【正文】 主要用來存儲 用戶 程序及初始化數(shù)據(jù)。 在設(shè)計 存儲器 SST29LE010 與 DSP 的 接口 時，應(yīng)主要考慮以下幾個方面： ① DSP 的引導程序采用外部 8 位 Boot loader 方式； ② 通過 DSP 的仿真系統(tǒng)，能將程序和數(shù)據(jù)寫入 FLASH 存儲器當中； ③ 系統(tǒng)調(diào)試運行時，能從 FLASH 中讀出程序裝入到內(nèi)部 RAM 中； ④ 接口盡可能簡單； ⑤ 注意存儲器地址及數(shù)據(jù)的分配，避免數(shù)據(jù)沖突。 閃速存儲器的讀操作與普通的存儲器讀操作基本上一致， 先后有 7 個讀周期： 第 1 個周期， DSP 提供地址信號到 Flash,選通 Flash 的數(shù)據(jù)單元，這個周期與其他信號都無關(guān)。 第 3 個周期，將 Flash 的讀信號置為低電平，將寫信號置為高電平。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 5 個周期， DSP 從數(shù)據(jù)總線 讀取數(shù)據(jù)，并改變地址信號， Flash 輸出下一個數(shù)據(jù)。 第 7 個周期，將 Flash 的讀信號置為高電平， Flash 不輸出任何數(shù)據(jù)。 通知 Flash 已經(jīng)將數(shù)據(jù)讀取，之后 Flash會自動將下一個存儲單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上。 模塊設(shè)計 數(shù)模 轉(zhuǎn)換即將上位 PC 機處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，再將模擬量傳輸?shù)綔y控現(xiàn)場各個測控對象，以改變其參數(shù)。 在本次設(shè)計當中，采用 TI公司的 TLC7528 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。數(shù)據(jù)通過 8bit 輸入口傳送至兩個 DA 數(shù)據(jù)鎖存器中的任何一個。器件的裝載周期與隨機存取存儲器的讀寫周期類似，因此可以靈活地與 通用微處理器數(shù)據(jù)總線相連接。如果 TLC7528 工作在電壓方式下，其輸出幅度是基于電壓而不是基于電流的。每一個轉(zhuǎn)換器由反相 R2R 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)以及數(shù)據(jù)鎖存器組成。 TLC7528 轉(zhuǎn)換器的實際運用比較簡單，僅需 要在其外部加上運算放大器和電壓基準就可以正常工作。當片選信號和讀寫信號均為低電平時，TLC7528 模擬輸出將對 TLC7528 的數(shù)據(jù)總線 D0～ D7數(shù)據(jù)輸入端的變化作出響應(yīng)。 值得 注意的是，當片選信號為高電平時，不論讀寫信號 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 的狀態(tài)如何， D0～ D7 數(shù)據(jù)總線將為高阻狀 態(tài)，禁止輸入數(shù)據(jù)。但是當工作電壓超過 5V 時，其數(shù)字輸入僅與 CMOS 電平兼容。地址譯碼器采用常用的 74LS138 即可實現(xiàn)對不同的芯片進行選擇的目的。 REFA 和 REFB 是輸出通道相應(yīng)的參考輸出電壓（典型值為 5V）。 在一般情況下，應(yīng)用系統(tǒng)當中只有一路 D/A轉(zhuǎn)換，或者雖然是多路 D/A 轉(zhuǎn)換，但并不要求同步輸出時，則采用單極性輸出方式接口；對于多路 D/A 轉(zhuǎn)換接口，要求同步進行 D/A 轉(zhuǎn)換輸出時，必須采用雙極性輸出同步方式接法。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 模塊 設(shè)計 TMS320VC5409 芯片內(nèi)部含有 16位 的 32K 片上雙尋址靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器。故在本次設(shè)計中，采用擴展數(shù)據(jù)存儲器來達到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位 PC 機通訊的目的。 靜態(tài) RAM 的靜態(tài)功能引腳特性如下： ⑴ 地址線，單向輸出或高阻 ⑵ 數(shù)據(jù)線，雙向三態(tài)，輸入、輸出、高阻 ⑶ 片選信號輸入線，低電平有效 ⑷ 讀選通信號輸入線，低電平有效 ⑸ 寫允許信號輸入線，低電平有效 ⑹ 工作電壓 ，可直接與 DSP 芯片連接。 CY7C135 是 Cypress 公司生產(chǎn)的高速 CMOS 的 8 位 4K 的雙端口數(shù)據(jù)存儲器， 其工作電壓范圍在 ～ 7V 之間，可以直接使用 DSP 的 電壓 作為數(shù)據(jù)存儲器的工作電壓。 將 CY7C135 映射在 DSP 的外部數(shù)據(jù)區(qū)， 由于 雙口 SRAM 與 Flash 占用的數(shù)據(jù)空間地址 是 重疊的，但 Flash 使用 DSP 外部數(shù)據(jù)總線的低 8 位，而雙端口SRAM 則使用 DSP 外部數(shù)據(jù)總線的高 8 位 ， 因而彼此并不沖突。 圖 雙端口 SRAM 接口設(shè)計 雙端口 SRAM 與 DSP 的接口設(shè)計如下：采用 DSP 數(shù)據(jù)總線的高 8 位作為雙端口 SRAM 的數(shù)據(jù)輸入，采用 DSP 的 MSTRB 引腳信號作為雙端口 SRAM的片選信號， DSP 的 R/W 引腳信號作為雙端口 SRAM 的讀寫控制信號。連接到 PCI 總線上的設(shè)備分為主控設(shè)備和目標（從）設(shè)備兩類 ，接口設(shè)計成為 PCI 總線與設(shè)備進行溝通的橋梁，但是 PCI 總線的規(guī)范十分復雜，其接口的實現(xiàn)比 ISA 等總線要困難得多。 對于一般的應(yīng)用設(shè)計來說，采用專門的接口芯片來設(shè)計 PCI 系統(tǒng)是最佳選擇 (例如 PCI905 CH365 等 )。 CH365 將 32 位高速 PCI總線轉(zhuǎn)換為簡便易用的類似于 ISA 總線的 8 位主動并行接口，用于制作低成本的基于 PCI 總線的計算機板卡。并可以將 PCI 總線 轉(zhuǎn)換為 8 位數(shù)據(jù) 、 16 位地址 、 I/O 讀和寫 、 存儲器讀寫 的主動并行接口 。支持本地硬件定址功能， 自由選擇 I/O 地址，在指定地址實現(xiàn) I/O 端口，可以 支持 直接映射容量為 32KB 的存儲器 SRAM 或者擴展 ROM（ Boot ROM）。例如， D1=0 則可以定義 PCI 板卡的 ID， D3＝ 0 啟用中斷功能， D4＝ 0 則啟動本地硬件定址的功能， D4D3=01 則啟動 EXT_WR 的功能， D4D3=11 則啟動SYS_EX 功能。存儲器空間主要包括內(nèi)存、顯存、擴展 ROM、設(shè)備緩沖區(qū)等，一般用于存放 大量數(shù)據(jù)和進行數(shù)據(jù)交換； I/O空間主要包括設(shè)備的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，一般用于控制和查詢設(shè)備的工作狀態(tài)以及少量數(shù)據(jù)的交換；而配置空間主要用于向系統(tǒng)提供設(shè)備本身的基本信息，并接收系統(tǒng)對設(shè)備全局狀態(tài)的控制和查詢。 CH365 的 I/O空間占用 256 字節(jié)，由于偏移地址 F0H～ FFH 是 CH365 芯片自身的專用寄存器，所以可以提供 240 字節(jié)給外部空間使用，偏移地址是 00H～ EFH，實際 I/O 地址是 I/O 基地址加上偏移地址。其一般應(yīng)用框圖如下： 圖 的一般應(yīng)用 CH365 擴展 ROM 由于需要對 PCI 板卡進行相關(guān)的設(shè)備 ID 設(shè)置、寄存器設(shè)置，故在一般情況下，都需要通過 CH365 擴展 ROM 芯片來存儲相關(guān)的配置信息和設(shè)備 ID 等數(shù)據(jù)。 CH365 可以通過 MEM_RD與 ROM芯片連接 ， ROM芯片的片選信號始終接地，地址總線與數(shù)據(jù)總線直接與 CH365 的地址和數(shù)據(jù)總線相連即可。此外 PCI 擴展 ROM 的內(nèi)容通常被 BIOS 復制到 RAM 內(nèi)存中，所以 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 需要設(shè)置 CH365 的擴展 ROM 基址以重新映射 ROM 到存儲空間。 還可以在 ROM 當中寫入引導程序和應(yīng)用 程序 ， 即使上位 PC 機沒有硬盤和操作系統(tǒng)，擴展 ROM 中的引導程序和應(yīng)用程序也能控制計算機實現(xiàn)某些特定的功能 ，還可以通過 BIOS 修改計算機 注冊表，使計算機能很方便的識別 PCI 板卡，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有更好的便攜性和通用性。可以對 ROM 芯片進行相關(guān)控制以及讀寫操作。在讀寫數(shù)據(jù)存儲器之前，需要先讀取 CH365 配置空間的存儲器基地址寄存器，然后由基址加上偏移地址獲得數(shù)據(jù)存儲器在計算機存儲器空間的實際物理地址 ，最后通過實際物理地址或者由物理地址轉(zhuǎn)化后的虛擬地址讀寫數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容。 綜合本次設(shè)計的要求和 PCI 總線的速度考慮。為此，采用的雙端口 SRAM 芯片為 CY7C135，它是一塊 8Bit 的 4K 靜態(tài)隨機存儲器。在一般情況下， CH365 讀寫雙端口 SRAM 的數(shù)據(jù)與 DSP 讀寫雙端口 SRAM 的數(shù)據(jù)能保持一致的話，則上位 PC 機即可通過 PCI 總線與 DSP 交換數(shù)據(jù)信息。一般情況下，不論什么型號的仿真器，其 JTAG 接口都滿足 標準。滿足 標準的 14 腳 JTAG 接口 設(shè)計 如圖 所示 。 在實際的設(shè)計中， TMS320VC5409 芯片具有符合 標準的在片仿真接口，其引腳有： TCK： IEEE 標準 測試時鐘輸入引腳； TDI： IEEE 標準 測試數(shù)據(jù)輸入引腳； TDO： IEEE 標準 測試數(shù)據(jù)輸出引腳； TMS： IEEE 標準 測試方式選擇引腳； TRST： IEEE 標準 測試復位引腳； EM0：仿真器中斷 0 引腳； EMU1：仿真器中斷 1 引腳。 在大多數(shù)情況下，采用圖 所示的接法。 圖 小于 6 英寸的 JTAG 接口連接方法 其他電路設(shè)計 其他電路設(shè)計如下： ⑴ TMS320VC5409 芯片的有些引腳必須 通過 或者 10K 的電阻 上拉高電平 ，使引腳配置為邏輯 1，稱為引腳配置。 為了保證用戶編寫的程序能夠從外部 ROM 引導到 DSP 芯片內(nèi) 部 存儲器內(nèi)， DSP 芯片應(yīng)設(shè)置為計算機方式，即將 MP/MC 引腳下拉接地，設(shè)置為邏輯 0。 為了避免 DSP 在程序運行過程中出現(xiàn)不 正常 跳轉(zhuǎn)，應(yīng)將引腳 INT1～南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 INT NMI 和 BIO 上拉為 1，設(shè)置為邏輯 1。 為了防止 DSP 出現(xiàn)意外停止響應(yīng)和額外插入等待周期，應(yīng)將 HOLD 和READY 引腳上拉為 1，設(shè)置為邏輯 1。 時鐘電路采用內(nèi)部時鐘源模式，時鐘模式設(shè)置為 1/2。 ⑵ 信號燈。當電源指示燈出現(xiàn)異常情況時可及時斷電，以保護電路不被損壞。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計與流程圖 DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計之后，軟件設(shè)計成為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，一個 DSP系統(tǒng)在很大程度上取決于軟件設(shè)計是否合理與可靠。 DSP 軟件設(shè)計的內(nèi)容 一般情況下 ，一個 DSP系統(tǒng)的軟件部分包括 DSP芯片的初始化、程序自引導程序等。在本次設(shè)計當中，采用模塊化程序設(shè)計思想。對于運算量大、實時性要求高的場合，核心程序 都需要用匯編指令進行編寫和優(yōu)化。在調(diào)試軟件的過程當中，如果發(fā)現(xiàn)程序運行不正確，應(yīng)首先查看芯片各個寄存器的初始化狀態(tài)設(shè)置是否正確，然后再調(diào)試用戶程序，否則會降低程序調(diào)試效率。 DSP芯片復位后，需要對芯片的堆棧指針 (SP)進行初始化。 DSP上電或復位之后，由于其工作在微處理器方式，首先執(zhí)行 DSP內(nèi)部 ROM中的 Boot loader引導 加載 程序，將用戶程序從 Flash中拷貝到 DSP的 RAM 中，然后 PC指針指向用戶程序的首地址開始運行。這部分軟件 實際是底層器件 的 驅(qū)動程序，直接和硬件 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 接口 ， 接著進行系統(tǒng)的全面自檢，包括電源電壓、 DSP內(nèi)部 RAM、 Flash、模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。 AD轉(zhuǎn)換徹底結(jié)束后，系統(tǒng)總程序結(jié)束。因此主程序的設(shè)計流程圖如下所示： 圖 主程序流程 在 主程序流程當中，通過外部中斷的方式來判斷 AD 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，在 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后， DSP 芯片將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲器 SRAM 存儲。 AD 轉(zhuǎn)換的流程如下 所示： 圖 AD 轉(zhuǎn)換程序流程 在 AD 轉(zhuǎn)換程序中，正確配置 AD 的控制寄存器，才能使 AD 轉(zhuǎn)換芯片正常 工 作 ，程序可以通過循環(huán)寫入的方式，并利用示波器來確定寫入的兩個脈沖信號是否正確來判斷寫入 AD 控制寄存器的值是否正確。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 軟件集成開發(fā)環(huán)境 CCS 簡介 及設(shè)置 CCS(Code Composer Studio)是 TI 推出的用于開發(fā)其 DSP 芯片的集成開發(fā)環(huán)境，它采用 Windows 風格界面，集 編輯、編譯、鏈接、軟件仿真、硬件調(diào)試及實時跟蹤燈功能于一體，極大地方便了 DSP 程序的設(shè)計與開發(fā)。其中，代碼生成工具的作用是將用 C 語言、匯編語言或混合語言編程的 DSP 源代碼編譯匯編并鏈接成為可執(zhí)行的 DSP 程序，它主要包括匯編器和鏈接器、 C 編譯器，此外還包括一些輔助工具程序，如文件格式轉(zhuǎn)換程序、庫生成和文檔管理程序等。 在安裝 CCS 集成開發(fā)環(huán)境之后運行 CCS 軟件之前，需要先運行 CCS 設(shè)置程序。CCS 是一個開放的環(huán)境，通過設(shè)置不同的驅(qū)動完成對不通環(huán)境的支持。 (1) 雙擊桌面上的“ Setup CCS 2(C5000)”圖標運行 CCS 設(shè)置程序； (2) 在彈出的界面“ Import Configuration”對話框中選擇 DSP 芯片的類型和仿真器的型號，在此選擇“ C5409 XDS510 Emulator”即可，然后關(guān)閉“ Import Configuration”對話框，得到如下圖所示的對話框： 圖 選擇 DSP 芯片界面 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設(shè)計（論