利用GPIO扩展LED 灯动态显示设计.doc

DSP课程设计报告 院 （系）： 电气与控制工程学院 专 业：测控技术与仪器10级成 员：宋阿珍 1006070203 王 朵 1006070105 杨 柳 1006070210 屈 豆 1006070115 张开泉 1006070231 指导老师： 邵小强 时 间：2013.12.30 2014.1.3 基于DSP利用GPIO扩展LED 灯动态显示设计 目 录 一、概述21.1课题设计的背景21.2课题研究的目的和意义21.3DSP的简介2二、TDS2812EVMA的介绍3三、设计方案53.1设计目标53.1.1 实现功能53.2设计原理53.3硬件设计原理图63.4软件设计83.4.1程序清单83.4.2运行结果9四、心得体会10五、参考文献11六、附录11利用GPIO扩展LED 灯动态显示设计一、概述1.1课题设计的背景 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。自从数字信号处理器（Digital Signal Processor）问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。随着技术成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合得到成功应用。 数字信号处理（DSP）是广泛应用于许多领域的新兴学科，因其具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好易于实现自适应算法、大规模集成等优点，广泛应用于实时信号处理系统中，DSP技术应用在各个领域，以及在未来的很多新领域方面。1.2课题研究的目的和意义 利用CCS 软件对 TMS320F2812系列 DSP芯片进行编辑、编译、链接、程序调试、分析等工作，从而达到对CCS软件的初步了解和应用。通过本次的课程设计可以加深我们对DSP的更深认识，深刻了解DSP的硬件结构和软件的编程方法，熟练掌握DSP的GPIO外部扩展的一些实际应用，我觉得这次的课程设计是相当有意义的。1.3DSP的简介 dsp（数字信号处理）即数字信号处理（信息与通信工程学科）。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。简单地说，数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。另外DSP也是digital signal processor的简称，即数字信号处理器，它是集成专用计算机的一种芯片，只有一枚硬币那么大。有时人们也将DSP看作是一门应用技术，称为DSP技术与应用。 DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP 指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。（7）可以并行执行多个操作。（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。二、TDS2812EVMA的介绍 TDS2812EVMA基于TI公司的32位定点TM320F2812 DSP针对自动控制而开发的应用模块，其目的是能为上述领域开发者提供一个快捷，成熟的，高性能的硬件，软件解决方案。* 主处理芯片:TMS320F2812,运行速度为150M；* 工作速度可达 150MIPS;* 片上RAM18k*16bit;* 片上扩展RAM存贮空间64K*16bit；* 自带16路12bitA/D，最大采样速率12.5msps；* 2路的DAC7528转换，10MS，8bit；* 一路UART串行接口，符合RS232标准；* 16路PWM输出；* 一路CAN接口通讯* 片上128*16bitFLASH，自带128位加密位；* 设计有用户可以自定义的开关盒测试指示灯；* 4组标准扩展连接器，为用户进行二次开发提供条件；* 具有IEEE1149.1相兼容的逻辑扫描电路，该电路仅用于测试和仿真；* +12V电源输入，内部+3.3V、+1.8V电源管理；* 4层板设计工艺，工作稳定可靠；* 具有自启动功能设计，可以实现脱机工作； 图2.1TDS2812EVMA实物图 图2.2TDS2812EVMA器件分布图 图2.3TDS2812EVMA板原理框图 表2.4TDS2812EVMA板的接口和功能分类三、设计方案3.1设计目标 通过利用DSP的CPU硬件资源，学习使用2812A DSP的扩展端口控制外围设备的方法，使用其GPIO引脚扩展LED灯并编程实现LED动态显示。3.1.1 实现功能 LED灯1和LED灯3先亮，延时一段时间LED灯2和LED灯4再亮，延时一段时间所有灯全部亮，实现它的一个正向点亮功能；再延时一段时间所有灯全部亮，然后LED2灯和LED灯4亮，最后LED灯1和LED灯3再亮，实现它的一个反向点亮功能；这两个过程一直循环下去。3.2设计原理 TDS2812EVMA板上扩展了一些数据和控制端口，这些端口用来驱动板上的其他外设，下面是所有的外设寄存器列表： 表3.20外扩寄存器列表 TDS2812EVMA板提供了四位的状态显示数码管和四位可读入数字量的开关，这些接口不使用TMS320F2812的芯片管脚实现。下面是显示数码管的寄存器定义和说明： 图3.21LEDR寄存器：地址是0xC0000图例：R：读允许。W：写允许。R/W:读写允许。0：复位值，x:没有固定值 图3.22LEDR寄存器说明3.3硬件设计原理图 图3.3.0总原理图 图3.31发光二极管设计原理图3.4软件设计 开始 初始化DSP时钟，系统初始化 选通发光二极管 正反向点亮发光二极管 适当延时 图3.4程序流程图3.4.1程序清单#include DSP281x_Device.h / DSP281x Headerfile Include File#include DSP281x_Examples.h / DSP281x Examples Include File#include f2812a.h/ 定义指示灯寄存器地址和寄存器类型#define LBDS (*(unsigned int *)0xc0000)/ 子程序接口void Delay(unsigned int nDelay);/ 延时子程序main()unsigned int uLED6=5,10,15,15,10,5;/ 控制字，: 0101B 1010B, 1111B /int i;InitSysCtrl();/ 初始化DSP运行时钟while ( 1 )for ( i=0;i6;i+ )LBDS=uLEDi;/ 正反向顺序送控制字Delay(256);/ 延时 void Delay(unsigned int nDelay)int ii,jj,kk=0;for ( ii=0;iinDelay;ii+ )for ( jj=0;jj512;jj+ )kk+;3.4.2运行结果 LED灯1和LED灯3先亮，延时一段时间LED灯2和LED灯4再亮，延时一段时间所有灯全部亮，实现它的一个正向点亮功能；再延时一段时间所有灯全部亮，然后LED2灯和LED灯4亮，最后LED灯1和LED灯3再亮，实现它的一个反向点亮功能；这两个过程一直循环下去。四、心得体会 心得体会一（张开泉） 这次课程设计的题目是利用GPIO扩展LED 灯动态显示设计。 这次课程设计虽然只有短短的一个星期，但是我觉得自己的收获特别的大，学到了好多书本上学不到的东西。这次课程设计主要遇到的问题是CCS配置方面的问题，由于版本不一样，所以配置起来有点问题，但最后还是解决了。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。这次课程设计大大锻炼了我的动手能力和对知识如何应用到实践的能力，为我今后的毕设还有以后的工作打下了牢固的基础。这次课程设计我也看到了自己存在的不足之处，感觉自己的动手能力还是不太好，我要在最后大学的这段时间好好锻炼自己的动手能力并且多看点这方面的知识，为下学期的毕设做好准备。心得体会二（王朵） 在本次课程设计中，我身为组长，主要负责软件调试部分，课程设计时间虽短，但是通过这次课程设计，我基本熟悉了一种新的集成开发环境-CCS，并且意识到学习新知识的过程也是提升自己学习能力的过程。其次，对TDS510USB仿真器驱动程序的安装以及相应的配置流程也有了一定的了解。从仿真环境的配置，到工程的建立，文件的加载，到程序的仿真，与目标板的链接与调试，整个过程在摸索中逐渐熟悉。身为组长的我，给大家分配各项任务，也让我明白做项目不是一个人的事，每个成员都应积极的参与，尽可能的去发挥每个成员的专长，为整个项目的完成提供保障，在整个项目完成后，大家都能有所收获，这才应该是做项目的真正目的，加强同学之间的交流，用心付出，共同享受带给大家的成功的喜悦。心得体会三（屈豆） 课程设计时间虽短，但是这次我也基本熟悉了一种新的集成开发环境CCS，学习新的知识的过程也是自己学习能力培养与提升的过程。仿真器驱动程序的安装以及相应的配置流程也有了一定的了解。仿真环境的配置，到工程的建立，文件的加载，到程序的仿真，与目标板的链接与调试，整个过程在摸索中逐渐熟悉。对已有程序进行修改，重复相应的过程也能实现预定的功能，做项目不是一个人的事，每个成员都应积极的参与，为整个项目的完成提供保障，团队的协作，尽可能的去发挥每个成员的专长，在整个项目的完成都能有所收获，这才应该是做项目的真正目的，加强同学之间的交流，用心付出，共同享受带给大家的成功的喜悦。从近期来看，可以为我们将要开始的毕业设计做准备，当做是一次练手，争取出色完成毕业设计，为四年的大学交出一份完美的答卷。从长远看，为自己以后的工作也在一定程度的奠定基础，学习能力强了，自己就能比较快的接受新知识，更能适应社会对人的要求。心得体会四（杨柳） 在本次课程设计中，我对DSP这门课程中TMS320F2812芯片有了更深的认识，通过对LED流水灯的实现，了解了其编程及实现的过程，在本组中，我负责用Protel软件制图部分，由于长时间不适用Protel导致制图过程中遇到很多问题，操作较为困难，但通过以前使用过的印象以及自己探索和组员的商讨，最终成功的完成任务。我获益良多，不仅锻炼了自己的动手能力，也在向同学老师请教的过程中学到了不少东西，衷心感谢同学老师的帮助！通过本次课程设计，我最深的感触便是，团结就是力量，多亏各个成员紧密配合，终于完成了整个课程设计。心得体会五（宋阿珍） 为期一周的DSP课程设计结束了，本应感到如释重负的我们心情却更加沉重了，因为通过课程设计可以看出这门课我们大部分人学的是一塌糊涂，或许看到这种结果，在我们看来邵老师应该更加心痛吧，自己辛辛苦苦努力一个学期，学生竟然交出这样的答卷，着实是让人寒心的，所以我们感到非常的惭愧。在课程设计过程中，我们遇到了诸多问题，比如如何配置，如何下载程序，如何编程，如何让led灯按照设定的方案闪烁，我们五个人分工完成各个模块自己的任务，由于时间紧，总共应该三天不到的时间要将dsp软件的所有功能进行了解不太可能，还好在老师的帮助下，拷贝了一些文件和基本操作方法，才得以在短时间内有了一些了解少了很多障碍，这个是在老师的帮助下完成的，在实验中遇到的各种问题，多亏了老手和同学的帮助才得以顺利解决，所以除了特别感谢之外，深知学习一门知识的重要性，别人有不如自己有，通过课程设计，虽然没能对这门课程的各个要点得以理解，