【正文】 設(shè)計(jì)， 讓 我 對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的基本理論有個(gè)進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) ，對(duì) 數(shù)字信號(hào)處理 技術(shù)及 其 應(yīng)用有了 更深一步的了解 ， 并 使自己 在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)的 分析 與 解決能力 得到了很大的提高 。 整 系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合了 各個(gè)模塊 它們各自的功能特點(diǎn)，使 整體 系統(tǒng) 的 功能在以下 幾個(gè)方面得到了改進(jìn) : 整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，這樣不僅可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，而且也易于系統(tǒng)的調(diào)試和功能升級(jí)。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體思路完成了系統(tǒng)軟件部分的編寫與調(diào)試 。 本 文從 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的總體 方案 到 模塊 化 電路 及 軟 件 實(shí)現(xiàn)等，系統(tǒng)的 描述了該系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的整個(gè) 過程。然后把調(diào)試好的 程序代碼編譯生成可執(zhí)行的 DSP 程序，經(jīng) 仿真器把程序燒寫到 TMS320F2812 芯片中，上電并觀察液晶模塊的效果。 其效果如圖 53 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 26 圖 53 LCD 對(duì)圖片的單獨(dú)顯示 實(shí)現(xiàn)文字與圖片的切換顯示 具體實(shí)現(xiàn)的操作步驟，是將文字?jǐn)?shù)據(jù)與圖片數(shù)據(jù)都放到程序中，通過程序的延時(shí)及循環(huán)來(lái)達(dá)到文字與圖片的切換顯示。 其效果如圖 52 所示： 圖 52 LCD 對(duì)文字的單獨(dú)顯示 實(shí)現(xiàn)圖片的單獨(dú)顯示 先使用取模工具，把圖片 轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，在 CCS 編譯環(huán)境中更改程序代碼，把圖片數(shù)據(jù)加到程序中去。 硬件實(shí)現(xiàn)要到達(dá)的效果 本設(shè)計(jì)使用 C 語(yǔ)言在 環(huán)境中編寫 DSP 應(yīng)用程序，編譯之后通過仿真器，把程序代碼燒寫到 DSP 最小系統(tǒng)的核心芯片中，把 DSP 芯片的 I/O 口與 LCD連接起來(lái)達(dá)到利用 DSP 芯片來(lái)控制 LCD 顯示文字和 圖片的目的。 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 5 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 本章進(jìn)行 對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 電路調(diào)試 及軟件調(diào)試 ， 先 從程序的編寫 調(diào)試 ， 再到程序在 DSP 最小系統(tǒng)上的運(yùn)行 ， 最后到液晶模塊的顯示效果等。 (2) 繪圖顯示 RAM(GDRAM) 用于 繪圖 的 RAM 共提供了 16032 個(gè)位的 存儲(chǔ) 空間 并且是記憶空間 ，在 對(duì) 繪圖 RAM 進(jìn)行變動(dòng) 時(shí)， 必須要 先寫入水平坐標(biāo)值 及 垂直坐標(biāo)值， 然后把 兩個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的圖形 數(shù)據(jù) 寫 到繪圖 RAM 中 ， 與此同時(shí) 地址計(jì)數(shù)器（ AC）會(huì) 進(jìn)行 自動(dòng)加一；在 向 繪圖 RAM 中寫數(shù)據(jù)時(shí) ，繪圖顯示 開關(guān) 必須 是 關(guān)閉 的 ， 數(shù)據(jù)寫完后才能打開繪圖顯示，向 繪圖 RAM 寫數(shù)據(jù) 的 基本 步驟如下： 關(guān)閉繪圖顯示功能。 顯示 CGRAM 字型：將兩字節(jié)編碼寫入 DDRAM 中，總共有 0000H， 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 22 0002H， 0004H， 0006H 四種編碼 。 向 LCD 中寫數(shù)據(jù)的時(shí)序圖如圖 42： 圖 42 向 LCD 中寫數(shù)據(jù)的時(shí)序圖 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 20 從 LCD 中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖如圖 43： 圖 43 從 LCD 中讀取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)序圖 具體指令介紹： 1) 清楚顯示 功能：清除 LCD 顯示 屏中的內(nèi)容，并調(diào)整 DDRAM 位址計(jì)數(shù)器的值為“ 00H” 2) 顯示狀態(tài) 開 /關(guān) 功能： D=1；整體顯示 ON C=1；游標(biāo) ON B=1；游標(biāo)位置 ON 3) 游標(biāo)或顯示移位控制 功能：設(shè)置 LCD 游標(biāo)的移動(dòng)和顯示的控制位，這個(gè)指令并不會(huì)改變 DDRAM 的內(nèi)容 4) 設(shè)定 CGRAM 位址 功能：設(shè)定 CGRAM 位址到位址計(jì)數(shù)器（ AC） 5) 設(shè)定 DDRAM 位址 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 功能：設(shè)定 DDRAM 位址到位址計(jì)數(shù)器（ AC） 6) 寫數(shù)據(jù)到 RAM 功能：寫入資料到內(nèi)部的 RAM（ DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM） 7) 反白選擇（ 14H） 功能：可以對(duì)液晶 4 行的任意一行進(jìn)行反白顯示 8) 擴(kuò)充功能設(shè)定（ 016H） 功能： RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作 RE=0；基本指令集動(dòng)作 G=1；繪圖顯示 ON G=0；繪圖顯示 OFF 9) 設(shè)定繪圖 RAM 位址（ 018H） 功能：設(shè)定 GDRAM 位址到位址計(jì)數(shù)器（ AC） 液晶文字及圖片的顯示 (1) 文本顯示 RAM(DDRAM) QC12864B 漢字圖形點(diǎn)陣液 晶的文字 顯示 RAM 共有 8 個(gè) 4 行的空間 存放 漢字， 向文本 RAM 寫入 時(shí)， 能夠 分別顯示 CGRAM 的字型 與 半寬的 HCGROM 以及 中文 CGROM 字型。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用 CCS 開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序的開發(fā)其主要步驟如圖 41 所示。 DSP 的 C 語(yǔ)言程序開發(fā)流程 數(shù)字信號(hào)處理 DSP 芯片在進(jìn)行軟件的開發(fā)時(shí)可以選擇匯編語(yǔ)言或者是 C 語(yǔ)言。 5． 點(diǎn)擊 CCS 菜單中的 View 并找到 其下面的 Registers 菜單，單擊就能看到程序中使用的寄存器的具體值。 3． 在調(diào)試程序的過程中， CCS 也支持查看變量與寄存器等在程序運(yùn)行時(shí)的結(jié)果的具體信息，這樣可以與預(yù)期的結(jié) 果相比較，對(duì)順利調(diào)試程序有很大的幫助。斷點(diǎn)的設(shè)置是將光標(biāo)移至需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序所在行前最左側(cè)，雙擊即可完成一個(gè)斷點(diǎn)的設(shè)置。 2．在菜單欄中有個(gè)綠色的 Debug 按鈕單擊它進(jìn)行下載調(diào)試 下載完成后再單擊運(yùn)行圖標(biāo)，這時(shí)程序運(yùn)行起來(lái)后，觀察運(yùn)行的結(jié)果。 CCS 常用指令簡(jiǎn)介 1．編譯通過：選擇 ProjectBuild Project，來(lái)編譯目標(biāo)工程。 一種是軟件仿真器模式：在這種模式下程序能夠不依賴于 DSP 芯片，就可以在 PC 機(jī)上模擬芯片的工作機(jī)制。 CCS(Code Composer Studio)簡(jiǎn)介 作為一種針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320 系列的軟件開發(fā)環(huán)境 ,CCS 它具有圖形編譯調(diào)試界面，并且還有環(huán)境配置和程序的跟蹤調(diào)試等分析工具，這給使用者調(diào)試程序帶來(lái)了極大的方便。數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 支持 C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言這兩種編程語(yǔ)言以及這兩種語(yǔ)言的混合使用。 基于 的仿真器的實(shí)物如圖 34 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 16 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 圖 34 仿真器實(shí)物圖 4 軟件設(shè)計(jì) 本章主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，介紹了 CCS 編譯環(huán)境以及 CCS 常用指令介紹，另外介紹了 C 語(yǔ)言編程環(huán)境，以及開發(fā)流程以及 C 語(yǔ)言中斷處理步驟，最后針對(duì)一部分指令作具體說明 。每種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，如 PCI 總線式的數(shù)據(jù)傳輸快但價(jià)格高；并口式的價(jià)格上要 便宜些，但數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫草^ PCI 的稍慢。在液晶中 ST7920 同時(shí)作為 它的 驅(qū)動(dòng)器 與 控制器 ，它 能夠 提供 64 路 的 seg 輸出 與 33 路 的 輸出。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的是 QC12864B 點(diǎn)陣式圖形漢字液晶，它可以顯示漢字與圖片，其中內(nèi)置了 8192 個(gè)漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、 128 個(gè)字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。 表 31 F2812 擴(kuò)展 I/O 口與 LCD 間的對(duì)應(yīng)連接及說明 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 液晶的顯示控制方法 在液晶中有兩片用于顯示的緩沖存儲(chǔ)器，它們各自對(duì)應(yīng)著液晶屏幕上的象素，向其中寫入不同的數(shù)值將會(huì)改變顯示，寫 1 則會(huì)顯示一點(diǎn)，寫 0 則不顯示。 控制口的尋址：命令控制寄存器為 CTRLCDCMDR，數(shù)據(jù)控制寄存器為CTRLCDLCR 和 CTRLCDRCR，輔助控制的寄存器為 CTRLCDCR。 巢湖學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 3 LCD 模塊硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理 擴(kuò)展 IO 接口 以數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 為核心的最小系統(tǒng)，它是通過芯片的擴(kuò)展 I/O 接口與 LCD 相連接。當(dāng)不用芯片內(nèi)外設(shè)時(shí)候，它們也能當(dāng)做數(shù)字 I/O 口來(lái)驅(qū)動(dòng)外圍的電路。TMS320F2812 的存儲(chǔ)器接口總共有 3 條地址總線與 3 條數(shù)據(jù)總線。 TMS320F2812 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 29 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 10 圖 29 TMS320F2812 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 TMS320F2812 的總線分為外部擴(kuò)展總線與內(nèi)部總線，圖中右邊的擴(kuò)展口A18~A0 與 D15~D0 是表示 F2812 向外部擴(kuò)展儲(chǔ)存器的能力 。 6） 16 個(gè)通道、 12 位精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 4） 系統(tǒng)的控制與芯片的時(shí)鐘，使用的是鎖相環(huán)技術(shù)（ PLL）來(lái)提供系統(tǒng)中各模塊所需要的頻率。該芯片可以實(shí)現(xiàn) 1616 位與 3232 位的乘法操作，以及具有哈佛總線結(jié)構(gòu)和迅速的中斷操作，它的尋址程序空間最大可達(dá)到 4MB，尋址數(shù)據(jù)空間最大可達(dá)到 4GB。 圖 28 總線結(jié)構(gòu) F2812 的主要特點(diǎn)如下： 1） 該芯片使用的是靜態(tài) CMOS 技術(shù)，它的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)到 150MHz，芯片的核心部分的電壓為 ， I/O 口的電壓為 ， Flash 編程電壓也為 。哈佛總線的結(jié)構(gòu)如圖 28 所示。 TMS320F2812 芯片的最高頻率可以達(dá)到 150MHZ。 數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 是在 2022 這一系列中應(yīng)用較為廣泛的一種芯片。 2） TMS320C5000 系列，它主要是面向手持設(shè)備和無(wú)線終端以及低功耗等應(yīng)用領(lǐng)域。 接口原理圖如圖 27 所示： 基于 DSP 芯片的 LCD 模塊設(shè)計(jì) 8 圖 27 JTAG 接口 電路原理圖 顯示模塊 該系統(tǒng)的顯示模塊采用的的是常見的 12864 液晶，通過與 DSP 最小系統(tǒng)的外圍接口連接，通過程序控制可進(jìn)行文字和圖片和一些特定信息的顯示。 JTAG 接口 是一個(gè)通用的 標(biāo)準(zhǔn)，這部分的引腳定義 一般不能 隨意 的 改變。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的是基于PLL 的晶體工作模式，由外部的無(wú)源晶體為系統(tǒng)芯片提供一個(gè)基準(zhǔn)的時(shí)鐘，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的外部晶振使用的是 30MHz 的晶振 [3]。 PLL 鎖相環(huán)的時(shí)鐘模塊，它主要是用來(lái)控制 DSP 的內(nèi)核工作頻率，由外部輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)作為參考，經(jīng) PLL 的倍頻或者分頻之后再供給 DSP 的內(nèi)核。若要使用內(nèi)部振蕩器 , 就必須在 X1/XCLKIN 與 X2 兩個(gè)管腳之間接一個(gè)石英晶體。本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中所使用的 復(fù)位 模塊 電路 原理圖如圖 25。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的是 TI 公司的 TPS330718電源監(jiān)測(cè)芯片來(lái) 對(duì)系統(tǒng)中的 電源 進(jìn)行 監(jiān)測(cè)。 圖 23 電源模塊的原理圖 復(fù)位電路模塊 TMS320F2812 的復(fù)位管腳為 /RESET， 為 低電平有效。所以 TMS320F2812 供電電源分為兩種，即內(nèi)核電源 (CVDD)和 I/O電源 (DVDD)，在系統(tǒng)中核心芯片使用的是低電壓分離式供電，為芯片的內(nèi)核提供 的電壓，為芯片的外部引腳 I/O 提供 的電壓，這樣芯片就能夠直接和芯片外圍的低壓器件接口相連接。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)具有高性能和高效率的電源模塊具有十分重要的意義。 由于在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F2812 工作時(shí)的電壓分為兩部分： 的是 Flash 電壓， 的是內(nèi)核電壓。 系統(tǒng)各功能模塊介紹 電源模塊 無(wú)論是什么系統(tǒng)有一個(gè)性能較好