DSP课程设计报告.doc

课 程 设 计 报 告电子与信息工程学院课程设计报告（ 2010 2011 学年 第 一 学期）课程名称： dsp课程设计_ 班 级： 电子0703 学 号： 姓 名： 指导教师： 2010 年 01 月课程设计题目：dsp课程设计目的与任务： 1. 了解dsp实验板结构原理2. 焊接电路板3. 根据编程任务要求编写并调试程序4. 课程设计成果验收、面试，撰写报告内容和要求：1. 可根据指导书上任务要求进行编程调试，或者根据现有硬件资源进行自由发挥2. 要求熟练掌握硬件器件的使用3. 熟悉dsp软硬件开发流程设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）任务说明：首先认识dsp的tms320vc5402、74lvc244芯片、max3232、tlv320aic23等主要芯片的原理，大致明白电路的连接，然后焊接电路板，使其能够通过jtag仿真器下载程序并使各种灯该亮的亮该不亮的不亮，正确完成电路板的焊接，最后理解dsp hpi启动方法，编写mcu程序完成dsp的启动，并能在焊好的电路板上运行出来。基本原理：1. tms320vc54x系列dsp芯片简单介绍c54x的存贮空间分为三个部分，分别是程序空间，数据空间和输入输出（i/o）空间。程序空间的大小为1m字，数据和输入输出空间大小都是64k字。存贮空间的配置有两种模式，一种是微处理器方式（mp），另一种是微计算机方式，而这两种方式主要影响程序空间的分配。微处理器模式，程序地址空间ff80ffff是外部的，也就是我们可以配置的。微计算机模式，程序地址空间ff80ffff是被系统占用了的，用于存放系统中断向量表，同时f000feff地址空间也被系统使用，这段地址里面包含了引导程序。由此可以看出，微计算机方式就是把该dsp看成了独立的一个系统，要自己能够单独工作起来，因此需要引导程序。数据空间分成了6个部分。其中005f是存贮器映射空间。这段地址空间的值和dsp内部寄存器的值是一致的，访问这个地址空间就等于访问dsp内部的相对应寄存器。而这段空间是在dsp的片上ram内。607f是一个散空间，相当于系统给自己保留了一个空间用于特殊之用。803fff是dsp的片上ram所映射的地址空间，如果我们程序的代码比较小时，可以不用外扩ram。4000efff，这段空间是外部寻址空间。假如程序比较大，片上ram放不下下的时候，可以外扩一个ram，然后将程序放在这段空间里执行。f000feff，这段空间可以是外部，也可以是片上rom，主要受cpu的控制寄存器drom位的控制。ff00ffff，可以是外部也可以是保留不能使用。主要受drom位影响。输入输出（i/o）空间的64k字全部是外部的。另外，c54x的程序空间采用了分页机制。每64k字为一页。因此程序空间1m字可以划分为16页。在进行系统软件设计时，应注意以下几个问题： (1)由于mcbsp工作在数据接收中断方式，因此全局中断和串口中断的相应位要合理设置。同时，在设置中断向量表时，中断向量表的位置应与处理器模式状态寄存器pmst中的中断向量指针iptr相对应，iptr的9位地址指向128字的中断向量所在的程序页同时，中断向量表也要严格按照c5402规定的格式编写，否则不能正确地产生需要的中断结果。 (2)要实现dsp数据采集系统的脱机独立运行，程序装载十分关键。c5402(主)进行并行装载时，at29lv1024中的程序数据流要严格按照并行装载的格式依次把c5402从 装载程序、c5402(主)自身执行程序和c5402(从)的程序装载到片内dram和片外双口sram中。(3)当双端口ram在两片dsp之间进行数据传递时，要合理分配空间，协调好读写时序，严格避免数据冲突。 2. 最小系统dsp最小系统设计以tms320vc5402为核心,配置电源管理芯片、jtag仿真口、时钟电路及用于系统测试的电路，使用ti ccs（code compose studio）开发环境进行简单程序的编写、编译、下载和运行调试。 图1.系统总体设计结构图dsp时钟电路：图2.时钟电路dsp复位电路：图3.复位电路3hpi bootloader设计进行hpi接口程序设计，包含了单片机和dsp相关技术，提高学生综合、灵活应用知识的能力。学生首先在ti ccs集成开发环境中编写用户程序编译后形成coff文件（.out文件），利用ti提供的命令hex500将.out文件转换为.hex文件。利用stc单片机在线烧写的功能，将这一文件和单片机控制dsp hpi接口程序一起编译，采用rs232串口一同烧写到stc单片机片内rom中。dsp复位后检测mp/mc=0为自启动模式， dsp片内程序bootloaer（自举程序）查询hpi接口是否可以进行自启动如图2所示：在启动以后，dsp片内0x7f地址的值被置为0，bootloader不断检验0x7f地址处是否出现了可用的程序指针的跳转地址。当其发现该地址内的值不为0时，即判定为dsp已由外部单片机进行了hpi自举程序加载，并按照该值跳转pc指针，开始运行，从而完成hpi方式自举。通过观察实验结果来验证程序的正确性。图4.hpi启动流程图4. i/o设计dsp芯片存在三种空间分别是程序、数据和i/o空间。dsp芯片通过/is以及/iostrb外部i/o空间片选和锁存，结合地址线、数据线对i/o空间进行读写操作。应用数字电路基础课程的74lvc系列译码器件进行逻辑设计，加以编程实现如44键盘、led的读写控制，可以化抽象为具体，并触类旁通掌握程序、数据空间扩展方法。5. 电源设计：tms320vc5402芯片采用低电压供电方式,这可以大大降低dsp的功耗, tms320vc5402的电源分两种，即内核电源和i/o电源。其中, i/o 电源采用3.3v，而内核电源为1.8v。为了满足tms320vc5402对电源的要求,并降低实验板成本，采用ams1117芯片分别提供1.8v和3.3v电源，满足系统中所有芯片的供电需求。图5.系统电源模块6mcu的相关电路（1）下载电路图6.下载电路max232主要功能是：在单片机下载电路中该芯片主要是转换电平。(2)mcu芯片核心电路图7.mcu芯片电路7led选调驱动电路图如下：图8.led选通电路74lvc139 2-4译码器：通过设置portcfff使得控制驱动电路选择键盘电路还是led电路。当a13a12=00且a15a14!=00时，74lvc139译码器y0输出低电平使能74lvc244芯片。此时，dsp芯片引脚dsp_d4-dsp-d7的值输入到芯片内部，输出点亮相应的led灯。部分程序如下：#define ledaddportcfffioportunsignedintledadd; 74lvc244总线驱动：使用74lvc244的四个io口控制四盏led灯，当引脚输出低时电平点亮led灯，输出高电平时熄灭led灯。实验步骤1焊接电路板：首先注意安全：特别是在实用烙铁时，注意不要烫着人体，不要烫着电线，以免发生伤害事故；器件焊接顺序：（1）首先用万用表测量电路板上电源与地，保证这两端不短路；（2）其次先焊接电源电路，焊接完后立即上电测试电源输出3.3v 和1.8v是否正常，注意上电前需要再次测试电源与地，保证这两端不短路；（3）其余器件原则是从矮到高的，大致是先焊贴片器件，如电阻，再焊座子等；贴片器件（电阻、电容、三极管等）焊接方法：先在电路板上器件对应封装的一个管脚焊盘上上点焊锡，然后用镊子夹送器件到板子上先固定已有焊锡的那个管脚，然后再焊接其他管脚，焊锡用量不宜过少，以保证焊接牢靠。特别是在焊接引脚很密的芯片时，要特别注意焊接的方法，焊接完后对各引脚进行连接测试。具体实践时我们发现贴片电阻等小件的焊接前，要将焊盘搪少量的焊锡（尽量少，并均匀），电烙铁温度以1秒左右能融化焊锡为最佳，然后用尖的镊子夹元件并摆好位置，烙铁头上有焊锡，不用特意保留。贴片焊时用烙铁头同时接触元件的焊点和电路板的焊盘，看到pcb的焊盘焊锡融化即可；再焊接另一头；如果觉得焊锡不足可以补。焊接贴片集成块时，先将集成块的管脚也搪锡，然后可以一个一个管脚焊接，只用烙铁加热一下如果大量焊接可以将烙铁吃满锡，粘松香后由一端焊向另一端，瞬间即可焊接一侧的管脚，掌握好时间和吃锡量，可以焊接的很快。2 jtag下载程序到dsp。lab1lab11 为11个实验文档可以使用jtag仿真器进行实验，若要脱离jtag仿真器要使用hpi boot。同时注意download.c 程序中，0x007f的值为ccs编译时候 _c_int00的地址值具体方法如下：（1）把ccs2.0编译输出文件.out拷贝到change目录中，重新命名为asm.out。（2）运行change.bat批处理文件把asm.out转换为dspcode.h。 （3）把dspcode.h拷贝到load文件夹，用c编译器编译生成 load.hex文件。 （4）用串口标准线连接dec5402的com口和pc的com口（在断电情况下操作）。 （5）运行stc在线烧写软件。 （6）点击stc上download按钮，等出现如下图所示时，接通dec5402的电源。3. 对于点亮led程序的设计（1）通用i/o引脚的使用tms320vc5402有64k字并行i/o口，和两个受软件控制的专用引脚bio和xf。外部标志输出引脚xf可以用来向外部器件发信号，可以使用汇编语句“ssbx xf”给xf置位，使用“rsbx xf”进行复位，使cpu向外部器件发信号。在测试的过程中，将xf引脚连接到外部的led灯，用led灯观察xf引脚电平的变化。（2）数据总线d15d0的使用d15d0为cpu与外部数据、程序存储器或者i/o设备之间传送数据复用，程序中使用数据总线控制led灯的亮灭。程序中所用的硬件电路主要有：dsp最小系统、电源电路、五个led灯、译码芯片74lvc139和总线驱动芯片74lvc244，主要实现led0-led3按照四位二进制递增的方式依次点亮，然后不停闪烁。在程序的开始，定义了led灯的端口地址，从而使得a15a14=00且a13a12=11，使能74lvc244的控制led灯部分。(3)led软件设计 软件框图(右):图9.软件流程图软件程序：#define ledaddportcfffioportunsignedintledadd;void delay();void main() unsigned int i,k; i=0;k=0; asm( stm 0xffe0, pmst ); asm( rsbx xf ); for(k=0;k0xf;k+) i=k; ledadd=0x00f0 & i4; delay(0x00ff); asm( ssbx xf); delay(0x0020); i=0; while(1) asm( rsbx xf); ledadd=0x00f0; delay(0x00ff); delay(0x00ff); asm( ssbx xf ); ledadd=0x0000; delay(0x00ff); delay(0x00ff); void delay(unsigned int temp)unsigned int l, j;for(j=0;jtemp;j+)for(l=0;ltemp;l+);注意：这里 dsp 运用的是 tms320vc5402，mp/mc 管脚接地，程序运行于内部ram。 1） 在hpi boot 时最好将 hint 与 int2 直接相连，同时加上拉电阻。这样可以保证 dsp 在启动后查询 boot 方式时直接进行 hpi % boot。 2） 在主机向 dsp 下载应用程序前，最好清零 hint，即向 dsp 的 hpic 寄存器的 hint 位写 1。 3） 在主机向 dsp 下载程序之前，向 dsp 的 0x7f 地址写零。 4） 在主机向 dsp 下载完程序之后，先将 dsp 的 ovly 位设为 1，确保 dsp 的程序寻址位于 dsp 的内部 ram。 5）上述工作完成后，将 dsp 的入口地址写入到 0x7f 寄存器，dsp开始运行。（注意：这里的入口地址应该是程序的复位向量所在地址%，通常的链接采用了 -c 参数，这时自动的将 _c_int00 函数作为系统的入口函数，该函数的地址即是 dsp 的入口地址。同时因为系统的中% 断向量表中的复位向量指向的是 _c_int00，所以将入口地址设为中断向量表的复位向量地址也可以）（在单片机程序中发送给dsp的数据第一个数作为高位，第二个数作为低位的）.小结：本次课程设计主要分为两个大的模块：硬件电路的焊接以及软件的编程调试和下载。本次课程设计相应的从实际动手和编程两个方面锻炼了我们。对于电路板的焊接，因为之前有做过类似电路板的焊接，所以对于焊接这方面几乎没什么问题，并且由于是两人一组，两个人配合起来使焊接过程颇为顺利，同时完成的质量也较好，没出什么问题。在焊接硬件电路的过程中，对于整个原器件以及电路也有了较好的了解