电气工程及其自动化专业毕业论文—基于TMS320X2812芯片的AD模块校正论文04350.doc

绵阳师范学院 本科生毕业设计（论文） 题 目 基于 tms320x2812 芯片的 ad 模块校正 专 业 电气工程及其自动化 院 部 物理与电子工程学院 学 号 0909040238 姓 名 * 指 导 教 师 * 答 辩 时 间 二 0 一三年五月 绵阳师范学院 2013 届本科毕业设计（论文） 工作时间： 2012 年 10 月 至 2013 年 5 月 基于 tmstms320x x2812 芯片的 adad 模块校正 学生：* 指导老师：* 摘 要：dsp 是用于实时完成数字信号处理的微处理器，其中芯片 tms320x2812 是目前性价比最高的 dsp 芯片之一。了解数字信号处理器发展 前景，熟悉 tms320x2812 芯片的结构功能，完成其 pcb 板制作，并正确连接 仿真器与 pc 机。设计出可输出 0.5v 与 2.5v 的两路稳定电压的电路，将所得两 路电压输入 a/d 模块任意两路通道，得出 tms320f2812 未校正 ad 时的输出值， 由此计算出 a/d 模块的增益误差与偏置误差。再通过向系统载入关于对输入电 压信号进行滤波以及消除误差的算法的程序，实现对 a/d 模块的所有通道的校 正。 关键词：tms320x2812 芯片；电压信号；校正；算法；滤波 绵阳师范学院 2013 届本科毕业设计（论文） the correction of ad module based on the tms320x2812 chip undergraduate: wei wendan supervisor: li xiaowu abstract：dsp is a microprocessor that is used for dealing with the digit signal at the real time, and the tms320x2812 is one of the chips which is the topmost cost performance at present. knowing the develop prospect of the digital signal processor. being familiar with the structure and function of the tms320x2812 chip, finishing its pcb boards fabrication, and link of the emulation and pc machine by rule and line. and design the circuit that can output two road stable voltages of 0.5v and 2.5v, reaching the output numerical values which dose not revise by tms320x2812 chip by means of putting the earnings two road voltages in the just as one wishes two passageways of the a/d module, thus, figure out the calgain and caloffset of the a/d module. then hold the procedure of voltage sign filtering and the arithmetic of eliminate error in the system, checking all of the roads of the a/d module. key words：tms320x2812 chip; voltage sign; checking; arithmetic; filtering 绵阳师范学院 2013 届本科毕业设计（论文） 1 目录目录 1 绪论 1 2 dsp 与 tms320x2812 的简略了解 1 2.1 dsp .1 2.1.1 dsp 的主要特点.1 2.1.2 dsp 的发展.2 2.1.3 dsp 的现状应用与发展趋势.3 2.2 tms320x2812 芯片的简介.5 2.2.1 tms320x2812 的结构功能特点.5 2.2.2 tms320x2812 芯片的发展与应用.6 3 tms320x2812 芯片的最小系统 6 3.1 如何保证 tms320x2812 芯片的正常工作 6 3.2 基于 tms320x2812 芯片的最小系统设计 6 3.2.1 电源产生电路.7 3.2.2 jatg 电路8 3.2.3 复位电路.8 3.2.4 时钟电路 9 3.2.5 a/d 保护电路10 3.3 电路板制作注意事项 .10 4 a/d 模块的校正 .10 4.1 a/d 模块10 4.2 ad 模块的校正设计.11 4.2.1 a/d 模块校正的硬件设计11 4.2.2 a/d 模块校正的软件设计12 4.3 输入数据的滤波 .13 5 调试与完成 a/d 模块校正.14 结论.15 参考文献.16 致 谢.17 附 录.18 绵阳师范学院 2013 届本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 此毕业论文是以基于 tms320x2812 芯片的 a/d 模块校正为题的，由导师给 题，并在导师帮助下自主完成实物制作、实验操作以及论文编写。 开始要了解什么是 dsp、dsp 的结构特点、dsp 的发展与应用前景，以及 tms320x2812 芯片是怎样的构造、又怎样的优点与其应用概况等。由于在校课 程并未涉及 dsp 相关或详细系统的学习，需要自己在网上各网站查阅。但是， 虽然网上资料短小精简便于理解定义，但要想系统的掌握 dsp 的一系列应用流 程，必须大量阅读业内人士编著的权威书籍。 在对基于 tms320x2812 芯片的 pcb 板输入的电压信号进行滤波以及给出消 除 a/d 模块增益误差与偏置误差的算法时，需要运用到 c 语言进行编程。好在 大一时就有接触并学习过该门课程，所以编程不是问题。主要是一要找到 a/d 模块产生误差的原因以及找到如何消除的公式；二是必须考虑到 tms3202812 芯 片对输入电压信号非常敏感，必须保证输入电压值是有效的，所以还要考虑到 对输入电压信号进行滤波的问题。 目前 dsp 是电子学界应用最广也是最有发展前景的门科之一，了解研究 dsp 是如今电力电子学子们应该且比较明智的选择。能在毕业之前做这样一个 论题，也算是为四年的大学生活学习之路画上一个圆满的句号。 2 dsp 与 tms320x2812 的简略了解 2.1 dsp dsp 是 digital signal processing 的缩写，同时也是 digital signal processor 的缩写，前者指数字信号处理技术，后者是指数字信号处理器【1】。 这里我们引用的是信号处理器这一概念。dsp 芯片是专门完成各种实时数字信 息处理用的，它是建立在数字信号处理的各种理论和算法基础上的。它主要研 究的是将理论上的数字信号处理技术应用到数字信号处理器之中。 2.1.1 dsp 的主要特点 dsp 的第一个特点便是可以在一个指令周期内完成一次乘法计算和一次加 法计算。二是采用的是哈佛结构，程序和数据的存储空间是分开的，使得可以 同时访问指令和数据。三是片内具有快速 ram，一般可以通过独立的数据总线 在指令与数据中同时访问。四是还拥有低开销或无开销循环以及跳转的硬件支 持。五是拥有快速的中断处理和硬件 i/o 支持。六是还具有多个可以在单周期 内操作的硬件地址产生器。七是可以同时并行执行多个操作。八是还可以支持 流水线操作，使得取值、译码和执行等一系列操作可以重叠执行。另外，它还 具有接口方便、编程容易、稳定性好、精度高、可重复性好、集成方便等优点。 虽然 dsp 有很多诸如上述的优点，但是与通用型微处理器相比，dsp 芯片 绵阳师范学院 2013 届本科毕业设计（论文） 2 的其他通用功能也会相对较弱些。 2.1.2 dsp 的发展 dsp 数字信号处理器的发展可分为三个阶段，分别是二十世纪 70 年代、80 年代、90 年代。很明显的，可以看出 dsp 数字信号处理器的阶跃性发展大约是 十年一次，发展速度之快显而易见。 在 1976 年，第一个 dsp 微处理器 intel2920 诞生了。随后世界上第一个单 片 dsp 芯片是 1978 年 ami 公司宣布的 s2811，1979 年美国 iintel 公司发布的 商用可编程期间 2920 是 dsp 芯片的一个主要里程碑。但是这两种芯片内部都没 有现代 dsp 芯片所必须具备的单周期芯片。 1980 年。日本 nec 公司研究出并 生产的 pd7720 是第一个具有乘法器的商用 dsp 芯片。总的来说，第一阶段 的 dsp 具有以下特点：有地址传递协议和子程序调用，有效的寻址模式，流水 指令；使用 harvard 结构，可同时取指令和数据。有特殊的 dsp 相对寻址模式 （例如变址计算任意数的模式） ，可针对 fir（finite-length impulse response）的滤波器可自动循环队列或数据移动，可针对 fft 的比特反转。针 对特殊应用的接口（例如对于通信编码的串行接口） ，附加有寻址寄存器 alu。 此时的 dsp 系统主要是由分立元件组成，包含线性电路的模拟前端、模拟数字 转换器、外围界面电路、非常多的组合电路、可编程的阵列逻辑（pal）以及可 编程的只读存储器（prom） 、存储器和一些处理器。当时的 dsp 技术应用于应用 地球物理、生物电子、医疗电子等科技领域。 自 1980 年以来，dsp 芯片得到了突飞猛进的发展，dsp 芯片的应用越来越 广泛。从运算速度来看，mac（一次乘法和一次加法）时间已经从 80 年代初的 400ns（如 tms32010）降低到 40ns（如 tms32c40） ，处理能力提高了 10 多倍。 dsp 芯片内部关键的乘法器部件从 1980 年的占模区的 40 左右下降到 5 以下， 片内 ram 增加一个数量级以上。从制造工艺来看，1980 年采用 4 的 n 沟道 mos 工艺，而现在则普遍采用亚微米 cmos 工艺。dsp 芯片的引脚数量从 1980 年 的最多 64 个增加到现在的 200 个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的 增加。此外，dsp 芯片的发展，是 dsp 系统的成本、体积、重量和功耗都有很 大程度的下降。80 年代，随着数字信号处理技术应用范围的扩大，提高处理速 度成为科学家们新一轮的挑战与突破。第一个采用 cmos 工艺生产浮点 dsp 芯片 的是日本的 hitachi 公司，它于 1982 年推出了浮点 dsp 芯片。再如 1982 年的 amd2811、necpd7720 以及德州仪器公司的 tms32010。2811 和 7720 两者都具 有片上阵列乘法器、可编程只读寄存器 rom 和相对较小的数据和程序寻址空间。 而 32010 则是第一个可以全速从片外只写寄存器 ram 执行指令的微处理器，并 且容纳的程序也比 7720 大了一个数量级。1983 年，日本的 fujitsu 公司推出 的 mb8764，其指令周期为 120ns ，且具有双内部总线，从而处理的吞吐量发生 了一个大的飞跃。而第一个高性能的浮点 dsp 芯片应是 at uint16avg_lowactualcount; uint16sum_highactualcount; uint16sum_lowactualcount; uint16 calgain; uint16caloffset; uint16highactualcount30; uint16lowactualcount30; /变量初始化 voidinitvar (void) avg_highactualcount=0; avg_lowactualcount=0; sum_highactualcount=0; sum_lowactualcount=0; calgain=0; caloffset=0; uint16 i; for(i=0;i4;/读采样数据 lowactualcount=adcregs.adcresult24; if(i=30)/采样满规定次数 i=0; for(k=0;k30;k+) sum_highactualcount+= highactualcount; sum_lowactualcount+=lowactualcount; ave_highactualcount= sum_highactualcount/30;/多次采样取平均值 ave_lowactualcount= sum_lowactualcount/30; calgain = (high_ideal_co