dsp課程設(shè)計(jì)——基于dsp的鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱(chēng) DSP </p><p>　　課題名稱(chēng) 基于DSP的鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　2014 年

2、12 月 15 日</p><p>　設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求</p><p>　一．設(shè)計(jì)內(nèi)容利用DSP試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)一個(gè)鋸齒波發(fā)生器，要求：1. 波形：鋸齒波；2．頻率范圍：10-1K可調(diào)；3．鍵盤(pán)輸入頻率；4．?dāng)?shù)碼管或液晶顯示選擇頻率；二．設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖；給出具體設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出程序流程圖；給出設(shè)計(jì)源程序；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p>

3、<p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)總體思路及框圖1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)總體思路1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)框圖1</p><p>　　2 功能單元設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 DA轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)2</p&

4、gt;<p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　2.1.2 程序流程圖3</p><p>　　2.2 液晶顯示單元設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　2.2.2 程序流程圖4</p><p>　　2.3 按鍵控制單元設(shè)計(jì)5</p>

5、<p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　2.3.2 程序流程圖6</p><p>　　3 程序調(diào)試與結(jié)果7</p><p>　　3.1 軟件系統(tǒng)的調(diào)試及仿真7</p><p>　　3.2 硬件結(jié)果8</p><p>　　4 總結(jié)與體會(huì)9</p><p>

6、;<b>　　5 參考文獻(xiàn)9</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)總體思路及框圖</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)總體思路</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以TMS320VC5509A這個(gè)芯片為核心，在ICETEK–VC5509-A開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，利用專(zhuān)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片TLV7528對(duì)TMS320VC5509A輸出的通過(guò)計(jì)算法計(jì)算出的鋸

7、齒波數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換成模擬量輸出到示波器上顯示，并通過(guò)按鍵控制鋸齒波波形的頻率，實(shí)現(xiàn)10~1KHz可調(diào)的鋸齒波。并通過(guò)液晶顯示鋸齒波的頻率大小。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)由以下模塊組成，主控芯片TMS320VC5509A輸出通過(guò)計(jì)算法獲得鋸齒波數(shù)值，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)DSP芯片輸出的值進(jìn)行轉(zhuǎn)換成模擬量輸出到示波器上顯示其

8、波形，液晶模塊顯示鋸齒波頻率值，按鍵控制模塊調(diào)節(jié)鋸齒波的產(chǎn)生頻率。</p><p><b>　　圖1 設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　2 功能單元設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 DA轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)思路</p><p&g

9、t;　　本單元用于對(duì)DSP芯片輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，輸出到示波器上顯示。</p><p>　　利用專(zhuān)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出的功能。在ICETEK–VC5509-A 板上，使用的是TLV7528 數(shù)模芯片，它可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)換四路模擬信號(hào)輸出，并有10 位精度，轉(zhuǎn)換時(shí)間0.1μs。其控制方式較為簡(jiǎn)單：首先將需要轉(zhuǎn)換的數(shù)值通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送到TLV7528 上相應(yīng)寄存器，再發(fā)送轉(zhuǎn)換信號(hào)，

10、經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間延遲，轉(zhuǎn)換后的模擬量就從TLV7528 輸出引腳輸出。</p><p>　　由于TMS320VC5509A DSP 沒(méi)有數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備，采用外擴(kuò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的方法。在ICETEK–VC5509-A 板上選用的是TLV7528。TLV7528 的轉(zhuǎn)換寄存器被映射到了DSP的I/O 空間，地址是0-3，控制轉(zhuǎn)換由I/O 端口4 的寫(xiě)信號(hào)控制，這部分在硬件上由譯碼電路（GAL 芯片）完成。在TLV7528

11、 的輸出端，為了增加輸出功率，經(jīng)過(guò)一級(jí)運(yùn)放再輸出到板上插座上。</p><p><b>　　圖2 硬件原理圖</b></p><p>　　2.1.2 程序流程圖</p><p>　　圖3 DA轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　2.2 液晶顯示單元設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)思

12、路</p><p>　　本單元用于顯示鋸齒波波形的頻率值。</p><p>　　TMS320C5509DSP 的擴(kuò)展存儲(chǔ)器接口(EMIF)用來(lái)與大多數(shù)外圍設(shè)備進(jìn)行連接，典型應(yīng)用如連接片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器等。這一接口提供地址連線(xiàn)、數(shù)據(jù)連線(xiàn)和一組控制線(xiàn)。ICETEK–VC5509-A 將這些擴(kuò)展線(xiàn)引到了板上的擴(kuò)展插座上供擴(kuò)展使用。</p><p>　　液晶顯示模塊的訪(fǎng)問(wèn)、控制

13、是由5509ADSP 對(duì)擴(kuò)展接口的操作完成。命令控制接口的地址為0x602800，數(shù)據(jù)控制接口的地址為0x602801 和0x600802，輔助控制接口的地址為0x600801。液晶顯示模塊中有兩片顯示緩沖存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)屏幕顯示的像素，向其中寫(xiě)入數(shù)值將改變顯示，寫(xiě)入“1”則顯示一點(diǎn)，寫(xiě)入“0”則不顯示。向液晶顯示模塊發(fā)送控制命令的方法是通過(guò)向命令控制接口寫(xiě)入命令控制字，然后再向輔助控制接口寫(xiě)入0。</p><p&g

14、t;　　由于液晶顯示模塊相對(duì)運(yùn)行在高主頻下的DSP 屬于較為慢速設(shè)備，連接時(shí)需要考慮數(shù)據(jù)線(xiàn)上信號(hào)的等待問(wèn)題；由于DSP 為3.3V 設(shè)備，而液晶顯示模塊屬于5V 設(shè)備，所以在連接控制線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)時(shí)需要加電平隔離和轉(zhuǎn)換設(shè)備，如：ICETEK-CTR板上使用了74LS245。</p><p>　　圖4 液晶顯示器與DSP的連接</p><p>　　2.2.2 程序流程圖</p>&

15、lt;p>　　圖5 液晶顯示程序流程圖</p><p>　　2.3 按鍵控制單元設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本單元用于控制鋸齒波的頻率大小，實(shí)現(xiàn)10Hz~1KHz可調(diào)的鋸齒波。通過(guò)按下鍵盤(pán)的“2”鍵增加鋸齒波的頻率，按下“8”鍵降低鋸齒波的頻率。</p><p>　　鍵盤(pán)的掃描碼由DSP 的擴(kuò)展地

16、址0x602800 給出，當(dāng)有鍵盤(pán)輸入時(shí)，讀此端口得到掃描碼，當(dāng)無(wú)鍵被按下時(shí)讀此端口的結(jié)果為0。</p><p>　　圖6 鍵盤(pán)連接原理圖</p><p>　　2.3.2 程序流程圖</p><p>　　圖7 按鍵控制程序流程圖</p><p>　　3 程序調(diào)試與結(jié)果</p><p>　　3.1 軟件系統(tǒng)的調(diào)試及仿真

17、</p><p>　　CCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP芯片的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具，可以幫助用戶(hù)在一個(gè)軟件環(huán)境下完成編輯、編譯、連接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作。CCS有兩種工作模式，即軟件仿真器和硬件在線(xiàn)編程，軟件仿真器模式可以脫離DSP芯片，在PC機(jī)上模擬DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。硬件在線(xiàn)編程

18、可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上，與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合進(jìn)行在線(xiàn)編程和調(diào)試應(yīng)用程序。</p><p><b>　　圖8 程序調(diào)試</b></p><p>　　在CCS軟件仿真模式下進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下，產(chǎn)生鋸齒波。</p><p><b>　　圖9 仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　3

19、.2 硬件結(jié)果</b></p><p>　　下載.out文件到ICETEK–VC5509-A開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行，結(jié)果如下。</p><p>　　TMS320VC5509A的引腳P2.25為DA輸出，與示波器相連結(jié)果如下圖：</p><p>　　圖10 示波器顯示的鋸齒波</p><p>　　液晶顯示的鋸齒波頻率結(jié)果如下圖：</p&

20、gt;<p>　　圖11 液晶顯示當(dāng)前的鋸齒波頻率</p><p><b>　　4 總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，是我對(duì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更深一步的了解和掌握，對(duì)利用CCS軟件編程有了進(jìn)一步的了解。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件，硬件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，我掌握了DSP的許多用途和使用方法。在理論課的基礎(chǔ)上進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，是對(duì)本門(mén)課程的深入學(xué)習(xí)和掌

21、握重要保障。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到一些課堂中從未有過(guò)的問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找和同學(xué)交流，以及請(qǐng)教老師，大大促進(jìn)了課程設(shè)計(jì)的進(jìn)程。并在過(guò)程中進(jìn)一步提高自身的創(chuàng)作、創(chuàng)新水平，扎實(shí)基礎(chǔ)，擴(kuò)展所學(xué)。另外，經(jīng)過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我深深體會(huì)到搞工程設(shè)計(jì)不是一件簡(jiǎn)單的，輕松的事情，他需要一定的耐心，鉆研的精神和定力。最主要的是知識(shí)面要廣，手頭可查閱的資料要多及具備一定的自我學(xué)習(xí)能力才行。</p>

22、<p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《TMS320C55x DSP 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第3版趙洪亮等編著 北京航空航天大學(xué)出版社 2014年3月第3版·第1次印刷</p><p>　　[2]TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 1: CPU TI Coperation<

23、;/p><p>　　[4]TMS320C54x Code Composer Studio Tutorial</p><p>　　[5]TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 3: Algebraic Instruction Set</p><p>　　[6]TMS320C54x Optimizing C Compiler User’s