基于tms320vc5416_dsp芯片的信号发生器的设计

基于tms320vc5416_dsp芯片的信号发生器的设计内容摘要：

I O S T R BV d dV d d D SA 1 3图 114167。 显示部分的设计显示部分 LCD 与 TMS320VC5416 的接口连接如图 115:图 115D 0 ~ D 7 A 1 0 A 9 A 1 2 A 1 1 A 8 W R T M S 3 2 0 V C 5 4 1 6 H S 1 2 8 6 4 1 D B 0 ~ D B 7 R / W D / I C S 1 C S 2E V C C V E E V 0V C C167。 电源电路和晶振电路 一个完整的 DSP 系统通常是由 DSP 芯片和其他相应的外围芯片组成的，下面介绍本次设计中用到的电源电路、复位电路和晶振电路。 TMS320VC5416 DSP 芯片采用低电压设计，并且采用双电源供电，即内核电源CVDD和 I/O 电源 DVDD。 I/O 电源采用 电源供电，而内核电源采用 供电， 12降低内核电源的目的是为了降低功耗。 由于 TMS320VC5416 DSP 芯片采用双电源供电，使用时需要考虑它们的加电次序。 在理想情况下，DSP 芯片上的两个电源应该同时加电，但在有些场合很难做到。 若不能做到同时加电，应先对 DVDD加电，然后再对 CVDD加电，同时要求 DVDD电压不超过 CVDD电压 2V。 这个加电次序主要依赖于芯片内部静电保护电路。 内部保护电路如图 1—16 所示：D VD DC VD D图 1—16 内部静电保护电路图从图中可以看出，DV DD电压不超过 CVDD电压 2V，即用 4 个二极管降压，而 CVDD电压不超过 DVDD电压 V，即一个二极管降压，否则有可能损坏芯片。 图 1—17 是产生 的电源电路 图 1—18 是产生 的电源电路1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 12Jun2020 Sheet of File: D:\启启启\tw\ Drawn By:C10104C26104Vin1GND2Vout 3U6111733VCC1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 12Jun2020 Sheet of File: D:\启启启\tw\ Drawn By:R49200KR5056KC9104 C11104Vin1GND2Vout 3U9111733C310U C510UVCC GND图 1—17 产生 的电源电 路 图 1—18 产生 的电源电路产生 电压的电路图，考虑大部分数字系统使用的电源是 5V，图中 VCC采用 5V 电压。 通过电压调节器产生 电压。 产生 电压的电路图，和产生 电压的电路相同，考虑大部分数字系统使用的电源是 5V，所以图中 VCC 采用 5V 电压。 通过电压调节器产生 电压。 振荡器是用来将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。 利用石英晶体的压电效应可以做成晶体谐振器。 石英晶振的固有频率十分稳 13定，它的温度系数在 106以下。 另外，石英晶振的振动具有多谐性，还可利用其泛音振动。 前者称基频晶体，后者称泛音晶体。 在工作频率较高的晶体振荡器中，多采用泛音晶体振荡电路。 本次设计是利用 DSP 芯片内部的振荡器构成的时钟电路，连接方式如图 1—19 所示。 在芯片的 X1 和 X2 引脚之间接入一个晶体，用于启动内部振荡器。 1 2 3 4ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeA4Date: 12Jun2020 Sheet of File: D:\启启启\tw\ Drawn By:Y116C112PC212PX1X2图 1—19 晶振电路图 14第三章 软件系统设计在DSP的开发应用系统中，汇编语言虽然仍然为主要编程语言，但C语言也已经逐渐被引入，C语言是一种通用的计算机程序设计语言，和汇编语言相比，用C语言开发的程序有可读性好，移植性较高，编程简单，可缩短开发周期等等优点。 所以，在这个设计中，我们用C语言来编写应用程序。 由于调试程序需要使用CCS系统，而连接PC机和DSP芯片需要ICETEK—，所以下面对它们分别做以介绍。 167。 ICETEK— 使用说明本次设计使用的是 ICETEK— 作为连接 PC 机与 DSP 芯片的工具，ICETEK—5100 是使用并口和 PC 机相连接的，在使用该系统之前要正确配置并行端口和开发系统相应的设置，一般的，台式机并行端口有三种工作模式：SPP、EPP、ECP，ICETEK—5100 可以在 SPP 和 EPP 两种模式下工作，所以要把计算机的并行端口配置为 SPP 或 EPP 模式。 我们把并行端口配置为 EPP 模式。 ICETEK—5100 有如下优点：兼容 TI 全系列 DSP 产品，包括TMS320C2020，C5000，C6000，VC33 等；完全通用，只需改变软件就可以实现所有 DSP 器件开发； 接口，仿真速度快，调试方便；支持 CCS 集成调试环境； 接口，支持热插拔；仿真不占用任何 DSP 资源；支持多 DSP 同时调试仿真；可在多种操作系统如 WIN98/WIN2020/WXP 下使用。 由于以上这些优点，所以选择该器件作为连接 PC 机与 DSP 的工具。 167。 正弦波的设计方案正弦波的产生方法有两种，一种使通过查表的方法产生，这种方法主要用于对精度要求不高的场合，把计算过的正弦量存放在一个表格中，通过对表格的调用产生波形信号，所以，如果精度要求过高，表就会很大，相应的存储器容量也就要求很大；另外一种方法是泰勒级数展开法，这是一种比查表更为有用的方法，与查表法相比，这种方法需要的存储单元很少，而且精度高。 但是，这种方法需要的计算量就比较大，相应的速度就受到限制。 这里我们用查表的方法来设计正弦信号发生器。 程序开始首先进行初始化的操作，初始化操作包括关闭所有中断， 15以免对输出波形产生影响，同时允许D/A输出，初始化后设置读正弦波的指针，使这两个指针的初始值都为0，即读数时从正弦值表的第一个数开始读，然后输出到D/A转换器，接着指针加1，读下一个数，然后再输出。 程序就是这样循环运行，直到正弦波的所有值都被读出来为止，这样一个正弦波的所有值都被输出到D/A转换器，经过D/A转换器转换，形成模拟波形，这样我们就能够在示波器上观察产生的波形是否符合我们的要求。 这个程序的输出是双通道的输出，即有两个通道同时输出波形，这两个通道的波形的频率、相位和幅度可以不同，我们可以用示波器上的双通道输入模式来同时观察两个波形的不同。 当然，这个程序产生的正弦波的波形的频率、相位和幅度可以通过键盘来改变，使用相当的灵活，可以满足不同的要求。 产生正弦波的流程图如图25所示：开 始初 始 化设置 读正弦波 的值的指针U D A O = 0 和 U D A 1 = 0读取 正 弦 波的值存于 寄 存器寄存 器 中 的值输出到D / A读取 正 弦 波的值的指针加1图2—5 正弦波流程图167。 键盘模块的软件设计1. 键盘的工作原理 16使用非编码键盘需要用相应软件来解决按键的识别，防止抖动以及产生键码等工作。 按键的识别，即确定是否有按键按下。 首先 DSP 通过写键盘端口输出 000 到键盘的行线，然后通过读键盘端口输入，检测键盘的列线信号。 若没有按键按下，则输入的列线信号为 111。 若有按键按下，则输入的信号不为 111。 行扫描确定按键的位置，行扫描是指依次给每条行线输出 0 信号，而其余行线输出 1 信号，并检测每次扫描所对应的列线信号。 每次给行线输出的信号称为代码 Xi,而检测到的列线信号称为代码 Yi。 若某行有按键按下，并扫描该行时，则从读键盘端口检测到的列线信号为 0，否则为 1。 在扫描的过程中，只要记下列信号不为全 1 时的行代码和列代码，就能确定按键的位置。 从写键盘端口依次输出的行代码为110X0；101X1；011X2由读键盘端口读入的列代码为110Y0；101Y1；011Y2。 按键防抖，检测到有按键按下后，延迟 10～20。 然后再进行行扫描。 键码产生。 经过行扫描后，就能确定按键的键码。 键码是由行代码和列代码组合而成。 即键码＝【行代码】 【列代码】图 26 开始有键盘输入。 输入 “ 9 ” 键。 初始化 ： D S P 时钟 、I C E T E K T C R适当延时关闭打开的 I C E T E K C T R 设备结束否是否是 17键盘的流程图167。 LCD 模块的软件设计程序的开始是先初始化 ICETEKCTR,接着打开显示,在确保要显示的内容前先清除屏幕显示的内容,之后就是设置显示的起始行、操作页、起始列,延时显示的内容.LCD 显示的流程图如图 27：开始初始化 ： I C E T E K C T R清除屏幕显示内容打开显示设置起始行设置操作页设置起始列延时显示内容图 27 LCD 显示流程图 18167。 软件系统调试CCS是一种针对TMS320系列DSP芯片的集成开发环境，在Windows操作系统下，采用图形接口界面，提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、连接、调试和数据分析等工作。 CCS有两种工作模式，即软件仿真器和硬件在线编程，软件仿真器模式可以脱离DSP芯片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现和调试。 硬件在线编程可以实时运行在DSP芯片上，与硬件开发板相结合进行在线编程和调试应用程序。 下面以介绍如何调试软件： 首先创建一个新文件，方法如下：首先选择主菜单的“File”中的“New”项，将在编辑窗口中显示一个新的窗口，在该窗口中编辑文本输入正弦波源程序，程序编写完成后，保存该程序，我们选择暂时保存与桌面，暂时文件名命名为zhengxian，扩展名为“.c”。 保存文件。 然后创建一个工程文件，选择“Project→New(工程→新工程)”，在Project栏中输入工程名字zhengxian ，工程文件的扩展名是*.pjt。 默认的工作目录是C：\ti\myprojects\，其他两项默认即可。 单击完成按钮，将在工程窗口的Project下面创建zhengxian工程。 然后我们向工程中添加源文件，制到新建的“C：\ti\myprojects\zhengxian”目录下。 接着选择“Project→Add Files to Project”，单击“打开”。 断指向C程序入口c int00的汇编指令和其他中断的入口指令。 该文件的作用是将段分配到存储器中。 该文件包含一个简单的汇编循环程序，被C程序调用，调用时带有一个参数（argument），执行次程序共需约1000Volume个指令周期。 将“C：\ti\c5400\cgtools\lib”。 该文件是采用C语言开发DSP应用程序的运行支持库函数。 把文件添加完以后我们进行编译和运行程序： 19选择“Project→Rebuild All（工程→重新编译）”，对工程进行重新编译。 在编译过程中，如果出现错误，编译结果就会有提示，并且用红色字体显示，双击即可发现错误出现位置便于修改。 选择“File→Load Program(文件→下载程序)”，开，将Build生成的程序加载到DSP。 选择“Debug→Run（调试→运行）”程序开始执行。 程序执行以后，我们就可以根据显示出来的波形来发现程序编写的是否合理，然后根据我们的需要改变程序，直到出现我们想要的波形为止。 20结 论历经几个月的毕业设计即将结束，回想这段时间收获颇多。 在设计过程中，通过对毕业设计的认识与学习，并在其他同学的帮助下，提高了自己的分析设计能力。 在毕业设计期间，我不断到图书馆，图书室查阅资料，提出了设计方案，经过指导老师的认真辅导，并改正了我设计中的缺陷，形成了我现在的设计。 通过对系统软件，硬件的设计开发，我掌握了 DSP 的许多用。