DSP课程设计-基于DSP的锯齿波发生器设计.doc

等级:湖南工程学院课 程 设 计课程名称 DSP 课题名称 基于DSP的锯齿波发生器设计专 业 电子科学与技术 班 级 1102 班 学 号 2011010402 姓 名 德 指导教师 龚 志 鹏 2014 年 12 月 15 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 DSP 题 目 基于DSP的锯齿波发生器设计专业班级 电子科学与技术1102班 学生姓名 德 指导老师 龚志鹏 审 批 任务书下达日期 2014 年12 月15日 设 计 完成日期 2014 年 12 月20日 设计内容与设计要求一设计内容利用DSP试验箱设计一个锯齿波发生器，要求：1. 波形：锯齿波；2频率范围：10-1K可调；3键盘输入频率；4数码管或液晶显示选择频率；二设计要求1. 设计思路清晰，给出整体设计框图；2. 给出具体设计思路，画出程序流程图；3. 给出设计源程序；4. 进行实验调试，验证设计结果；5. 编写设计说明书。目 录 1 设计总体思路及框图11.1 设计总体思路11.2 设计框图12 功能单元设计22.1 DA转换单元设计22.1.1 设计思路22.1.2 程序流程图32.2 液晶显示单元设计32.2.1 设计思路32.2.2 程序流程图42.3 按键控制单元设计52.3.1 设计思路52.3.2 程序流程图63 程序调试与结果73.1 软件系统的调试及仿真73.2 硬件结果84 总结与体会95 参考文献9 1 设计总体思路及框图1.1 设计总体思路本设计是以TMS320VC5509A这个芯片为核心，在ICETEKVC5509-A开发板上进行设计开发，利用专用的数模转换芯片TLV7528对TMS320VC5509A输出的通过计算法计算出的锯齿波数值进行转换成模拟量输出到示波器上显示，并通过按键控制锯齿波波形的频率，实现101KHz可调的锯齿波。并通过液晶显示锯齿波的频率大小。1.2 设计框图本设计由以下模块组成，主控芯片TMS320VC5509A输出通过计算法获得锯齿波数值，数模转换模块对DSP芯片输出的值进行转换成模拟量输出到示波器上显示其波形，液晶模块显示锯齿波频率值，按键控制模块调节锯齿波的产生频率。图1 设计框图2 功能单元设计2.1 DA转换单元设计2.1.1 设计思路本单元用于对DSP芯片输出的数字量转换成模拟量，输出到示波器上显示。利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。在ICETEKVC5509-A 板上，使用的是TLV7528 数模芯片，它可以实现同时转换四路模拟信号输出，并有10 位精度，转换时间0.1s。其控制方式较为简单：首先将需要转换的数值通过数据总线传送到TLV7528 上相应寄存器，再发送转换信号，经过一个时间延迟，转换后的模拟量就从TLV7528 输出引脚输出。由于TMS320VC5509A DSP 没有数模转换输出设备，采用外扩数模转换芯片的方法。在ICETEKVC5509-A 板上选用的是TLV7528。TLV7528 的转换寄存器被映射到了DSP的I/O 空间，地址是0-3，控制转换由I/O 端口4 的写信号控制，这部分在硬件上由译码电路（GAL 芯片）完成。在TLV7528 的输出端，为了增加输出功率，经过一级运放再输出到板上插座上。图2 硬件原理图2.1.2 程序流程图图3 DA转换程序设计流程图2.2 液晶显示单元设计2.2.1 设计思路本单元用于显示锯齿波波形的频率值。TMS320C5509DSP 的扩展存储器接口(EMIF)用来与大多数外围设备进行连接，典型应用如连接片外扩展存储器等。这一接口提供地址连线、数据连线和一组控制线。ICETEKVC5509-A 将这些扩展线引到了板上的扩展插座上供扩展使用。液晶显示模块的访问、控制是由5509ADSP 对扩展接口的操作完成。命令控制接口的地址为0x602800，数据控制接口的地址为0x602801 和0x600802，辅助控制接口的地址为0x600801。液晶显示模块中有两片显示缓冲存储器，分别对应屏幕显示的像素，向其中写入数值将改变显示，写入“1”则显示一点，写入“0”则不显示。向液晶显示模块发送控制命令的方法是通过向命令控制接口写入命令控制字，然后再向辅助控制接口写入0。由于液晶显示模块相对运行在高主频下的DSP 属于较为慢速设备，连接时需要考虑数据线上信号的等待问题；由于DSP 为3.3V 设备，而液晶显示模块属于5V 设备，所以在连接控制线、数据线时需要加电平隔离和转换设备，如：ICETEK-CTR板上使用了74LS245。图4 液晶显示器与DSP的连接2.2.2 程序流程图图5 液晶显示程序流程图2.3 按键控制单元设计2.3.1 设计思路本单元用于控制锯齿波的频率大小，实现10Hz1KHz可调的锯齿波。通过按下键盘的“2”键增加锯齿波的频率，按下“8”键降低锯齿波的频率。键盘的扫描码由DSP 的扩展地址0x602800 给出，当有键盘输入时，读此端口得到扫描码，当无键被按下时读此端口的结果为0。图6 键盘连接原理图2.3.2 程序流程图图7 按键控制程序流程图3 程序调试与结果3.1 软件系统的调试及仿真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。图8 程序调试在CCS软件仿真模式下进行仿真，仿真结果如下，产生锯齿波。图9 仿真结果3.2 硬件结果下载.out文件到ICETEKVC5509-A开发板上运行，结果如下。TMS320VC5509A的引脚P2.25为DA输出，与示波器相连结果如下图：图10 示波器显示的锯齿波液晶显示的锯齿波频率结果如下图：图11 液晶显示当前的锯齿波频率4 总结与体会通过本次课程设计，是我对DSP应用系统设计有了更深一步的了解和掌握，对利用CCS软件编程有了进一步的了解。通过对系统软件，硬件的设计开发，我掌握了DSP的许多用途和使用方法。在理论课的基础上进行课程设计，是对本门课程的深入学习和掌握重要保障。在本次课程设计过程中我遇到一些课堂中从未有过的问题，通过网络查找和同学交流，以及请教老师，大大促进了课程设计的进程。并在过程中进一步提高自身的创作、创新水平，扎实基础，扩展所学。另外，经过整个设计过程，我深深体会到搞工程设计不是一件简单的，轻松的事情，他需要一定的耐心，钻研的精神和定力。最主要的是知识面要广，手头可查阅的资料要多及具备一定的自我学习能力才行。5 参考文献1TMS320C55x DSP 应用系统设计第3版赵洪亮等编著 北京航空航天大学出版社 2014年3月第3版第1次印刷2TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 1: CPU TI C4TMS320C54x Code Composer Studio Tutorial5TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 3: Algebraic Instruction Set6TMS320C54x Optimizing C Compiler Users Guide 9电气信息学院课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案合理性与创造性（10%）开发板焊接及其调试完成情况*（10%）硬件设计或软件编程完成情况（20%）硬件测试或软件调试结果*(10