【正文】 專門的接口或 DMA 通道，來支持多處理器的 DSP 運(yùn)行 。單一的處理器系統(tǒng)已難以承擔(dān)這類復(fù)雜任務(wù)，因而采用多個處理器并行工作。但低價位的芯片必然是功能較少、片內(nèi)存儲器少、性能上差一些的，這就帶給編程一定的困難。例如 TI公司提供了詳細(xì)的、功能隨指令類型和處理器配置而改變的應(yīng)用說明。供電電壓一般取得比較低，實(shí)施芯片的低電壓供電，通常有 ， ， ， 等，在同樣的時鐘頻率下，它們的功耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 5V供電電壓的芯片。 （ 5）功耗與電源管理：在一些手提便攜式的消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，供電電源的節(jié)省是很重要的問題，因而目前 DSP 生產(chǎn)廠商越來越重視這方面。在線硬件仿真器通常是 JTAG 周邊掃描接口板，可以對設(shè)計的硬件進(jìn)行在線調(diào)試；在硬件系統(tǒng)完成之前 ，不同功能的開發(fā)板上實(shí)時運(yùn)行設(shè)計的 DSP 軟件，可以提高開發(fā)效率。軟件開發(fā)工具主要包括： C 編譯器、匯編器、鏈接器、程序庫、軟件仿真器等，在確定 DSP 算法后，編寫的程序代碼通過軟件仿真器進(jìn)行仿真運(yùn)行，來確定必要的性能指標(biāo)。 （ 4）開發(fā)工具：在 DSP 系統(tǒng)設(shè)計中，開發(fā)工具是必不可少的，一個復(fù)雜的DSP 系統(tǒng)，必須有功能強(qiáng)大的開發(fā)工具支持。 （ 3）存儲器安排：包括存儲器的大小，片內(nèi)存儲器的數(shù)量，總線尋址空間等。而 MOTOROLA 公司定點(diǎn)芯片用 24位數(shù)據(jù)字，以便在定點(diǎn)和浮點(diǎn)精度之間取得折中。但是在編程時要關(guān)注信號的動態(tài)范圍，在代碼中增加限制信號動態(tài)范圍的定標(biāo)運(yùn)算。這種仿真是在通用機(jī)上用高級語言編程實(shí)現(xiàn)的，編程時最好能 模仿 DSP 處理器形式運(yùn)行，以達(dá)到更好的真實(shí)性。算法研究與仿真這是 DSP 實(shí)際 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中重要的一步。信號處理的問題包括：輸入、輸出結(jié)果特性的分析， DSP 算法的確定，以及按要求對確定的性能 指標(biāo)在通用機(jī)上用 高級語言編程仿 真 。只有當(dāng)系統(tǒng)可靠地運(yùn)行并得到市場和社會承認(rèn)后，才能松一口氣，美美的睡上一覺，然后又充滿信心地開始下一輪的設(shè)計。一個實(shí)際的 DSP 系統(tǒng)的調(diào)試總要經(jīng)過多次反復(fù)，需要設(shè)計者和調(diào)試者有足夠的耐心，堅強(qiáng)的意志和九死一生的精神。 ③ 模擬電路和數(shù)字電路獨(dú)立布線，最后單點(diǎn)連接電源和地。硬件設(shè)計應(yīng)注意如下要點(diǎn)： ① 認(rèn)真處理好復(fù)位和時鐘信號。另外，將 C 編譯、匯編 /鏈接調(diào)試集成在一起的集成調(diào)試環(huán)境是新一代調(diào)試軟件的必備功能。 ③ Debugger 調(diào)試軟件：與 XDS510 配合使用，通過 該軟件能訪問用戶 DSP系統(tǒng)的所有資源。但用戶選擇國內(nèi)產(chǎn)品時，應(yīng)注意有的仿真器無法與 TI公司的 XDS510 兼容，而北京聞亭等公司的產(chǎn)品卻能與 XDS510 兼容得非常好。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 DSP 開發(fā)流程 7 ① 匯編 /鏈接器：該軟件由 TI 公司的產(chǎn)品提供，型號為 TMD32485002。 DSP 開發(fā)工具的選擇 在選定了 DSP 器件型號后， 則應(yīng)進(jìn)行 DSP 開發(fā)工具的選擇 ， DSP必備的開發(fā)工具有如下幾種： （ 1） ASM/LINK；匯編 /鏈接器； （ 2） JTAG 硬件仿真器，可全透明地訪問 DSP 的所有資源而不占用用戶任何 資源； （ 3） Debugger 調(diào)試器； 其他選件還有： C編譯器 、實(shí)時操作系統(tǒng)和算法庫。 (3)Dalisp 軟件：優(yōu)秀的 信號處理軟件包，網(wǎng)上有免費(fèi)的高校版讀者， 可自行下載使用。我們對其中的一些優(yōu)秀產(chǎn)品作簡單介紹： (1)SPW 工作站： cadence 公司產(chǎn) 品， 含有大量的算法庫，對通信系統(tǒng)設(shè)計尤其適合。 DSP 處理系統(tǒng)所選用的算法無非是各種通用算法的組合和改進(jìn)。最后所選用的器件要考慮是否對應(yīng) 級別； (7)方便開發(fā)和使用。而在工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域中，為了保持最終產(chǎn) 品在市場上的競爭力，往往要尋找性能、價格比最好的產(chǎn)品； (6)可靠性要求。在實(shí)際應(yīng)用中采用塊浮點(diǎn)方法能有效提高定點(diǎn) DSP 的處理精度； (5)成本要求。有時需要在算法的復(fù)雜度和處理速度之間進(jìn)行折衷； 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 DSP 開發(fā)流程 6 (4)DSP 系統(tǒng)處理精度要求。系統(tǒng)設(shè)計中實(shí)時 性 與非實(shí)時 性 對 系統(tǒng)要求的差異非常之大； (3)算法的復(fù)雜度。根據(jù)這個帶寬，選擇合適的 A/D采樣率， A/D采樣頻率必須服從采樣定理。 DSP 系統(tǒng)的功能需求分析 在確定了某個具體應(yīng)用以后，我們要做的第一件事就是構(gòu)造出一個 DSP 系統(tǒng)功能框圖（圖略）。其中專用 DSP往往是實(shí)現(xiàn)信號處理的某些專項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)方式則往往是通用 DSP 的掩模版本 ,生產(chǎn)通用 DSP 的主要廠家有 TI 公司， AD 公司 ,Motorola, Lucent，其中 TI公司著名的 TMS320 系列占據(jù)了國際市場接近一半的 市場份額。 DSP 開發(fā)方案的設(shè)計與選擇 十多年前， DSP 以其高速 、低功耗和高集成度在軍事、航天等領(lǐng)域大顯身手，隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和工業(yè)民用領(lǐng)域的大量采用，近幾年來， DSP價格大幅下調(diào)，而性能卻不斷提高，以不可阻擋的趨勢 進(jìn)入通信、工業(yè)控制和消費(fèi)領(lǐng)域， DSP正日漸成為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要基石。德州儀器通過不斷革新，推陳出新， DSP 業(yè)務(wù)也一躍成為 TI 的最大的業(yè)務(wù)，并始終處于全球 DSP 市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。同時 TI 瞄準(zhǔn) DSP 電子市場上成長速度最快的領(lǐng)域，適時地提供各種面向未來發(fā)展的解決方案。 TI首家提供可定制 DSP，稱作 CDSP。 TI 在 1982 年發(fā)表一款DSP 處理器名為 TMS32021，其出色的性能和特性倍受業(yè)界的關(guān)注，當(dāng)然新興的攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 DSP 開發(fā)流程 5 DSP 業(yè)務(wù)的確承擔(dān)著巨大的風(fēng)險，究竟向哪里拓展是生死攸關(guān)的問題 。本文將結(jié)合 DSP 縱向的發(fā)展歷程和橫向的拓展方向進(jìn)行 探討，以便探討 DSP 市場拓展的特點(diǎn)。根據(jù) CCID 權(quán)威的分析，中國 DSP 市場今年可達(dá)到 120 億元人民幣，比去年增長約 40%，未來的增長將可能超過全球的平均速度。根據(jù) Forward Concepts 分析家的預(yù)測，今年全球 DSP 銷量將達(dá)到 $82 億美元，比去年增加約三分之一。 ② DSP 市場拓展縱橫談 ： 在經(jīng)歷整整二十年的市場拓展之后， DSP 所樹立的高速處理器地位不僅不可動搖，而且業(yè)已成為數(shù)字信 息時代的核心引擎。 DSP 芯片，也稱 數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器 件 ，其主機(jī)應(yīng)用是實(shí)時快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序， 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 DSP 開發(fā)流程 4 2 DSP 開發(fā)流程 DSP 簡介 ① DSP（ digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。 （ 3） 采用 DSP 的 LF2407 芯片的通用定時器 ，設(shè)計了系統(tǒng)的硬件電路。通過對各種 PWM 波形發(fā)生器的工作 原理進(jìn)行 比較詳細(xì)的分析，建立了 PWM 波形發(fā)生器的數(shù)學(xué)模型，為后面的分析提供了理論基礎(chǔ)。總之，對 PWM 波形發(fā)生器的工程應(yīng)用研究還有待繼續(xù)深入。因此，普及 PWM波形發(fā)生器的應(yīng)用，己經(jīng)成為電力電子技術(shù)中的一 個重大課題。 課題 的研究目的和意義 各種波形發(fā)生器 已廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，無論是民用還是軍用，它的出現(xiàn)都各給 人們帶來了方便。在國內(nèi)，基于 DSP 的 PWM 波形發(fā)生器的應(yīng)用已 有了相當(dāng)好的基礎(chǔ) ，并 有 10 多家集成電路設(shè)計企業(yè)從事基于 DSP 的 PWM 波形發(fā)生器的設(shè)計及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，但在 DSP 芯片的研發(fā)上除了某些大學(xué)、科研院所做過預(yù)研性的課題外，目前 DSP芯片市場并沒有國內(nèi)廠商自己生產(chǎn) DSP 器件，國內(nèi)市場完全由國外廠商占領(lǐng)。 基于 DSP的 脈寬調(diào)制 (PWM)波形發(fā)生器 設(shè)計在 20世紀(jì) 70年 代有 了 飛速的發(fā)展， 20世紀(jì) 80 年代，基于 DSP的 PWM 波形發(fā)生器已應(yīng)用到各個工程技術(shù)領(lǐng)域，不管在軍用還是在民用系統(tǒng)中都發(fā)揮了積極的作用。對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。簡而言之， PWM 是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。 圖 11 PWM波形發(fā)生器原理框圖 PWM 波形發(fā)生器的研究發(fā)展?fàn)顩r PWM 波形發(fā)生器所產(chǎn)生的 PWM 波形在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用，可以用它來控制各種電機(jī)、電力電子設(shè)備、逆變器等，用途非常廣泛，可以說很多控制最終都是由 程序計算出的 PWM 波形來控制的。 圖 11是 PWM 波形 發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)框圖 ,主要包括數(shù)據(jù)存儲與擴(kuò)展、定時器中斷和與控制器通信三個部分。遙控器解碼程序介紹：通過上述的解碼原理，利用單片機(jī)的中斷口來測 PWM 碼的寬度 ，通過本實(shí)驗(yàn) 配備的 遙控，單片機(jī)解碼 將 在數(shù)碼管上顯示。解碼 0或 1是這樣的 ： 在低電平的時候等待，直到為高了后，用一個 的延時去量，量完后，如果為低了 ,證明前面是一個 低電平和一個 高電平地組成，即保存一個 0， 如果為高，則證明是由一個 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 2 低電平 和一個 高電平組成 ,即保存一個 1,為 1 則再調(diào)一個延時，讓它延到低電平。解碼原理是這樣的 ： 首先通過延時來丟開引導(dǎo)碼，然后通過解碼丟掉 16 位系統(tǒng)識別碼，最后 解系統(tǒng)正碼和反碼。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ,出現(xiàn)了多種 PWM 技術(shù) ,其中包括 :相電壓控制 PWM、脈寬 PWM 法、隨機(jī) PWM、 SPWM 法、線電壓控制 PWM 等， PWM 碼是一種脈寬調(diào)制碼 ,它的組成為 9MS 高電平和 4MS 低電平引導(dǎo)脈沖， 16 位系統(tǒng)識別碼， 8位數(shù)據(jù)正碼和 8 位數(shù)據(jù)反碼。而 DSP在工業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用，其中基于 DSP的 PWM 波形發(fā)生器在工業(yè)控制中尤為常見 ， 可以用它來控制各種電機(jī)、電力電子設(shè)備、逆變器等 。本 文 所闡述的 是 PWM波形發(fā)生器所產(chǎn)生的 PWM 波形在工業(yè)控制中的應(yīng)用 。用 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理具有很強(qiáng)的通用性和靈活性 ,因?yàn)?DSP 芯片體積小 ,運(yùn)算速度極快 ,精度高 ,接口方便 ,特別適合處理復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。這種數(shù)學(xué)運(yùn)算是以快速傅里葉變換 (FFT)為基礎(chǔ) ,對數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時處理。 DSP是將模擬信號變換為數(shù)字信號 ,并進(jìn)行高速處理的專用處理器 ,從算法上說 ,它具有乘法和加法兩種特殊運(yùn)算功能。軟件算法方面，根據(jù)要求采用了匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計，并給出了相關(guān)的源程序以及調(diào)試過程，最后對本設(shè)計的可行性和性能誤差 進(jìn)行了分析。 論文完成了基本的硬件電路設(shè)計和軟件算法設(shè)計。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 DSP 的 PWM 波形發(fā)生器設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 202120520215 院（系） 電氣信息工程學(xué)院 年級專業(yè)： 03 級電子信息工程 指導(dǎo)教師： 二 〇〇 七 年 六 月 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 Ⅰ 摘 要 PWM 波形發(fā)生器在 20 世紀(jì) 70 年代有了飛速的發(fā)展 ,20 世紀(jì) 80 年代 ,PWM 波形發(fā)生器已應(yīng)用到各個工程技術(shù)領(lǐng)域，例如在工業(yè)控制中可以用它來控制各種電機(jī)、電力電子設(shè)備、逆變器等 ,它 不管在軍用還是在民用系統(tǒng)中都發(fā)揮了積極的作用。 本文首先對 PWM 波形發(fā)生器的基本原理和目前國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r做了簡單介紹，然后介紹了基于 DSP 的應(yīng)用系統(tǒng) 的 開發(fā)流程，并對 DSP 的相關(guān)知識做了全面介紹，最后針對目前 波形發(fā)生器 的發(fā)展?fàn)顩r和實(shí)際生活中的應(yīng)用 ， 提出了基于DSP 的 PWM 波形發(fā)生器的設(shè)計方法。硬件設(shè)計方面，基于 DSP芯片的相關(guān)特點(diǎn)，采用了 DSP 的 LF2407 芯片來完成本課題的硬件電路設(shè)計。 關(guān)鍵詞 波形 發(fā)生器 ， LF2407 芯片 ， PWM， DSP 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT Ⅱ ABSTRACT The pulsewidth modulation (PWM) profile generator had the rapid development in the 20th century, in 1980s, The PWM profile generator has applied each project area of technology, For example, it can b