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电气信息工程学院DSP技术与综合训练实验报告班级13通信2姓名宋隆明学号2013312202指导老师倪福银刘舒祺2016年09月企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告1目录序言.............................................................................................................2第一章DSP技术概述.......................................................................41.1.课程目的意义....................................................................41.2.DSP系统设计的方法与步骤.............................................41.3.DSP前沿技术及其应用.....................................................6第二章DSP硬件部分设计...............................................................72.1.硬件设计任务....................................................................72.2.总体方案设计....................................................................72.3.选用芯片介绍及其模块电路原理图设计........................72.4.其它电路原理图设计........................................................82.5.PCB布线设计...................................................................142.6.硬件设计小结..................................................................15第三章DSP软件部分设计.............................................................163.1.软件设计任务.....................................错误!未定义书签。3.2.软件设计流程图.................................错误!未定义书签。3.3.实验步骤.............................................错误!未定义书签。3.4.实验结果.............................................错误!未定义书签。第四章设计小结............................................................................20附录..................................................................................................21企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告2序言DSP一方面是DigitalSignalProcessing的缩写,意思是数字信号处理,就是指数字信号理论研究。DSP另一方面是DigitalSignalProcessor,意思是数字信号处理器,就是用来完成数字信号处理的器件。数字信号处理(DigitalSignalProcessing,简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。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。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号的方法,这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里,数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。数字信号处理是以众多学科为理论基础的,它所涉及的范围极其广泛。例如,在数学领域,微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具,与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科,如人工智能、模式识别、神经网络等,都与数字信号处理密不可分。可以说,数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。最初的DSP器件只是被设计成用以完成复杂数字信号处理的算法。DSP器件紧随着数字信号理论的发展而不断发展。在20世纪60年代,数字信号处理技术才刚刚起步。60年代中期以后,快速傅里叶算法的出现及大规模集成电路的发展大大促进了DSP技术与器件的飞速发展。DSP器件的发展大致可分为三个阶段:(1)1980年前后的雏形阶段。(2)1990年前后的成熟阶段。(3)2000年之后的完善阶段在设计DSP系统之前,首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求,通常可用数据流程图、数学运算序列、正式的符号或自然语言来描述。第二步是根据系统的要求进行高级语言的模拟。在完成第二步之后,接下来就可以设计实时DSP系统,实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。DSP硬件和软件设计完成后,就需要进行硬件和软件的企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告3调试。软件的调试一般借助于DSP开发工具,如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。系统的软件和硬件分别调试完成后,就可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。当然,DSP系统的开发,特别是软件开发是一个需要反复进行的过程,虽然通过算法模拟基本上可以知道实时系统的性能,但实际上模拟环境不可能做到与实时系统环境完全一致,而且将模拟算法移植到实时系统时必须考虑算法是否能够实时运行的问题。如果算法运算量太大不能在硬件上实时运行,则必须重新修改或简化算法。DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时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,设计DSP应用系统,选择DSP芯片是非常重要的一个环节。只有选定了DSP芯片,才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。总的来说,DSP芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。不同的DSP应用系统由于应用场合、应用目的等不尽相同,对DSP芯片的选择也是不同的。企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告4第一章DSP技术概述1.1.课程目的意义本课程是一门以实践为主的技术类专业选修课,课程的教学目的是使学生了解DSP及DSP控制器的发展过程及其特点,使学生较熟练地在硬件上掌握DSP及DSP硬件器的结构、各部件基本工作原理,在软件上掌握DSP的指令系统、程序设计方法,学会TMS320系列中1至2种DSP芯片的基本使用方法,并能重点利用DSP及DSP控制器设计典型的应用系统,为今后从事相关设计与研究打下基础。1.2.DSP系统设计的方法与步骤下图为一个典型DSP系统图1-2DSP系统流程图先将输入的模拟信号进行带限滤波和抽样,在进行A/D变换,将信号变换成数字比特流,经DSP芯片处理后的数值样值,再经D/A变换成模拟样值之后再进行内插和平滑滤波即可得到连续的模拟信号输出。根据奈奎斯特抽样定理,为保证信息不丢失,抽样频率至少是输入带限信号最高频率的两倍,其中抗混叠滤波的作用,就是将输入的模拟信号中高于折叠频率的分量滤除,以防止信号频谱出现混叠/DSP芯片是系统的关键。1.2.1总体方案设计在进行DSP系统设计之前首先应给出明确的设计任务,给出设计任务书。在设计任务书中应将系统要达到的功能描述准确、清楚;描述的方式可以是人工语言,也可以是流程图或算法描述。之后将设计任务书转化为量化的技术指标。抗混叠滤波A/DDSP芯片D/A平滑滤波输入输出企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告5下图为DSP应用系统设计的一般步骤:图1-3DSP应用系统设计(1)软件设计阶段软件变成步骤如下:1)用C语言、汇编语言或者两种变成语言混合编写程序,再把它们分别转换成DSP的汇编语言并送到汇编语言汇编器进行汇编,生成目标文件.2)将目标文件送入连接器进行连接,得到可执行文件.3)将克制性文件掉如到调试器进行调试,检查运行结果是否正确.如果着呢宫阙进入下一步;如果不正确则返回第一步.4)进行代码转换将代码写入EEPROM,并脱离仿真器进行程序,检查结果是否正确。如果不正确,返回上一步;如果正确,进入下一步。5)软件调试,软件调试借助DSP开发工具,如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。(2)硬件设计阶段硬件件变成步骤如下:1)设计硬件实现方案硬件实现方案是指根据性能指标、工期、成本等,确定最优硬件实现方案,并画出硬件系统框图。2)器件的选型除选择DSP芯片外,一般还要考虑选择A/D、D/A、内存、电源、逻辑控制、通信、人机接口、总线等基本部件。DSP应用定义系统性能指标选择DSP芯片软件编程硬件设计软件调试硬件调试系统集成系统测试和调试企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告63)原理图设计硬件设计阶段原理图设计是关键。在原理图设计时必须清楚了解器件的使用和系统的开发,对于关键环节要做仿真。4)PCB板设计PCB设计要求DSP系统设计人员既要熟悉系统工作原理,又要清楚布线工艺和系统结构设计。5)软、硬件调试在采用硬件仿真器进行调试时,如果没有仿真器、且系统不复杂,则可借助一般的工具进行调试。(3)系统集成系统的软、硬件设计分别调试完成之后,进行系统集成。系统集成是将软、硬件结合起来,并组合成样机,在实际系统中运行,进行系统测试。1.3.DSP前沿技术及其应用通过对DSP技术的不断发展和改进,数字信号处理器的内核结构进一步改善,多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)逐渐在新的高性能处理器中将占主导地位,如AnalogDevices的ADSP-2116x。未来DSP技术发展趋势主要体现在一下几个方面:1.DSP和微处理器的融合2.DSP和高档CPU的融合3.DSP和SOC的融合4.DSP和FPGA的融合企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告7第二章DSP硬件部分设计2.1.硬件设计任务DSP最小系统是由满足DSP运行的最小硬件组成,包括电源电路,复位电路,时钟电路,JTAG接口电路,电平转换电路等。具体设计的DSP芯片设计最小系统要求如下:要求:1.DSP芯片选择TMS320VC5509。外设扩展部分:(1)液晶LCD1602(TMS320VC5509)(2)扩展1片SDRAM芯片HY57V641620(3)扩展1个SD卡接口电路(4)扩展1个USB接口电路2.提高部分:在必选题的基础上,可多加其它选题的外设功能。3.请运用Protel或者其他软件完成最小系统的schematic原理图及PCB布线图。4.设计完成,根据规范格式撰写设计报告,并附上布线3D效果截图,器件物料表BOM等。2.2.总体方案设计TMS320VC5509电源电路时钟电路复位电路JTAG接口LCD1602接口SDRAM接口SD卡接口USB接口图2-1DSP总系统框图2.3.选用芯片介绍及其模块电路原理图设计企业学习Ⅱ-2(DSP技术及应用综合训练)报告8主芯片为TMS320VC5509,引脚图如下:图2-2TMS320VC5509引脚图2.4.其它电路原理图设计1电源模块C55x数字信号处理器电源包括内核电源和外部接口电源,
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