DSP基于2407的最小系统设计

上海电力学院DSP课程系统设计课程设计题目：DSP基于2407的最小系统设计院系：专业年级（班级）：学生姓名：学号：指导教师：2012年6月8日目录前言………………………………………………………...3一．设计要求……………………………………………...3二．设计原理及框图…………………………………...3三．器件说明……………………………………………....4四．设计过程……………………………………………....6五．仿真调试过程……………………………………........10六．设计体会及收获………………………………………11附录I（电路图）…………………………………………..12附录II（PCB图）……………………………………….....13前言数字信号处理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。本次课设的目的是掌握DSP的特点和开发应用技巧，通过具体的电路设计和调试，领会DSP系统的设计要领。培养将DSP应用到工程实践的能力。首先熟悉SP综合试验箱的硬件资料和CCS编译环境，针对试验箱的硬件模块编制应用程序在试验箱上进行调试，进行具有实际应用功能的综合设计，包括硬件设计和相应的应用软件的设计，通过电路的设计、调试，进一步掌握DSP硬件开发技能，强化理论知识的实际工程应用。此次设计的最小系统主要包括TMS320LF2407A、RAM、电源芯片等。一．设计要求1、硬件电路设计，包括TMS320LF2407A基本电路、电源电路、晶振、扩展RAM和LED灯，需要用protel软件完成原理图和PCB的设计；2、软件设计，主要指编写该设计电路的验证程序，在实验箱上运行调试；3、课程设计报告，包括总体设计方案、硬件电路设计和软件设计的具体说明。二．设计原理及框图1.设计原理DSP2407最小系统是整个芯片能正常运行的最基本要求，首先由DSP最小系统的设计包括电源电路，振荡器电路,JTAG接口电路,复位电路等。由于2407内部仅有2K的数据存储空间，不利于调试中程序的加载，所以需要外扩RAM。同时设置LED灯，来检验最小系统工作是否正常。2.框图三．器件说明1.TMS320LF2407A(1).高性能静态CMOS技术，供电电压为3.3V，指令周期为33ns(2)．片内有高达32K字的FLASH程序存储器(3)．2KBSARAM，544字DARAM，外扩64千字的程序ROM，64千字的数据RAM(4)．两个事件管理器EVA和EVB(5)．可扩展外部存储器总共192K字空间：64K程序存储空间，64K字数据存储器空间，64K字I/O寻址空间(6)．0看门狗定时模块(7)．10位A/D转换器(8)．控制局域网络CAN模块(9)．串行通信接口SCI模块(10)．16位串行外设SPI接口模块(11)．基于锁相环PLL的时钟发生器(12)．高达40个可单独编程或复用的通用I/O引脚(13)．5个外部中断(14)．电源管理包括3种低功耗模式，能独立地将外设器件转入低功耗工作模式CPUTMS320LF2407A复位电路LEDPLL锁相环电路滤波电路JATG仿真接口电源模块滤波电路RAM存储模块2.RAM(1)．64K，16位静态RAM(2)．高速转换时间：8、10、12、15ns(3).CMOS低功耗管理(4)．TTL可共存界面(5)．3.3V供电(6)．完全静态管理：无时钟或刷新要求(7)．三种输出状态，高位、低位数据控制A151A142A133A124A115/CE6D07D18D29D310VCC11GND12D413D514D615D716/WE17A1018A919A820A721NC22NC23A624A525A426A327NC28D829D930D1031D1132VCC33GND34D1235D1336D1437D1538/BLE39/BHE40/OE41A242A143A044IS6ILV6416U43.TPS7333QTPS7333Q是一款电压转换芯片，它的输出电压为3.3V，其特点如下：1．TPS7333Q克服了常规LDO稳压器的弊端，它具有非常低的静态电流，即使对于变化较大的负载，静态电流可以保持稳定2．具有关断特性3．具有输入和输出电容的选择12345678P8TPS7333Q4.JTAGTMS1TRST2TDI3GND4VCC5GND6TDO7GND8TCK9GND10TCK11GND12EMU013EMU114JTAGU6四．设计过程1.电源电路设计高稳定的电源对DSP系统的高性能运行有重要意义。由于最小系统耗电不高，因此设计一个简单的稳压电路即可。+5VTRST3.3VGND100pFC3100pFC410uFC210mHL112345678P8TPS7333Q2.锁相环电路设计本设计采用外部时钟电路，由于TMS320LF2407A的最高运行频率为40MHZ，所以当使用10MHZ外部时钟时，通过设置SCSR1的11—9位为111即可获得最佳性能。使用外部时钟时，PLL还有一个锁相环滤波电路，用于将时钟电路的抖动降到最低。0.68uFC511R310.015uFC6PLLF2PLLF3.晶体振荡电路为节约成本，通常使用片内振荡电路，与无源晶体、起振电容一起连接成三点式振荡器来产生稳定时钟。连接起振电容是为了保证正常的起振，对振荡频率的影响极小。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。22pFC9Cap22pFC8Cap1210MHZXTALGNDXTAL2CLKIN4.JTAG电路JTAG是JOINTTESTACTIONGPOUP的简称，是一种国际标准测试协议。标准的JTAG接口是4线——TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG的工作原理可以归结为：在器件内部定义一个TAP(teSTAccessPort，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试和调试。JTAG接口用于连接DSP系统板和仿真器，实现仿真器DSP访问，JTAG的接口必须和仿真器的接口一致，否则将无法连接上仿真器。EMUO和EMUI要上拉到DSP的电源其连接图如下：TMS1TRST2TDI3GND4VCC5GND6TDO7GND8TCK9GND10TCK11GND12EMU013EMU114JTAGU6EMU1TRSTTMSTDI3.3VTDOTCKTCKEMU010KR34Res210KR35Res23.3V5.指示灯电路通过2407与LED灯连接，然后用软件控制灯的亮灭来检验最小系统是否能正常工作。每个LED灯分别于试验箱上各灯的位置对应。6.复位电路设计TMS320LF2407A内部带有复位电路，因此可以直接RS复位引脚外面接一个上拉电阻即可，这对于简化外围电路，减少电路板尺寸很有用处，但是为了调试方便经常采用手动复位电路S1SW-PB1KR32VCCRS7.RAM电路设计A151A142A133A124A115/CE6D07D18D29D310VCC11GND12D413D514D615D716/WE17A1018A919A820A721NC22NC23A624A525A426A327NC28D829D930D1031D1132VCC33GND34D1235D1336D1437D1538/BLE39/BHE40/OE41A242A143A044IS6ILV6416U4A0A10A2RDGNDGNDD15D14D13D12GND3.3VD11D10D9D8A3A4A5A6PSA14A13A12A11CED0D1D2D33.3VGNDD4D5D6D7WEA10A9A8A7DSP_A00—DSP_A15直接与DSP的16跟地址线相连，DSP_D00-DSP_D15直接与DSP的16根数据线相连，RD直接与DSP的读选择引脚RD相连，WE直接与dsp的写使能引脚WE相连PS直接与DSP的程序处理器选择引脚PS相连，DS直接与DSP的数据存储器选择引脚DS相连，Mp/MC直接与DSP的微处理器/微控制器方式选择引脚相连8.滤波电路由于DSP芯片内部各元件的影响，需要对电源电路及锁相环电路进行较高要求的滤波，通过多个电容并联来获得大，容量低内阻和好的高频特性。103pFCL2103pFCL3103pFCL4103pFCL5103pFCL6103pFCL13.3VGND五．仿真调试过程测试最小系统是否成功有以下四个步骤：1．上电后，检测3.3V电压时候正常，如果正常，进入下一步；否则，检查电源部分电路2．上电后，直接测量CLKOUT引脚，查看是否有时钟信号输出，以及时钟信号的频率时候和设置一样。若CLKOUT信号正确，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，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DSP中运行，查看运行结果调试程序：#include2407c.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoidinlinedisable(){asm(setcINTM);//屏蔽所有中断}intinitial()//初始化{asm(setcSXM);//抑制符号扩展位asm(clrcOVM);//累加器中结果正常溢出asm(clrcCNF);//BO被配置为数据存储空间*SCSR1=0X81FE;//CLKIN=10MHZ，CLKOUT=4*CLKIN=40MHA*WDCR=0X0E8;//禁止看门狗*IMR=0x0000;//禁止所有中断*IFR=0xFFFF;//清除所有中断标志*MCRA=*MCRA&0X0000;//PA，PB端口为一般I/O口*MCRC=*MCRC&0X0000;//PE，PF端口为一般I/O口*PADATDIR=*PADATDIR|0xFF00;//PA口设定为输出*PBDATDIR=*PBDATDIR&0xFF00;//屏蔽PB端口各位*PEDATDIR=*PEDATDIR&0xFF00;//屏蔽PE端口各位}voiddelay(unsignedintpp)//延迟程序{unsignedinti,t,j;j=pp;for(t=0;tj;t++){for(i=0;i40;i++);//1us}}main(){uinti=0,flag=0,m=1,n=1,k=0;disable();initial();while(1){*PEDATDIR=*PEDATDIR|0xFF1C;//E2，E3，E4亮*PADATDIR=*PADATDIR|0xFF30;//A4，A5亮*PBDATDIR=*PBDATDIR|0xFF86;//B1，B2，B7亮delay(6000);*PEDATDIR=*PEDATDIR&0xFF00;//E2，E3，E4灭*PADATDIR=*PADATDIR&0xFF00;//A4，A5灭*PBDATDIR=*PBDATDIR&0xFF00;//B1，B2，B7灭delay(6000);*PEDATDIR=*PEDATDIR|0xFF04;//E2delay(6000);*PEDATDIR=*PEDATDIR|0xFF10;//E4delay(6000);*PBDATDIR=*PBDATDIR|0xFF80;//B7delay(6000);*PBDATDIR=*PBDATDIR|0xFF02;//B1delay(6000);*PADATDIR=*PADATDIR|0xFF20;//A5delay(6000);*PADATDIR=*PADATDIR|0xFF10;//A4delay(6000);*PEDATDIR=*PEDATDIR|0xFF08;//E3delay(6000);*PBDATDIR=*PBDATDIR|0xFF04;//B2dela