【正文】 與EPROM相比，具有更高的性能價(jià)格比，而且體積小、功耗低、可電擦寫，使用比較方便。TMS320VC5402通過外部總線與外部存儲(chǔ)器以及拍設(shè)備相連。主要外部接口信號(hào)見下表。它有兩個(gè)互相排斥的選通信號(hào):MSTRB和IOSTRB。讀/寫信號(hào)側(cè)W則控制數(shù)據(jù)傳送方向。當(dāng)與慢速器件通信時(shí)，CPU處于等待狀態(tài)，直到慢速器件完成了它的操作并發(fā)出READY信號(hào)才繼續(xù)運(yùn)行。CPU尋址片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，外部數(shù)據(jù)總線置高阻狀態(tài)，而地址總線以及存儲(chǔ)器選擇信號(hào)均保持先前的狀態(tài)，此外，MSTRB、IOSTRB、R/W、IAQ和MSC信號(hào)均保持在無效狀態(tài)。這些不同的BOOT方式可以滿足用戶不同的應(yīng)用場合，對于以DSP5402為核心的獨(dú)立系統(tǒng)中并口加載方案被認(rèn)為是最佳的，因?yàn)榍叭N方案適用于由其他處理器為DSP5402提供運(yùn)行代碼的多處理器系統(tǒng)中，后兩種方案雖然都可以適應(yīng)以DSP5402為核心的獨(dú)立系統(tǒng)，但是串口EEPROM啟動(dòng)模式中只支持價(jià)格偏高的SPI端口EEPROM，而并口啟動(dòng)模式卻可以采用EPROM，而且并行EPROM和FALSH種類很多，有的價(jià)格很低，因而可以充分體現(xiàn)系統(tǒng)的性價(jià)比優(yōu)勢。用戶使用BOOT，需要將DSP設(shè)置為微計(jì)算機(jī)方式(MP/MC置低)，這樣DSP復(fù)位后，程序就從內(nèi)部ROM的FF80H地址開始運(yùn)行。BOOT在運(yùn)行搬移程序之前，首先進(jìn)行初始化，初始化工作包括:使中斷無效(INTM=1)，內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)(OLVY=1)，對程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個(gè)等待狀態(tài)等。因此，要使用特定的BOOT方式，必須了解BOOT程序的工作流程。判斷是8位BOOT方式后，BOOT程序就進(jìn)入相應(yīng)的子程序。下表是Flash中數(shù)據(jù)組織表，括號(hào)中H表示高8位，L表示低8位。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟完成的。的范圍內(nèi)應(yīng)保持不變，而在以前應(yīng)迅速下降為零。因?yàn)槊看伟讶与妷恨D(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時(shí)間，所以在每次取樣以后，必須把取樣電壓保持一段時(shí)間。②量化和編碼:我們知道，數(shù)字信號(hào)不僅在時(shí)間上是離散的，而且在數(shù)值上的變化也不是連續(xù)的。因此，在用數(shù)字量表示取樣電壓時(shí)，也必須把它化成這個(gè)最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程就叫做量化。顯然，數(shù)字信號(hào)最低有效位中的1表示的數(shù)量大小，就等于△。這個(gè)二進(jìn)制代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)。①分辨率:它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號(hào)的分辨能力，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)表示。在最大輸入電壓一定時(shí)，輸出位數(shù)愈多，量化單位愈小，分辨率愈高。②轉(zhuǎn)換誤差:表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。例如給出相對誤差1LSB，這就表明實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的一個(gè)字。TLV1570在3V電壓下的采樣頻率為625KSPS，因此對于輸入信號(hào)來說最高頻率不能超過300K。下圖為TLV1570的功能時(shí)序圖。TLvl570功能時(shí)序圖TLV1570的高速串行接口包含五根信號(hào)線:SCLK串行時(shí)鐘輸入、SDIN串行數(shù)據(jù)輸入、SDOUT串行數(shù)據(jù)輸出、FS幀同步信號(hào)、CS片選信號(hào)。 D/A轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)。這就是構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器的基本思路。①分辨率，D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級(jí)數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往用輸入數(shù)字量的位數(shù)表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率。N位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率可表示為。②轉(zhuǎn)換誤差，轉(zhuǎn)換誤差的來源很多，轉(zhuǎn)換器中各元件參數(shù)值的誤差，基準(zhǔn)電源不夠穩(wěn)定和運(yùn)算放大器的零漂的影響等。該誤差值應(yīng)低于LSB/2。TLV5608功能時(shí)序圖上圖為TLV56O8的功能時(shí)序圖。一個(gè)高速的10位ADC，一個(gè)內(nèi)部的電壓參考源和一個(gè)高速的串行接口。 McBSP接口設(shè)計(jì)DSP5402具有兩個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行接口(McBSP)其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設(shè)備接口。②可與SPI、AC97等兼容設(shè)備直接接口。④擁有相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受幀同步脈沖和時(shí)鐘信號(hào):⑤多通道發(fā)送和接收，最多可達(dá)128個(gè)通道，速度可為100Mbit/s。當(dāng)將McBSP配置為時(shí)鐘停止模式時(shí)，發(fā)送器和接收器在內(nèi)部得到同步，這時(shí)McBSP可作為SPI的主設(shè)備或從設(shè)備。在這種方式下對接收時(shí)鐘信號(hào)BCLKR和接收幀同步信號(hào)BFSR將不進(jìn)行連接，因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)部與BCLKX和BFSX相連接。對于低頻設(shè)計(jì)，線跡互連和板層的影響可以不考慮，當(dāng)頻率超過50MHZ時(shí)，互連關(guān)系必須一傳輸線考慮，而在評(píng)定系統(tǒng)性能時(shí)也必須考慮印刷電路板材的電參數(shù)。由于本系統(tǒng)的最高頻率達(dá)到了100MHz，在高速運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)完整性(SI)的問題，SI是指信號(hào)在電路中以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。反之，當(dāng)信號(hào)不能正常響應(yīng)時(shí)，就出現(xiàn)了信號(hào)完整性問題。另外，必須給高速的信號(hào)線提供一個(gè)盡可能小的信號(hào)回路。設(shè)計(jì)中將模擬電路的地通過單點(diǎn)接地到一點(diǎn)，數(shù)字電路的地通過單點(diǎn)接地到一點(diǎn)，然后二者最后連接到一塊。由于PCB板上傳輸線具有等效的電阻和電感等特性，設(shè)計(jì)中對所有的模擬信號(hào)的走線都進(jìn)行了加寬處理。而且在PCB布局時(shí)將去禍電容放到了引腳的最近處，采用較寬的走線連接到電源和地，有效的實(shí)現(xiàn)了電源的濾波。當(dāng)硬件平臺(tái)建立好后，重要工作就是硬件調(diào)試和軟件硬件聯(lián)調(diào)。由于本系統(tǒng)是一個(gè)基于DSP的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的調(diào)試中主要測試步驟和實(shí)際結(jié)果如下:①首先測量電路板的電源和地是否有短路現(xiàn)象，如有短路現(xiàn)象會(huì)對電路板上的器件造成損壞，出現(xiàn)短路情況應(yīng)該及時(shí)檢查電阻電容以及芯片的焊接(電路板上所采用器件多為小封裝器件，管腳間距教小，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，焊接完成后要認(rèn)真檢查)。②系統(tǒng)上電檢測，上電前應(yīng)該首先檢查電源的正負(fù)極性及輸入電壓的幅度，然后上電。通過實(shí)際的測量本系統(tǒng)各點(diǎn)電壓均正常，有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。④用示波器查看系統(tǒng)中主要的時(shí)鐘信號(hào)的波形，包括DSP輸入時(shí)鐘信號(hào)、DSP輸出時(shí)鐘信號(hào)、ADC和DAC的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)及幀同步時(shí)鐘信號(hào)(需要結(jié)合DSP的開發(fā)環(huán)境和仿真器進(jìn)行測試)。通過實(shí)際檢測，本系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)波形良好，沒有嚴(yán)重的過沖現(xiàn)象。經(jīng)過實(shí)際的檢測與調(diào)試得到一個(gè)穩(wěn)定的硬件平臺(tái)后便可以進(jìn)行軟件的聯(lián)調(diào)了。一個(gè)整型的最大表示范圍取決于DSP芯片所給定的字長，一般為16位或24位。如無特別的說明，下面均以16位字長為例。每個(gè)16位數(shù)用一個(gè)符號(hào)位來表示數(shù)的正負(fù)(0表示數(shù)值為正，1則表示數(shù)值為負(fù))，其余15位表示數(shù)值的大小。但在許多情況下，數(shù)學(xué)運(yùn)算過程中的數(shù)不一定都是整數(shù)。那么DSP芯片如何處理各種小數(shù)呢?這其中關(guān)鍵就是由程序員來定一個(gè)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)處于16位中的哪一位。通過設(shè)定小數(shù)點(diǎn)在16位數(shù)中的不同位置，就可以表示不同大小和不同精度的小數(shù)了。下表中列出了一個(gè)16位數(shù)的16種Q表示、S表示及它們所能表示的十進(jìn)制數(shù)值的范圍。但對于DSP芯片來說，處理的方法是相同的。Q越大，數(shù)值范圍越小，但精度越高。因此，對定點(diǎn)數(shù)而言，數(shù)值范圍與精度是一對矛盾，一個(gè)變量要想能夠表示較大的數(shù)值范圍，必須以犧牲精度為代價(jià)。浮點(diǎn)數(shù)與定點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以表示為:浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù): (14)定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù): (15)為了最大限度的保持?jǐn)?shù)的精度，在將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)時(shí)，可以采用上取整的方法，在取整運(yùn)算前，即浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù): (16) 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)之后，軟件設(shè)計(jì)就成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一個(gè)DSP系統(tǒng)在很大程度上取決于軟件設(shè)計(jì)是否合理與可靠。在本系統(tǒng)中初始化程序主要包括:DSP芯片的初始化、矢量表初始和兩個(gè)串行端口的初始化。分別為狀態(tài)寄存器0(ST0)、狀態(tài)寄存器1(ST1)和處理器模式狀態(tài)寄存器(PMST)。由于這些寄存器是存儲(chǔ)器映像，所以可以像對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作那樣對它們進(jìn)行讀出和寫入。DSP芯片的初始化是設(shè)定DSP芯片工作狀態(tài)的重要步驟，只有正確進(jìn)行DSP芯片的初始化，才能保證芯片的正確運(yùn)行。TMS320VC5402芯片加電復(fù)位之后處于預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)，無論是狀態(tài)寄存器還是控制寄存器都有一個(gè)確定的數(shù)值。中斷矢量表是每個(gè)DSP系統(tǒng)必須用到的，對中斷矢量表進(jìn)行初始化是DSP初始化的一個(gè)重要的組成部分，正確設(shè)置中斷矢量包括:（1）根據(jù)DSP芯片對各中斷矢量的設(shè)置位置編寫一個(gè)子程序。（2)設(shè)置PMST控制寄存器。（3)連接時(shí)將矢量表重定位到IPTR指定的地址。McBSP通過一系列存儲(chǔ)器映射控制寄存器來進(jìn)行配置和操作。 FIR程序設(shè)計(jì)TMS320C54x定點(diǎn)DSP提供了單周期乘/累加指令MAC和循環(huán)尋址方式，使FIR數(shù)字濾波器每個(gè)樣值的計(jì)算可以在一個(gè)周期內(nèi)完成。采用RTPZ和MAC指令結(jié)合循環(huán)尋址方式可以方便地實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)算:RPTZ累加器，N一1MAC(雙訪問數(shù)據(jù))，(雙訪問數(shù)據(jù))，累加器其中，RPTZ指令將累加器清零初始化，并將立即數(shù)N一1(16位)裝入到重復(fù)計(jì)數(shù)器，使下一條指令重復(fù)執(zhí)行N次。為了實(shí)現(xiàn)對應(yīng)項(xiàng)相乘，輸入樣值x(n)和濾波器系數(shù)h(n)必須合理存放，并正確初始化這兩個(gè)存儲(chǔ)塊指針。TMS32OVC5402實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的存儲(chǔ)器組織利用TMS320VC5402實(shí)現(xiàn)FIR的程序中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):。這樣，輸出和輸入的Q值就一致了。數(shù)據(jù)塊和系數(shù)塊都要放在雙尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。為了使用循環(huán)尋址，除了對數(shù)據(jù)餓存放有要求外，先還要設(shè)置BK為塊長N。輸入數(shù)據(jù)塊要初始化為全0。 軟件開發(fā)環(huán)境及實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)流程 軟件開發(fā)環(huán)境DSP芯片的開發(fā)需要一套完整的軟、硬件開發(fā)工具。CCS代碼調(diào)試器是針對標(biāo)準(zhǔn)TMS320調(diào)試接口的集成開發(fā)環(huán)境IDE，由TI公司在1999年推出。它們使用的是同一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境。CCS集成開發(fā)環(huán)境(IDE)支持從編輯、編譯、匯編、鏈接到調(diào)試DSP應(yīng)用程序的整個(gè)開發(fā)過程。CCS使用工程來管理整個(gè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的所有文檔，工程中可包含C語言源代碼、匯編源代碼、庫文件、鏈接命令文件、頭文件和目標(biāo)文件。在斷點(diǎn)處自動(dòng)更新。使用Probe Point工具在主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)間傳輸數(shù)據(jù)。對目標(biāo)系統(tǒng)中的信號(hào)繪圖顯示。然后AR3的值減一。查詢SPCR20寄存器的第二位，當(dāng)為1時(shí)說明write ready，將Y值附給DXR10，該值為濾波器輸出值。開始DSP初始化McBSP0初始化McBSP1初始化將h（n）的值賦給相應(yīng)的循環(huán)緩沖區(qū)將x(n)對應(yīng)循環(huán)緩沖區(qū)的值清零TLV5608初始化TLV1507初始化循環(huán)執(zhí)行濾波程序DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器流程圖設(shè)計(jì)的程序工程中包含4個(gè)文件:。是本設(shè)計(jì)中的主要文件，包含了各個(gè)初始化程序的具體操作和實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的具體代碼。 軟硬件聯(lián)調(diào)與結(jié)論進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后一步，是檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可行性的重要方法。運(yùn)行DSP開發(fā)平臺(tái)，如果不能正常連接則需要檢查JTAG電路的連接、整個(gè)硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)、軟件平臺(tái)的配置。③下載程序到目標(biāo)系統(tǒng)，通過設(shè)置斷點(diǎn)和單步運(yùn)行，檢查DSP相關(guān)寄存器的值是否配置為所需要的值。通過實(shí)際不斷調(diào)試與改進(jìn)，本系統(tǒng)能達(dá)到預(yù)期的數(shù)字濾波效果。在系統(tǒng)的研究和開發(fā)過程中利用了DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了對模擬信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣和濾波，將濾波后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。下圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。②研究了MATLAB軟件在數(shù)字信號(hào)處理，尤其是數(shù)字濾波器處理中的應(yīng)用，得出了幾種數(shù)字濾波器的基本模型。④研究了高速電路中如何進(jìn)行走線，使系統(tǒng)具有良好的信號(hào)完整性和電源完整性，從而使系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的工作。編寫一套可行的高效的數(shù)字濾波器程序。參考文獻(xiàn)[1]：清華大學(xué)出版社,. 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