【正文】 1 1 4 / 2 1 2 4 是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的 1 6 / 3 2 位 A R M 7 的微控器， 1 6 K B 的靜態(tài) R A M ， 128 位寬度接口 / 加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá) 6 0 M H z 的操作頻率。 DSP2812是世界首款可加密 ARM芯片，具有零等待 128K/256K字節(jié)的片內(nèi) Flash， 16K的 SPAM，無需擴(kuò)展存儲(chǔ)器，是系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單、可靠 ，內(nèi)部具有 UART、硬件 IIC、 SPI、 PWM、 ADC、定時(shí)器、CAN等眾多外圍部件，功能更強(qiáng)大 ， 64管腳 LQFP封裝，體積更小， 系統(tǒng)電源，內(nèi)部 PLL時(shí)鐘調(diào)整，功耗更低。 功能特點(diǎn) 使用 CPU PACK，可以使用多種兼容 芯片 DSP2812， 帶有 CPUPCAK 一塊；標(biāo)配 TI 的 DSP2812，可進(jìn)行 JTAG 仿真調(diào)試，支持 集成開發(fā)環(huán)境；完全自主設(shè)計(jì)的軟硬件、擁有自主版權(quán)的 JTAG 仿真技術(shù)，用戶使用沒有后顧之憂；可選 CAN 接口板，方便組裝現(xiàn)場(chǎng)總線所有 I/O 全部引出，可以和用戶的外部電路連接搭配； 4 個(gè)獨(dú)立 LED、 6 個(gè)獨(dú)立鍵盤控制；具有 RS232 轉(zhuǎn)換電路 ， 可與上位機(jī)進(jìn)行通訊；可以與標(biāo)準(zhǔn)串行 MODEM 直接接口，方便遠(yuǎn)程通訊具有 I2C 器件、 SPI 器件接口器件；具有濾波電路， PWM 輸出可實(shí) DAC 轉(zhuǎn)換功能；板上的功能部件可使用跳線器連接或斷開連接；提供基于 PC 的人機(jī)界面，方便調(diào)試實(shí)時(shí)時(shí)鐘、串口 通信等功能；提供詳細(xì)的使用教材，實(shí)驗(yàn)例程。沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 1 第 1 章 緒論 本次硬件電路設(shè)計(jì) 采用的是 TI的 DSP2812具有 JTAG 調(diào)試，功能。板上提供了一些鍵盤、 LED、 RS232 等常用功能部件， 能夠 幫助用戶學(xué)習(xí) 32 位單片機(jī)從簡(jiǎn)單的開始，一步一步的過渡到 32 位 ARM 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域。可進(jìn)行 GPIO 的控制實(shí)驗(yàn)，如 LED 控制、鍵盤輸入、蜂鳴器控制、模擬 SPI 等；可進(jìn)行外部中斷實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)向量中斷控制器 (VIC)；定時(shí)器控制實(shí)驗(yàn)，如定時(shí)控制 LED、匹配比較輸出等；使用 RS232 轉(zhuǎn)換電路，完成 UART 通訊實(shí)驗(yàn)； 使用板內(nèi) CAT24WC02，完成 I2C 總線的實(shí)驗(yàn)；使用 74HC595 芯片，實(shí)現(xiàn) SPI 接口數(shù)據(jù)發(fā)送、接收實(shí)驗(yàn)；具有 PWM 輸出測(cè)試點(diǎn)及濾波電路，實(shí)現(xiàn) PWM 輸出、 PWM DAC 實(shí)驗(yàn)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制實(shí)驗(yàn)； WDT 及低功耗控制實(shí)驗(yàn)； ADC 數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)。 沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育專科 2 第 2 章 硬件電路原理圖 電路原理圖的組成 基于 DSP2812開發(fā)實(shí)驗(yàn)板的電路原理圖如圖 1所示。 4 路 10 位 A / D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 2 . 4 4 u s 。 板上提供了一些鍵盤、 LED、 LCD、 RS232 等常用的一些功能部件，還有兩組供電電源，調(diào)試測(cè)試接口和 USB 接口，幫助用戶學(xué)習(xí) 32 位單片機(jī)從簡(jiǎn)單的開始，從而一步一步的過渡到 32位 DSP嵌入式開發(fā)領(lǐng)域。雙電源供電，晶振頻率范圍為 1到 30MHz，若使用 PLL 或 ISP 功能，則為 10 到 25Hz， 2 個(gè) 32位定時(shí)器， PWM 單元，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗， 4 路 10位 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至 ，可以通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒，通過外部存儲(chǔ)器接口可將存儲(chǔ)器配置 4 組，每組的容量高達(dá) 16MB，嵌入式跟蹤宏單元支持對(duì)執(zhí)行代碼進(jìn)行無干擾的高速實(shí)時(shí)跟蹤，通過片內(nèi) PLL 可實(shí)現(xiàn)最大為 60MHz 的 CPU 操作頻率。 DSP2812 具備外部存儲(chǔ)器接口，通過外部存儲(chǔ)器控制器可以擴(kuò)展 4 個(gè) BANK 的存儲(chǔ)器組，每個(gè)存儲(chǔ)器組的空間空間大小為 16MB。 DSP2812 的 P0 口是一個(gè) 32位雙向 I/O 口，每位的方向可單獨(dú)控制， P0 引腳的功能取決于引腳連接模塊的引腳功能的選擇。還有就是調(diào)試測(cè)試接口不是必須的，但是在電路板開發(fā)的過程中發(fā)揮了巨大的作用。 首先，由 CZ1 電源接口輸入 9V 直流電源，二極管 D2 防止電源反接，經(jīng)過 C C3 濾波，然后通過 78M05 將電源穩(wěn)壓至 5V，再使用 LDO芯片 ( 低壓差電源芯片 )穩(wěn)壓輸出 電壓。系統(tǒng)電源電路如圖 3 所示。1% 以內(nèi)，還具有電流限制和熱保護(hù)功能，廣泛用戶在手持式儀表、數(shù)字家電 、工業(yè)控制等領(lǐng)域。 電源系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，因此如果電源系統(tǒng)處理得好那么整個(gè)系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。 DSP 微控制器 時(shí)鐘系統(tǒng) 調(diào)試測(cè)試接口 供電系統(tǒng)（電源） 復(fù)位及復(fù)位配置系統(tǒng) 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 5 圖 3 系統(tǒng)電源電路 SPX1117系列 LDO芯片輸出電流可達(dá) 800mA，輸出電壓的精度在 177。使用時(shí) ，其輸出端需要一個(gè)至少 10uF的鉭電容來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。 注意： 本次 DSP開發(fā)實(shí)驗(yàn)板使用的電源是 9V直流電源，由 CZ1電源接口輸入，接頭上的電源極性為外正內(nèi)負(fù)。簡(jiǎn)單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場(chǎng)合需要使用外部振 蕩源提供時(shí)鐘信號(hào)。倘若不使用片內(nèi) PLL 功能及 ISP 下載功能，則外部晶振頻率范圍是 1MHz～ 30MHz，外部時(shí)鐘頻率范圍是 1MHz～ 50MHz；若使用了片內(nèi) PLL 功能或 ISP 下載功能，則外部晶振頻率范圍是 10MHz～ 25MHz，外部時(shí)鐘頻率范圍是 10MHz～ 25MHz。用 晶振的原因是使串口波特率更精確，同時(shí)能夠支持 很多型號(hào)的 DSP2812 芯片內(nèi)部 PLL 功能及 ISP 功能。本實(shí)驗(yàn)板的復(fù)位電路使用了專用微處理器電源監(jiān)控芯片 MAX708SD，提高系統(tǒng)的可靠性。 如圖 5，信號(hào) nRST 連接到 DSP2812 芯片的復(fù)位腳 RESET ，信號(hào) nTRST 連接到 DSP2812 芯片內(nèi)部 JTAG 接口電路復(fù)位腳 TRST 。平時(shí) MAX708SD 的 RST 輸出高電平， 74HC125C、 74HC125D 截止，由上拉電阻 R R5 將信號(hào) nRST、nTRST 上拉為高電平，系統(tǒng)可正常運(yùn)行或 JTAG 仿真調(diào)試。為解決這個(gè)問題，所有的微控制器都有一個(gè)復(fù)位邏輯，它負(fù)責(zé)將微控制器初始化為某個(gè)確定的狀態(tài)。一些微控制器在上電時(shí)自身會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，但大多數(shù)微控制器需要外部輸入這個(gè)信號(hào)，因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)會(huì) 使微控制器初始化為某個(gè)確定的狀態(tài)，所以這個(gè)信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)微控制器的正常工作有重大影響。如果系統(tǒng)不需要手動(dòng)復(fù)位，則可以選擇 MAX809；如果系統(tǒng)需要手動(dòng)復(fù)位，則可以選擇 SP708SCN。本次電路設(shè)計(jì)使用的是 復(fù)位芯片是 SP708SCN。 圖中 ， JTAG 接口上的信號(hào) nRST、 nTRST 與開發(fā)實(shí)驗(yàn)板的復(fù)位電路連接 (參考圖 5)，形成線與的關(guān)系，達(dá)到共同控制系統(tǒng)復(fù)位的目的。如果用 戶需要使用 ～ 作 I/O，不進(jìn)行 JTAG 仿真調(diào)試，則可以在用戶程序中通過設(shè)置 PINSEL2寄存器來使 DSP2812 內(nèi)部 JTAG 接口禁能。 沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 8 圖 6 JTAG調(diào)試接口電路 串口及 MODEM 接口電路 由于系統(tǒng)是 系統(tǒng)，所以使用了 MAX3232 進(jìn)行 RS232 電平轉(zhuǎn)換， MAX3232 是 3V工作電源的 RS232 轉(zhuǎn)換芯片。如圖 7所示， JP JP6 分別為 UART0、 UART1 口線連接跳線，當(dāng)把它們斷開時(shí)，這些口線保留給用戶作為其它功能使用。同時(shí)還要把 JP8 短接，使 ISP 的硬件條件得到滿足。需要注意的是， DSP2812/2124/2119/2129/2194 的 ISP 使能管腳 ( 口 )與 DCD1 功能腳復(fù)用，在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)若 口為低電平，則進(jìn)入 ISP狀態(tài)；同樣，在程序仿真調(diào)試過程中，若把 JP8 短接，則 DCD1 保持為低 電平，影響 MODEM 接口正確使用。由于 GPIO 作為輸入時(shí)，內(nèi)部無上拉電阻，所以要使用 R17～ R22 等 6 個(gè)上拉電阻，當(dāng)沒有按鍵時(shí)，口線值為 1，當(dāng)按鍵按下時(shí)為 0；而 R11～ R16 為口線保護(hù)電阻，即當(dāng)連接按鍵的 I/O設(shè)置為輸出時(shí)，這幾個(gè)電阻保證了輸出口不會(huì)直接對(duì)地短路。 沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 10 圖 8 按鍵電路 真正的全雙 I/O 口，可以獨(dú)立控制每一根 I/O 口線的狀態(tài)是輸入還是輸出，絕大多數(shù) I/O 的輸出為推挽輸出，可以獨(dú)立控制每一根 I/O 的輸出狀態(tài)。 本次電路設(shè)計(jì)按鍵電路使用的是新式的按鍵電路 HD7279A。具體的資料及控制命令詳細(xì)請(qǐng)參閱附錄 1。 證正確的時(shí)序是 HD7279A 正常工作的前提 條件。由表 2 所列沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 11 的數(shù)值可知， HD7279A 時(shí)序規(guī)定的時(shí)間范圍很寬，達(dá) 10～ 50 倍，很容易滿足，但為了提高微處理器訪問 HD7279A 的速度，在要求系統(tǒng)運(yùn)行速度較快時(shí)，應(yīng)仔細(xì)調(diào)試 HD7279A的讀寫程序，使其運(yùn)行時(shí)間接近最短。 微處理器通過 KEY 引腳電平來判斷是否有鍵按下，在使用查詢方式管理鍵盤時(shí)，該引腳接至微處理器的 1 位 I/O 端口；如果使用中斷方式，該引腳應(yīng)接至微處理器的外部中斷輸入端。若置成電平觸發(fā)方式，則應(yīng)注意在按鍵時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可能引起的多次中斷問題。 HD7279A 沒有提供組合鍵功能。 LED 顯示電路 在顯示方面， DSP2100開發(fā)實(shí)驗(yàn)板采用了一片 74HC595驅(qū)動(dòng)一位靜態(tài)共陽 LED數(shù)碼管，如圖 9所示，其時(shí)鐘 (SCK)、數(shù)據(jù) (SI)分別接到 DSP2812的 SPI接口的 SCLK0、 MOSI0，這樣就可以發(fā)送數(shù)據(jù) 到 74HC595；片選 (RCK，即 74HC595輸出觸發(fā)端 )與 ，由 控制 74HC595 數(shù)據(jù)鎖存輸出；而最高位輸出 (SQH)連接到 DSP2812 的 SPI接口的 MISO0，可用來讀回?cái)?shù)據(jù)。這一部份電路可用 JP3 跳開。 圖 9 SPI 驅(qū)動(dòng)顯示電路 另外， DSP實(shí)驗(yàn)板還具有 4 個(gè)獨(dú)立的發(fā)光二極管 LED1～ LED4，分別由 ～ 輸出控制，輸出 1 時(shí)對(duì)應(yīng)的 LED 熄滅，輸出 0 時(shí)對(duì)應(yīng)的 LED 點(diǎn)亮，電路如圖10 所示。 電路采用了 I/O 口灌電流的驅(qū)動(dòng)方式來驅(qū)動(dòng) LED，這樣做主要是因?yàn)? I/O 口能提供的灌電流大于其拉電流，保證了 LED 的顯示亮度。沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 12 圖 10 LED 控制電路 RVI ledled ?? (公式 1) 其中 V為二極管的導(dǎo)通壓降，一般為 。 DSP開發(fā)實(shí)驗(yàn)板的上位機(jī)軟件 ， 具有 8位模擬數(shù)碼管顯示，全仿 真 DOS 屏顯示，模擬日歷時(shí)鐘顯示屏等，并且有 20 個(gè)模擬按鍵輸入等，這一切均通過串口通訊控制操作。 Q1 采用開關(guān)三極管 8550，其主要特點(diǎn)是放大倍數(shù)高 hFE=300，最大集電極電流 ICM=1500mA，特征頻率 fT=100MHz。 沈陽工業(yè)大學(xué)成人高等教育?？? 13 ???Ir (公式 3) 由于 口與 SPI 部件的 SSEL0 復(fù)用，所以此管腳上接一上拉電阻 R2，防止在使用硬件 SPI 總線時(shí)由于 SSEL0 引腳懸空導(dǎo)致 SPI 操作出錯(cuò) 。如圖 12，總線上拉電阻 R3 R38 放在 JP9 跳線之后，當(dāng)不使用 CAT24WC02 時(shí)，把 JP9 斷開，兩個(gè)上拉電阻就不會(huì)影響口線了 ( 、)。為了支持高速 I2C 總線操作，總線上拉電阻 R3 R38 的大小為 3KΩ ，這樣總線變化時(shí)上升 /下降的速度就變快了。 I2C總線是由數(shù)據(jù)線 SDA和時(shí)鐘 SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上， 但就像電話機(jī)一樣只有撥通各自的號(hào)碼才能工作。 開始信號(hào)： SCL 為高電平時(shí)， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。引腳功能如 下表： 引腳 功能描述 A0、 A A2 器件地址選擇 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 SCL 串行時(shí)鐘 Vcc +～ WP 寫保護(hù) GND 電源地 USB 接口 USB 總線主要用于 USB 設(shè)備與 USB 主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，特別為 USB 設(shè)備與 USB主機(jī)之間大量數(shù)據(jù)的傳輸提供了高速可靠的傳輸協(xié)議。 USB 設(shè)備與 PC 機(jī) USB 主控器相連就可以實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與 PC機(jī)之間的通信了，也就可以實(shí)現(xiàn)如 U 盤、移動(dòng)硬盤、 USB 接口、打 印機(jī)等功能。它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。 這種實(shí)現(xiàn) USB 接口的標(biāo)準(zhǔn)組件使得設(shè)計(jì)者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制器。 PDI