dsp课程设计报告

DSP课程设计总结（2014-2015学年第2学期）题目：数据采集处理和控制系统设计专业班级：电子1202学生姓名：李茹学号：12052203指导教师：李莉设计成绩：2015年7月目录一设计目的............................................................................................1二系统分析............................................................................................11.1设计要求......................................................................................11.2主要任务......................................................................................1三硬件设计............................................................................................23.1硬件总体结构............................................................................23.2DSP模块设计.............................................................................43.3电源模块设计............................................................................63.4时钟模块设计............................................................................63.5存储器模块设计.......................................................................7四软件设计..........................................................................................94.1软件总体流程...........................................................................94.2核心模块及实现代码...............................................................9五课程设计总结................................................................................29六参考文献........................................................................................291一设计目的此设计结合硬件、软件得到一个基于TMS320VC5416芯片，能完成数据采集、频谱分析、滤波、LCD显示的DSP系统。以此加强了对DSP功能的认识，复习了AltiumDesigner软件的使用方法。并在此基础上利用CCS软件编程实现A/D采集，FFT变换处理，低通滤波，显示滤波成分等功能的完整的小型数字处理系统。二系统分析1.1设计要求(1)硬件设计要求设计一个功能完备的，能够独立运行的精简DSP硬件系统，使用AltiumDesigner绘制出系统原理图和PCB图。(2)软件设计要求利用实验箱的模拟信号产生单元产生不同频率的信号，或者产生两个频率的信号叠加。在DSP中采集信号，并且对信号进行频谱分析，滤波等。通过串口命令选择算法功能，将计算的信号频率或者滤波后的信号频率在LCD上显示。1.2主要任务（1）DSP硬件系统设计设计DSP基本结构并绘制单片机最小系统原理图和PCB图。（2）数据采集处理和控制系统设计利用CCS软件编程实现数据采集x(n)→对数据FFT处理、分析频率成分→根据频率成分设计FIR低通滤波器h(n)→卷积x(n)*h(n)=y(n)得到滤波之后的信号→分析滤波之后y(n)的频率成分→LCD显示高频，低频和滤波器的截止频率。2三硬件设计3.1硬件总体结构1图1硬件总体结构本次实验使用TMS320VC5416芯片作为主芯片。外围电路包括：电源、复位电路、时钟发生器（外接晶振或外接晶体）、、外部存储器FLASH、仿真接口电路JTAG、外部中断（不用：上拉）、I/O（不用：输出悬空，输入上拉）与主机通信的并行接口HPI（不用：悬空）。（1）原理图设计图2单片机最小系统原理图READYRSDSP_R/WX2/CLKIN电源复位电路JTAG晶振FLASHWROED0-D15A0-A193（2）PCB板设计图3PCB图（1）图4PCB图（2）4如图所示，由于其右上部分地址线和数据线较多，铺铜不方便，所以Vcore层分布在TM320VC5416芯片的左下部分。+3.3V为顶层红色部分，GND为底层蓝色部分。3.2DSP模块设计图5DSP模块（1）上图为TMS320VC5416芯片的设计，该芯片不用的输入引脚要拉高，输出引脚悬空。①本设计用到了该芯片的数据信号线，初始化、中断和复位线，部分存储器控制信号线，部分振荡器/定时信号线，串口信号线，电源引脚线和JTAG测试引脚线。②主CPU每个电源管脚旁边都有一个0.1uF的去耦电容，去耦电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。③CLKMOD1、CLKMOD2、CLKMOD3分别接1、1、0，表示锁相环一倍频5图6DSP模块（2）图6DSP模块（3）63.3电源模块设计图7电源模块73HD316为DC-DC转换芯片，将+5V电压转换成Vcore和+3.3V电压，电源和地之间要接滤波电容。Vcore为内核电压，+3.3V为外设电压，这样可以减小功耗。3.4时钟模块设计图8时钟模块10MHZ晶振的输出接到TM320VC5416芯片的X2/CLKIN管脚，芯片的X1悬空，即使用外部晶振。73.5存储器模块设计图9存储器模块存储器的数据线和地址线分别接CPU的数据线和地址线。DSP控制信号R/W_L接FLASH的WE_L和OE表示DSP向FLASH写和从FLASH读有效。当DSP从FLASH读时，DSP输出高电平，但FLASH的OE为低有效，应接一个非门。83.6复位电路设计图10复位电路如图所示有两种复位方法：（1）上电复位，利用RC的延迟特性，刚开始上电，由于电容电压不能突变，RESET处为低，直到电容充电完毕，变高，实现复位；（2）手动复位，S1闭合，电容放电，电平变低，断开，电容充电过程与上电复位相同，实现复位。发光二极管用来表示DSP的工作状态三个电源是否正常工作。3.7仿真接口电路设计图11仿真接口电路9JTAG仿真接口，用于将外部的程序、数据导入DSP内部，完成运算处理。是外部存储器与DSP的一个媒介。四软件设计4.1软件总体流程4.2核心模块及实现代码（1）主要代码//------------------头文件--------------------------------------#includeDspRegDefine.h//VC5402寄存器定义#includestdio.h//输入输出接口定义#includemath.h//数学计算定义//---------------------------------------------------------------/*******************宏定义****************************************************************************/系统各模块初始化A/D采样对采样信号进行FFT运算，并求两频率值设计FIR低通滤波器调用卷积算法对信号进行处理LCD显示频率值返回第二步10#defineUCHARunsignedchar#defineUINT16unsignedint#defineUINT32unsignedlong#defineTRUE1#defineFALSE0#defineLength256//FFT的点数//---------------------------------------------------------------//---------------LCD指令-----------------------------//基本指令集RE=0#defineCLEAR0x0001//清除显示#defineRESAC0x0002//位址歸位#defineSETPOINT0x0006//進入點設定,游標右移,DDRAM位址計數器（AC）加1#defineCURSOR0x000F//整體顯示,游標顯示,游標位置反白#defineMCURSOR0x0014//游標向右移動,AC=AC+1#defineFUCSET0x0030//功能設定,BITMPU控制界面,基本指令集,默认设置#defineCGRAMAC0x0040//設定CGRAM位址#defineDDRAMAC0x0080//設定DDRAM位址//第一行AC範圍為80H..8FH//第二行AC範圍為90H..9FH//第三行AC範圍為A0H..AFH//第四行AC範圍為B0H..BFH//#defineREADBFRS=0,RW=1,DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0//BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0//讀取忙碌旗標（BF）和位址//就是读取指令寄存器，PORT8006，BF=1，表示LCD忙碌//#defineWRITERAMRS=1,RW=0,DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0//D7D6D5D4D3D2D1D0//寫入資料到RAM//就是写数据寄存器：PORT8005//#defineREADRAMRS=1,RW=1,DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0//D7D6D5D4D3D2D1D0//讀取RAM的值//就是从数据寄存器讀取資料,PORT8007//擴充指令集RE=1#defineIDLE0x01//待命模式#defineCGRAMSET0x02//捲動位址或RAM位址選擇#defineREVERSE0x04//反白選擇#defineSLEEP0x0c//脫離睡眠模式#defineEFUCSET0x66//擴充功能設定，8BITMPU控制界面，為擴充指令集動作，繪圖顯示ON11#defineSISA0x40//設定IRAM位址或捲動位址#defineSETGDRAM0x80//設定繪圖RAM位址//---------------------------------------------------------/*端口定义*///---------------------------------------------------------ioportUINT16port8002;//定义输出AD端口为0x8002;ioportUINT16port8004;//写指令寄存器ioportUINT16port8005;//写数据寄存器ioportUINT16port8006;//读指令寄存器ioportUINT16port8007;//读数据寄存