【正文】 段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 按能顯示多少個(gè) “ 8” 可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按 第 14 頁 發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空 ，所以在本系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì) 將兩個(gè)輸入端 A 和 B 連接在一起都接在 SPI的輸出口上 。 第 13 頁 74HC164 串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。當(dāng)時(shí)鐘極性被置位時(shí)， SPICLK 的高電平比低電平多一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。從式 (22)可以看出，當(dāng)SPIBRR 為奇數(shù)時(shí)， (SPIBRR+1)為偶數(shù)， SPICLK 信號(hào)高電平與低電平在一個(gè)周期內(nèi)保持對(duì)稱 ； 當(dāng) SPIBRR 為偶數(shù)時(shí)， (SPIBRR+1)為奇數(shù)， SPICLK 信號(hào)高電平和低電平在一個(gè)周期內(nèi)不對(duì)稱 [7]。 波特率的設(shè)置 SPI 通過對(duì)寄存器 SPIIBRR 的配置，可以實(shí)現(xiàn) 125 種不同的波特率，計(jì)算公式如下 : 當(dāng) SPIBRR = 0、 2 時(shí) : SPIBaudRate=LSPCLK/4 (21) 當(dāng) SPIBRR = 3127 時(shí) : SPIBaudRate=LSPCLK/(SPIBRR+1) (22) 式 (21)和式 (22)中的 LSPCLK 為 DSP 的低速外設(shè)時(shí)鐘頻率。已接受的數(shù)據(jù)移入 SPIRXBUF 供 CPU 讀取。與此同時(shí)，接受的數(shù)據(jù)通過 SPISOMI 引腳移入 SPIDAT 的最低有效位（ LSB）。 SPIBRR（波特率寄存器）可以配置 126 種不同的位傳輸率，該寄存器決定了整個(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的位傳輸率。 本定時(shí)器系統(tǒng)使用的是主控制器模式，在主控制器模式下， SPI 通過 SPICLK引腳為整個(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)提供串行時(shí)鐘。當(dāng)然，主機(jī)和從機(jī)之間進(jìn)行通信的前提是從機(jī)片選信號(hào) SPISTE 為低電平，將 SPI 從機(jī)選中，也就是將處理器 2 選中。 SPI 工作控制寄存器SPICTL 的 MASTER/SLAVE 位決定了 SPI 工作于何種模式，當(dāng) 第 12 頁 MASTER/SLAVE=1 時(shí)， SPI 工作于主機(jī)模式，而當(dāng) MASTER/SLAVE=0 時(shí)， SPI工作于從機(jī)模式。 3 個(gè) FIFO 寄存器也是 16 位。值得注意的是， SPI 所有的控制寄存器都是 8 位，當(dāng)寄存器被訪問時(shí)，數(shù)據(jù)位于低 8 位，而高 8 位為 0，因此把數(shù)據(jù)寫人 SPI 這 6 個(gè)控制寄存器的高 8 位是無效的。 7)與 SCI 相同，發(fā)送和接收都能通過查詢或者中斷方式來實(shí)現(xiàn)。 5)能選擇的 4 種脈沖時(shí)鐘配置方案 . 6)接收和發(fā)送可以同步操作，也就是說可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。能夠使用的最大波特率受到 I/O 緩沖器最大緩存速度的限制，這些緩沖器是使用在 SPI 引腳上的 I/O 緩沖器，而最高的波特率不能超過 LSPCLK/4。 2)有兩種工作模式可以選擇 :主工作模式和從工作模式。 SPI 模塊介紹。因此，在 一個(gè)基于 SPI 的系統(tǒng)中，必須至少有一個(gè)主控設(shè)備，其向整個(gè) SPI 系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)，系統(tǒng)內(nèi)所有的設(shè)備都基于這個(gè)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收或者發(fā)送，所以 SPI 是同步串行通信接口。當(dāng) S1 給 M1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，原理是一樣的，只不過通過 MISO 引腳來完成。這也是 SCK 時(shí)鐘信號(hào)存在的原因，傳輸時(shí)，由 SCK 提供時(shí)鐘脈沖， MOSI 和 MISO 引腳則是基于此脈沖完成數(shù)據(jù)的發(fā)送或者接收。 當(dāng)從機(jī)被選中，和主機(jī)建立連接之后，接下來起作用的就是負(fù)責(zé)通信的 3根線了。同樣的，當(dāng) S2 的片選信號(hào) CS 為低電平時(shí)， S2 被選中， M1 通過 MOSI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù) ,S2 通過 MOSI 引腳接收數(shù)據(jù)，或者 s2 通過 MISO 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，而 M1通過 MISO 引腳接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)內(nèi)如果有一個(gè)主設(shè)備 M1 和兩個(gè)從設(shè)備 S1 和 S2。 SPI 以主從方式進(jìn)行工作，這種模式的通信系統(tǒng)中通常有一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備。 F28335 系列DSP 還支持一個(gè) 16 級(jí)深度的接受發(fā)送 FIFO、用來減少 CPU 的開銷 [5]。典型的應(yīng)用包括擴(kuò)展 I/O，還可以通過移動(dòng)寄存器，顯示驅(qū)動(dòng)器、模擬轉(zhuǎn)換器等器件所做的外設(shè)擴(kuò)展。 SPI 最早是由 Freescale(原 Motorola)公司在其 MC68 HCxx 系列處理器上定義的一種高速同步串行通信接口。 數(shù)碼管通過動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行輪流點(diǎn)亮。 最后，四位數(shù)碼管的四條位選線分別接三極管的發(fā)射極。由于 74HC164有兩個(gè)輸入端 A 和 B，而 本系統(tǒng)只用到了一個(gè)輸入，所以把這兩個(gè)輸入端都接上 SPI 的主出從入線， 74HC164 的時(shí)鐘信號(hào)端自然是接 SPI 的 SCLK 線，因?yàn)橥ㄐ胚^程中的時(shí)鐘信號(hào)始終是由主機(jī)提供的，而 74HC164 只是從機(jī)。 第 9 頁 圖 24 顯示系統(tǒng)電路原理圖 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的電路連接原理圖如上圖所示。 數(shù)碼管顯示電路 本系統(tǒng)的數(shù)碼管顯示電路主要由 SPI、 74HC164 和 4 位共陽數(shù)碼管組成三部分組成 。所以在 CPU 級(jí)中，定時(shí)器 0 的中斷是經(jīng)過 CPU 的第一條中斷線 INT1 進(jìn)行傳輸?shù)?。相?yīng)的中斷服務(wù)程序沒有被執(zhí)行，直到 CPU 中斷使能寄存器（ IER）或調(diào)試中斷寄存器（ DBGIER）和全局中斷屏蔽位（ INTM）被使能后才能執(zhí)行。也就是說，當(dāng)定時(shí)器向 PIE 發(fā)出中斷請(qǐng)求 TINT 時(shí)， PIE 的 PIEIFR（ 1,7）會(huì)置位，如果 PIEIER（ 1,7）置位 且 PIEACK1 被清除，則此中斷才會(huì)被傳送到 CPU 級(jí)中 級(jí) 當(dāng)中斷請(qǐng)求被發(fā)送到 CPU。如果 PIEACKx位被清除，則 PIE 會(huì)向 CPU 發(fā)送 中斷請(qǐng)求，如果 PIEACKx 位是 1，則 PIE 將一直等待到該位被清除才向 CPU 發(fā)送中斷請(qǐng)求。另外，每一個(gè) PIE 中斷組中還存在一個(gè)中斷應(yīng)答位 PIEACK。 第 8 頁 級(jí) PIE 模塊的 8 個(gè)外設(shè)中斷和外部引腳中斷復(fù)用一個(gè) CPU 中斷，這些中斷被分為 12 組， 即 一組中的中斷復(fù)用一個(gè) CPU 中斷。相反，雖然中斷事件已經(jīng)發(fā)生了，相應(yīng)的中斷標(biāo) 志位也被置位了，但是該中斷沒有被使能，也就是中斷使能位的值為 0，那么外設(shè)就不會(huì)向 PIE 控制器提出中斷請(qǐng)求。 圖 23 PIE 模塊原理圖 一般來說， 在程序執(zhí)行過程中，某一個(gè)外設(shè)產(chǎn)生了一個(gè)中斷事件，那么在這個(gè)外設(shè)的某個(gè)寄存器中與該中斷事件相關(guān)的中斷標(biāo)志位 (IF= Interrupt Flag)被置為 1。 F28335 的中斷采用的是三級(jí)中斷機(jī)制，分別 為外設(shè)級(jí)、 PIE 級(jí)和 CPU 級(jí)。 當(dāng) 32 位計(jì)數(shù)器寄存器 TIMH:TIM 中的值遞減到零時(shí)，定時(shí)器 0 會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)中斷 TINT，并傳送給 PIE， PIE 對(duì)這個(gè)中斷的處理詳見 PIE 外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊 PIE 一共可以支持 96 個(gè)不同的中斷，并把這些中斷分成了 12 個(gè)組，每個(gè)組有 8 個(gè)中斷，而且每個(gè)組都被反饋到 CPU 內(nèi)核的 INT1~INT12 這 12 條中斷線中的某一條上。在下一個(gè)定時(shí)器輸 入 時(shí)鐘周期開始時(shí)， TDDRH:TDDR 中的值 第 7 頁 重新裝載人 PSCH:PSC 中，周而復(fù)始地循環(huán)下去 [3]。先給定時(shí)器分頻器 TDDRH : TDDR 賦值，然后裝載 入預(yù)定標(biāo) 計(jì)數(shù) 器 PSCH:PSC 中，每隔一個(gè) SYSCLKOUT 脈沖， PSCH : PSC 中的值減 1。接著每經(jīng)過一個(gè) TIMCLK 周期 ， 計(jì)數(shù)器就遞減一次，最后當(dāng)計(jì)數(shù)寄存器 TIMH:TIM 等于 0 時(shí)，定時(shí)器 中斷輸出信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)中斷脈沖。只有 CPU 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 可以供用戶使用。 DSP 內(nèi)部定時(shí)器 TMS320F28335芯片內(nèi)部具有 3個(gè) 32位的 CPU定時(shí)器 —— Timer0 、 Timerl和 Timer2。 首先為定時(shí)器 0 設(shè)置 定時(shí) 初值，并開啟定時(shí)器使其計(jì)數(shù)。得益于其浮點(diǎn)運(yùn)算單元，用戶可快速編寫控制算法而無需在處理小數(shù)操作上耗費(fèi)過多的時(shí)間和精力，與前代 DSC 相比，平均性能提高 50%，并與定點(diǎn) C28x 控制器軟件兼容，從而簡化軟件開發(fā)，縮短開發(fā)周期 ，降低開發(fā)成本 [2]。與以往的定點(diǎn) DSP 相比，該 器件的精度高，成本 低， 功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大， A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。 DSP 微控制器 DSP（ Digital Signal Processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理 大量信息的器件。系統(tǒng)工作是通過編程選擇 5 倍頻的 PLL 鎖相環(huán)使得 DSP 工作在最高主頻150MHz。 DSP 的 GPIO54和 GPIO56 設(shè)置為 SPI 的數(shù)據(jù)發(fā)送和時(shí)鐘端， GPIO58~59 和 GPIO62~63 設(shè)置為數(shù)碼管的位選端 DSP 芯片的 GPIO4 引腳來控制 LED 燈閃亮提示報(bào)警。矩陣鍵盤由 GPIO00~GPIO03輸入， GPIO50~GPIO53 輸出。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要硬件電路由 DSP 微控 制器、按鍵、共陽數(shù)碼管、LED 顯示電路組成。 方案設(shè)計(jì)框圖如下所示 : 圖 21 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖 定時(shí)器工作過程如下： 通電或復(fù)位狀態(tài) 8 位共陽數(shù)碼管不顯示任何字符； “開始”鍵后，定時(shí)器開啟，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間并進(jìn)行逆行計(jì)數(shù)，默認(rèn)情況下定時(shí)時(shí)間為 1 分鐘 “暫?！辨I， 則暫停計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示“ ” ； ，可通過鍵盤上的數(shù)字鍵重新設(shè)定定時(shí)時(shí)間； ，按下“開始”鍵則定時(shí)器按照重新設(shè)定的定時(shí)時(shí)間開始定時(shí)，若沒有設(shè)置新的定時(shí)時(shí)間，則從暫停時(shí)的時(shí)間點(diǎn)繼續(xù)定時(shí)。 第 4 頁 2 定時(shí)器系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 總體硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用德州儀器的 TMS320F28335 DSP 微控制器作為核心部件。 ，可以利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0~9 重新設(shè)定定時(shí)時(shí)間，在按下開始鍵，則定時(shí)器開始從剛剛設(shè)置的定時(shí)時(shí)間重新開始定時(shí)。 ，更新的定時(shí)時(shí)間 ?？偟膩碚f，綜合以上的各功能電路和相應(yīng)的軟件程序相結(jié)合，便能實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能強(qiáng)大的多位定時(shí)器。鑒此， 本文 設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于 DSP 微控制器的多用途定時(shí)器 ， 它造價(jià)低，功能全， 性價(jià)比高 ，配以小鍵盤和 數(shù)碼管 顯示，可適應(yīng)各種場(chǎng)合的定時(shí)預(yù)警之用。 第 3 頁 定時(shí)器方案的確定 隨著 DSP 控制器性價(jià)比 不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，大可 應(yīng)用于 復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)， 進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理功能，如圖像處理，雷達(dá)信號(hào)處理等 ，小則可以用于家電控制，甚至能夠用來做兒童電子玩具。 CCS 是 它是美國德州儀器公司（ Texas Instrument,TI）出品的代碼開發(fā)和調(diào)試套件。 定時(shí)器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的功能 設(shè)計(jì)過程 進(jìn)行定時(shí)器的設(shè)計(jì)首先就要熟悉 DSP 的編程環(huán)境， 本次編程使用的是CCS（ Code Composer Studio） 軟件，具體運(yùn)用的語言為 C 語言。 定時(shí)器系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)主要分為由 DSP 微控制器，數(shù)碼管，矩陣鍵盤三部分。例如數(shù)控機(jī)床的定時(shí)器，在工作一段時(shí)間后便能自動(dòng)切斷電源停止工作。延時(shí)自動(dòng)開關(guān)可用于電視機(jī)、收音機(jī)、錄音機(jī)、催眠器、門燈、路燈、汽車頭燈、轉(zhuǎn)彎燈以及其他電器的延時(shí)斷電和延時(shí)自停電源。電子定時(shí)器在工業(yè)中經(jīng)常用于延時(shí)自動(dòng)開關(guān)、定時(shí)、報(bào)警。電子式定時(shí) 第 2 頁 器在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中和在微波爐、電飯鍋、洗衣機(jī)等電器中也有使用。電子式定時(shí)器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它也是節(jié)約能源管理中一種有效的技術(shù)措施。這種定時(shí)器 走時(shí)精確，時(shí)間設(shè)定沒有誤差 ， 定時(shí)精度高 ,控制程序多。長時(shí)段電動(dòng)式定時(shí)器是一種 24 小時(shí)或 7 天程序控制的開關(guān)裝置，可預(yù)置開關(guān)動(dòng)作多次，最短時(shí)間控制間隔一般為 15 分鐘，可用于用戶用電情況監(jiān)控、照明控制、實(shí)驗(yàn)室裝置控制、空調(diào)器控制和自動(dòng)生產(chǎn)線上某些設(shè)備的定時(shí)控制等。 電動(dòng)式定時(shí)器，用交流同步電動(dòng)機(jī)或石 英步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)和凸輪簧片觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)，按預(yù)置的時(shí)段或時(shí)刻控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。計(jì)時(shí)精度要求不高的定時(shí)器（如風(fēng)扇定時(shí)器、洗衣機(jī)定時(shí)器、廚房用定時(shí)器、照相暗房用定時(shí)器、電視機(jī)控制用定時(shí)器、電燈開關(guān)定時(shí)器），一般采用無固有振動(dòng)周期的調(diào)速器。 定時(shí)器的分類 定時(shí)器按結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和電子式 三 類。而隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，定時(shí)器歷經(jīng)了機(jī)械式，電動(dòng)式兩個(gè)階段后發(fā)展到電子式定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，還會(huì)通過 LED 燈閃爍報(bào)警，提示定時(shí)結(jié)束。 本系統(tǒng)通過 矩陣鍵盤 控制定時(shí)器開啟 和暫停。 利用內(nèi)部定時(shí)器 0 和 PIE 外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊產(chǎn)生定時(shí)中斷， 并進(jìn)行逆行計(jì)數(shù)。 本次設(shè)計(jì)的題目是基于 DSP 微控制器定時(shí)器設(shè)計(jì)。這種定時(shí)器精度不高，定時(shí)誤差較大。 第 1 頁 摘 要 隨著 時(shí) 代的進(jìn)步，電子行業(yè)的發(fā)展，定時(shí)器的應(yīng)