn)品，片內(nèi)ROM可以將定型的程序代碼固化到DSP片內(nèi)，從而減少了系統(tǒng)的體積、功耗、電磁輻射干擾，速度也有所提高，當(dāng)大批量生產(chǎn)可以降低成本。這種全面集成的解決方案，占用更少的電路板空間，并縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。為了減小硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，加快系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度，上位機(jī)與板卡的接口器件選用Cypress公司EZUSB FX2系列中的CY7C68013A（下面簡(jiǎn)稱68013）。由于USB市場(chǎng)被業(yè)界廣泛看好，國(guó)際上很多大的半導(dǎo)體廠商都爭(zhēng)先推出各自的USB接口解決方案，歸納起來(lái)可分為兩種：一種是采用普通單片機(jī)加上USB專用芯片方法；另一種方法是采用內(nèi)嵌通用微控制器的USB控制芯片，是在通用微控制器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了USB功能。USB總線接口具有熱插拔、速度快（包括低、中、高模式）和外設(shè)容量大（理論上可掛接127個(gè)設(shè)備）、支持即插即用（Plugamp。當(dāng)然系統(tǒng)也可采用專用的ADC芯片，如6通道16位的ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、8通道14位的MAX125模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。它帶有倆個(gè)8選1多路切換器和雙采樣/保持器的12位的、具有流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖22 TMS321F2812的功能框圖本系統(tǒng)選用TMS329F2812作為主處理器主要基于以下幾點(diǎn)考慮，首先它的主頻高，可以滿足系統(tǒng)的需要；其次它本身具有ADC模塊和片內(nèi)的大容量FLASH方便系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、降低成本；有著較多的I/O可以靈活的配置，多達(dá)56個(gè)可配置通用目的I/O引腳，可以很方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)USB接口時(shí)序控制。 56個(gè)通用目的數(shù)字量I/O即GPIO模塊；178。 3個(gè)32位的CPU定時(shí)器；2個(gè)異步串行通信接口SCI（Serial Communications Interface）；178。3．存儲(chǔ)空間：18k16位0等待周期片上SRAM和128K16位片上FLASH（存儲(chǔ)時(shí)間36ns）；3個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)，最多1MB的尋址空間。而TMS320F281x系列數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司最新推出的數(shù)字信號(hào)處理器，該處理器是基于TM320C2xx內(nèi)核的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器[11]。目前C64。在一般計(jì)算機(jī)上，算術(shù)邏輯單遠(yuǎn)（ALU）只能完成倆個(gè)操作數(shù)的加、減法及邏輯運(yùn)算，而乘法（或除法）則由加法和移位來(lái)實(shí)現(xiàn)。在改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，大多數(shù)DSP芯片又引入了流水線操作以減少每條指令的執(zhí)行時(shí)間，從而進(jìn)一步增強(qiáng)處理器的楚劇處理能力。諾伊曼結(jié)構(gòu)的，其取指令、取數(shù)據(jù)都是通過(guò)同一條總線完成的，因此必須分時(shí)進(jìn)行，在高速運(yùn)算時(shí)，往往傳輸通道上會(huì)出現(xiàn)瓶頸效應(yīng)。DSP芯片是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的硬件支持，是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用之間的橋梁和紐帶，隨著全球集成電路事業(yè)的發(fā)展，美國(guó)的TI公司成為世界上最大的DSP芯片供應(yīng)商，其DSP市場(chǎng)份額占全世界份額近50%，其DSP產(chǎn)品根據(jù)功能氛圍三個(gè)系列TMS320C2000系列，TMS320C5000系列，TMS320C6000系列，本系統(tǒng)選用的就是TI的2000系列的TMS320F2812芯片。DSP與單片機(jī)、傳統(tǒng)的通用微處理器相比具有很大的優(yōu)越性。該系統(tǒng)要求采樣的精度到8位數(shù)字量，用F2812自帶的ADC模塊就可達(dá)到很好的效果，省去了專用的ADC芯片，使系統(tǒng)的時(shí)序控制變得簡(jiǎn)單，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也節(jié)約了成本。系統(tǒng)的工作流程為：本數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過(guò)USB接口接受PC機(jī)命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸；啟動(dòng)步電機(jī)控制傳感器采集數(shù)據(jù)然后變?yōu)殡娦盘?hào)；再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理達(dá)到DSP的輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)后，使用F2812芯片內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)到片外的RAM中，再經(jīng)DSP進(jìn)行前端的數(shù)字信號(hào)處理后，通過(guò)USB總線傳給上位機(jī)，并在上位機(jī)上進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和分析。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合目前市場(chǎng)使用情況，本系統(tǒng)選用TI公司新近推出的專門用于控制領(lǐng)域的TMS320F2812。第四章介紹了系統(tǒng)的軟件流程圖，并分成DSP設(shè)計(jì)和USB設(shè)計(jì)倆大部分對(duì)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析，并對(duì)DSP初始化以及DSP和USB的接口軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。4．在TI公司的Code Composer Studio for C2000（ccs）下對(duì)TMS320F2812進(jìn)行軟件仿真，熟悉CCS的開(kāi)發(fā)環(huán)境，在內(nèi)部 進(jìn)行一些算法調(diào)試工作。這些核心包括DSP、USB、存儲(chǔ)器等，研究的主要內(nèi)容在硬件上主要為核心組件的接口設(shè)計(jì)，軟件上包括數(shù)字信號(hào)處理算法、