《DSP技术与应用》课程设计报告-基于C5402的DSP最小系统设计.doc

摘要 基于 DSP 的系统设计过程中 最小系统的设计是整个系统设计的第一步 系统设计 总是从最小系统开始 逐步向系统应用扩展 最终实现以 DSP 为核心的大系统的设计 因此 最小系统设计是 DSP 系统设计的关键 DSP 最小系统设计包括 DSP 电源设计 和地线的设计 JPTG 仿真口的设计 复位和时钟电路的设计 上拉和下拉引脚的设 计等 DSP 的典型应用于网络 无线通信家电 另外还有虚拟现实 噪声对消技术 电 机控制 图像处理等等 可以说 DSP 是现代信息产业的重要基石 它在网络时代的地 位与 CPU 在 PC 时代的地位是一样的 它是信息产业的重要基石 具有高速 专门为 运算密集型而设计 目前速度已达到 亿次每秒 高可靠性 也就是高重复性 例 如雷达滤波器 性价比高等特点 关键词 复位电路 时钟电路 JPTG 仿真口 电源 TMS3205402 目录目录 1 设计目的设计目的 1 2 我的设计模块我的设计模块 1 2 1 TM320C5402 1 2 2 JTAG 仿真接口的连接仿真接口的连接 2 2 3 引脚和测试信号引脚和测试信号 3 3 最小系统的测试最小系统的测试 4 4 C5402 DSP 最小系统最小系统 PROTEL 图 部分 图 部分 5 总总 结结 7 参考文献参考文献 8 DSP 系统开发与应用工程实习报告 1 1 设计目的设计目的 理解 DSP 系统开发的基本思路及方法 学习软硬件开发过程及资料收集与整理 学会撰写课程设计报告 学会对所学知识进行总结与提高 复习 C 语言的使用理解 C54XX 汇编语言指令集 2 我的设计模块我的设计模块 2 1 TM320C5402 TMS320VC5402 是 C5000 系列中性价比较高的一颗芯片 独特的 6 总线哈佛结构 使 其能够 6 条流水线同时工作 工作频率达到 100MHz VC5402 除了使用 VC54x 系列中 常用的通用 I O 口 GeneralPurposeI O 简称 GPIO 外 还为用户提供了多个可选的 GPIO HPI 8 和 McBSP TMS320VC5402 简称 VC5402 是 TI 公司的 C54X 家族的成员之一 它是基于 先进的改进哈佛结构的 16 位定点 DSP 拥有一条程序总线和 3 条数据总线 片内集 成有一个具有高度并行性的算术逻辑单元 ALU 专有硬件逻辑 片内存储器和片内 外设等几部分 TMS320VC5402 的引脚图如图 1 1 所示 图 2 1 TMS320VC5402 引脚图 C54x 的 CPU 结构包括 40 比特的 ALU 其输入来 16 比特立即数 16 比特来自数据 DSP 系统开发与应用工程实习报告 2 存储器的数据 暂时存储器 T 中的 16 比特数 数据存储器中两 16 比特字 数据存 储器 32 比特字 累加器中 40 比特字 2 个 40 比特的累加器 分为三个部分 保护位 39 32 比特 高位字 31 16 比特 低位字 15 0 比特 桶型移位器 可产生 0 到 31 比特的左移或 0 到 16 比特的右移 17 17 比特的乘法器 40 比特的加法 器 比较选择和存储单元 CSSU 数据地址产生器 DA2 GEN 程序地址产生器 PA GEN C54x 的片内外设包括 通用 I O 引脚 XF 和 两个定时器 Timer0 和 Timer1 片 内锁相环 PLL 8 比特 HPI 口 多通道缓冲存串口 McBSP 可编程等待状态产生器 可 编程 bank2 switching 模块 外部总线接口 IEEE1149 1 标准 J TA G 口 TMS320VC5402 100 的一种型号 最高频率 10 一般 5016bit 片内 ROM 16 K 16 个 DMA 通道 2 部程序空间可扩展到 1M 16bit 1 个 40 位的算术逻辑单元 2 个 40 位的累加器 2 个 40 位的专用加法器 1 个 17 17 的并行乘法器 1 个 40 位的 桶形移位器 8 个辅助寄存器和 1 个软件栈 内部集成 Viterbi 加速器 用于提高 Viterbi 编译码的速度 可工作在三种低功耗方式 IDL E1 I2 DL E2 IDL E3 1192 K WORD 寻址空间 64 KW 程序空间 64 KW 数据空间 64 KW I O 空 间 某些型号的程序空间可扩展到 8M WORD 片内存储区可灵活配置为程序 数据存储器 多种复用外设 McBSP HPI GPIO TDM DMA Timer PLL 双电源供电 提供 PGE 和 B GA 两种形式的封装 2 2 JTAG 仿真接口的连接仿真接口的连接 JTAG Joint Test Action Group 仿真测试引脚接口 用于连接最小系统板和仿真 器 实现仿真器对 DSP 的访问 JTAG 接口的连接需要和仿真器上的接口一致 不论 什么型号的仿真器 其 JTAG 接口都必须满足 IEEE 1149 1 的标准 满足 IEEE 1149 1 标准的 14 脚 JTAG 接口如图 2 2 所示 图 2 2 14 脚仿真口引脚 DSP 系统开发与应用工程实习报告 3 各个引脚的含义请参照 DSP 的引脚说明 一般情况下 最小系统板需要引出双排 的 14 脚插针和图 2 2 中的一致 在大多数情况下 如果系统板和仿真器之间的连接 电缆不超过 6inch 就可以采用如图 2 3 所示的接法 这里需要注意的是 其中 DSP 的 EMU0 和 EMU1 引脚都需要上拉电阻 推荐阻值为 4 7k或者 10k 图 2 3 小于 6inch 的 JTAG 连接方法 如果 DSP 和仿真器之间的连接电缆超过 6inch 则必须采用图 2 4 所示的接法 在数据传输 引脚加上驱动 图 2 4 大于 6inch 的 JTAG 连接方法 如果系统板上有多个 DSP 则多个 DSP 之间的 JTAG 接口采用菊花链的方式连接在一起 接 法如图 2 5 所示 图 2 5 多个 DSP 的 JTAG 连接方法 DSP 系统开发与应用工程实习报告 4 2 3 引脚和测试信号引脚和测试信号 1 上拉电阻或者下拉引脚 DSP 芯片的有些引脚必须接 4 7k 的上拉电阻 不同型号的芯片这些 引脚有所不同 一般情况下这些引脚包括 未使用的中断信号 READY 数据准备好输入引脚 保持输入引脚 EMU0 仿真中断引脚 0 EMU1 仿真中断引脚 1 所有的 XBUS 总线的数据 引脚 一些保留未使用的 RSV 引脚等 2 信号灯 系统板上可加入信号灯 用于指示最小系统的电源情况 当电源指示灯出现异常情况 时可及时断电 以保护电路不被损坏 信号指示灯一般有 5V 的电源指示灯 电路 板供电正常 电压转换输出 3 3V 指示灯 I O 供电正常 电压转换输出 1 8V 或 1 5V 指示灯 核供电正常 以及其他信号指示灯 3 测试孔 C54x 芯片的 BGA 封装使得焊接好 DSP 后 无法检测到每个引脚的状态 为此必须将一 些可能需要测试的引脚通过连线引出 同时也可以将设计时不能确定的引脚引出 以 确保在以后的改动中可以直接从这些测试孔跳线 3 最小系统的测试最小系统的测试 检测最小系统设计是否成功有以下 4 个步骤 1 上电后 检测 3 3V 和 1 8V 或 1 5V 电压是否正常 如果正常 则进入下一步 否则检查电源部 分电路 2 上电后 直接测量 CLKOUT0 和 CLKOUT1 引脚 查看是否有时钟信号输出 以及时钟信号的 频率是否和设置的一样 若 CLKOUT 信号正确 则进入下一步 否则检查时钟和复位信号 3 连接好仿真器 查看是否能打开仿真软件 CCS 如果可以打开 CCS 则进入下一步 否则检查 JTAG 接口电路和上拉电阻 4 通过 DSP 下载程序到 DSP 中运行 查看运行结果 下面试一个测试最小程序 mmregs 定义存储器映像寄存器 begin ssbx XF XF 引脚置高 nop 空操作等待 rpt 800 将下一条指令重复 801 次 nop 空操作等待 rpt 800 将下一条指令重复 801 次 nop 空操作等待 rsbx XF XF 引脚置低 nop 空操作等待 DSP 系统开发与应用工程实习报告 5 rpt 800 下面一条指令重复 801 次 nop 空操作等待 rpt 800 下面以条指令重复 801 次 nop 空指令等待 b begin 无条件跳转到 begin end 程序代码结束 配置文件如下 MEMORY PAGE 0 PARAM org 0080h len 1780h PAGE 1 DARAM org 0080h len 1080h SECTIONS text PARAM PAGE 0 bss DARAM PAGE 1 data DARAM PAGE 1 4 4 C5402C5402 DSPDSP 最小系统最小系统 PROTELPROTEL 图 部分 图 部分 DSP 系统开发与应用工程实习报告 6 图 4 1 我画的最小系统部分 该 PROTEL 图是整个最小系统中我负责画的部分 其余部分由小组其他成员完成 DSP 系统开发与应用工程实习报告 7 总结 本学期我们开设了 TMS320C54XX DSP 这门学科我觉得很难 但却十分重要 而且都是理论方面的指示 所以必须学好它 正所谓 纸上谈兵终觉浅 觉知此事要 躬行 学习任何知识 仅从理论上去求知 而不去实践 探索是不够的 所以课程 设计是身份必要的 DSP 是运算密集型处理器 是为了高速运算而存在 单片机是事务型处理器 是 为了处理事务而存在 DSP 中的中断比单片机中要少很多 例如 手机 现在的手机 都有单片机的核 ARM 和 DSP 的核 RM 主要用来控制键盘 DSP 的核主要是做语音的 压缩和解压 无线信道的调制和解调 在这次课程设计过程中 我也遇到了很多问题 对系统的设计以前就没有接触过 对芯片也不了解 后来在网上找到了他们的资料 才有了一些了解 发现他们是很实 用的 真是受益匪浅啊 还有就是 我是我们组的组长 在给组员分配任务的时候可 以说是绞尽脑汁 因为能给别人分配任务 首先要对别人做的部分有一定的了解 这 就造成了工作量的加大 不过 在此过程中 我也确实比别人多学到了很多知识 看 来适当的压力也是动力能推动我前进 总之 在这次课程设计中我学到了很多 给我很多专业知识以及专业技能上的提 升 同时又是一门讲道课 一门辩思课 给了我许多道 给了我很多思 给了我莫大 的空间 这些让我一生受用 我对走硬件这条路充满了信心 一定要一步一个脚印 踏踏实实学习工作 创造 属于我的智慧的结晶 在此 感谢指导老师对于我在课程设计期间的耐心指导 尤其 是加深了我对中断向量文件 在此我表示真诚的感谢 同时在此我也对 王翔同学 叶洪同学对我的帮助表示真诚的感谢 DSP 系统开发与应用工程实习报告 8 参考文献 1 李利等 DSP 原理及应用 北京 中国水利水电出版社 2002 2 张勇 C C 语言硬件程序设计 西安 西安电子科技大学出版社 2007 3 邹彦 DSP 原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 2005 4 张雄伟 DSP 集成开发与应用实例 北京 电子工业出版社 2007 5 汪安民 TM320C54XX DSP 实用技术 北京 清华大学出版社 2006 指导教师评语指导教师评语 学号1071306108姓名董鑫班级计算机 1073 班 选题 名称 基于 C5402 的 DSP 最小系统设计 序号评价内容 权重 得分 1考勤记录 学习态度 工作作风与表现 5 2 自学情况 上网检索机时数 文献阅读情况 笔记 10 3 论文选题是否先进 是否具有前沿性或前瞻性 5 4 成果验收 是否完成设计任务 能否运行 可操作性 如何等 20 5 报告的格式规范程度 是否图文并茂 语言规 范及流畅程度 主题是否鲜明 重心是否突出 论述是否充分 结论是否正确 是否提出了自 己的独到见解 30 6文献引用是否合理 充分 真实 5 7 答辩情况 自我陈述 回答问题的正确性 用语准确 性 逻辑思维 是否具有独到见解等 25 合计 指导教师 签章 年 月 日 tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgq