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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。
目前，某种形式的DSP安装在从自动应答电话机到洗衣机等各种产品的中心部位，很容易使人忘记这场变革就发生在最近。
直到最近，通用微控制器和DSP芯片之间的巨大差别还使许多嵌入式系统工程师觉得：
数字信号处理是门困难的学科。
这种感觉来源于第一代DSP的架构和编程要求，这一代DSP往往设计用来实现数字滤波器。
不过，在卷入DSP对比微控制器的争论之前，你也许要问，为什么使用数字滤波器？
DSP还适合于别的什么领域？
使用数字滤波的经典理由是，你可以实现线性相位FIR（有限脉冲响应）滤波器，它保持了音频处理等应用中的信号保真度。
当你正在尝试处理传感器信号时，避免由于不相等的组延迟（由非线性相位-频率响应特性引起）导致的信号失真可能也是很关键的。
正如任何已经尝试过的人所知道的那样，用模拟技术制造线性相位滤波器几乎是不可能的，相比之下，DSP和软件滤波器工具箱使这种实现不费吹灰之力。
假如你使用针对控制系统建模的仿真工具，你一定知道来自Mathworks的Matlab和Simulink等工具也可以建立DSP算法的模型，并自动生成代码，你可以把这些代码移植到各种硬件目标。
不过，数字信号处理的能力其实起始于滤波器应用。
例如，软件工具也可以毫不费力地实现FFT（快速傅里叶变换）。
然后，你可以对连续时间信号的快照做频率分析。
假如你有很多传感器输出要处理，以得到关键的实时控制响应，那么DSP通常是惟一的答案。
第一章DSP技术概述
1.1课程设计的目的和意义
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我们了解DSP及DSP控制器的发展过程及其特点，使我们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坚实的基础。
1.2DSP系统设计的方法与步骤
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。
下图为DSP应用系统设计的一般步骤：
图1.2.1DSP系统一般设计流程图
第一步明确任务
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。
第二步算法仿真
一般来说，为了实现系统的最终目标，需要对输入的信号进行适当的处理，而处理方法的不同会导致不同的系统性能，要得到最佳的系统性能，就必须在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法，因此这一步也称算法模拟阶段。
例如，语音压缩编码算法就是要在确定的压缩比条件下，获得最佳的合成语音。
算法模拟所用的输入数据是实际信号经采集而获得的，通常以计算机文件的形式存储为数据文件。
如语音压缩编码算法模拟时所用的语音信号就是实际采集而获得并存储为计算机文件形式的语音数据文件。
有些算法模拟时所用的输入数据并不一定要是实际采集的信号数据，只要能够验证算法的可行性，输入假设的数据也是可以的。
第三步设计实时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。
硬件设计首先要根据系统运算量的大小、对运算精度的要求、系统成本限制以及体积、功耗等要求选择合适的DSP芯片。
然后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。
软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，若系统运算量不大且有高级语言编译器支持，也可用高级语言（如C语言）编程。
由于现有的高级语言编译器的效率还比不上手工编写汇编语言的效率，因此在实际应用系统中常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法，即在算法运算量大的地方，用手工编写的方法编写汇编语言，而运算量不大的地方则采用高级语言。
采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。
DSP硬件和软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。
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。
调试DSP算法时一般采用比较实时结果与模拟结果的方法，如果实时程序和模拟程序的输入相同，则两者的输出应该一致。
应用系统的其他软件可以根据实际情况进行调试。
硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试，如果没有相应的硬件仿真器，且硬件系统不是十分复杂，也可以借助于一般的工具进行调试。
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。
1.3DSP前沿技术及其应用
20多年来，DSP芯片技术得到了迅猛发展，主要体现在如下方面：
1.在生产工艺上采用1µm以下的CMOS制造工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，使集成度更高，功耗更低，从而使高频、高速的DSP处理器得到更大的发展。
2.基本结构上以RISC结构、单片并行计算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理器的主要体系结构。
设计、测试简单，易模块化，易于实现流水线操作和多处理器结构。
3.模拟/数字混合上集滤波、A/D、D/A及DSP处理于一体，将成为DSP发展的主要方向，是DSP厂商的主要增长点。
4.DSP技术与ASIC技术融合上在DSP芯片中嵌入ASIC模块，进一步扩大DSP逻辑控制功能。
5.代码兼容性上将推出更新的、更强大的优化C编译器来适应不同型号的DSP代码生成，各种DSP的开发、加速、并行处理插件板也将大量涌现。
自从20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生以来，由于集成电路技术的发展和巨大的市场需求，DSP芯片得到了飞速的发展。
随着DSP性能的不断改善，在近20多年时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。
DSP芯片的应用主要有：
信号处理--如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等；通信--如高速调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、数字留言机等；语音--如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等；图形/图像--如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；军事--如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等；仪器仪表--如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；自动控制--如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；医疗--如助听器、超声设备、诊断工具、病人监护等；家用电器--如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。
DSP应用广泛，其主要应用市场为3C（Communication、Computer、Consumer-通信、计算机、消费类）领域，合占整个市场需求的90%。
数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域之一。
由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。
在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。
另外，可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。
以XDSLModem为代表的高速通信技术与MPEG图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。
目前的硬盘空间相当大，这主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。
预计在今后的PC机中，一个DSP即可完成全部所需的多媒体处理功能。
DSP也是消费类电子产品中的关键器件。
由于DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。
用于图像处理的DSP，目前已形成一个品种不少的产品群。
一种是JPEG标准的静态图像数据处理DSP；另一种是用于动态图像数据处理的DSP。
第2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TMS320F2812
外设扩展部分:
（1）键盘和LED,设计一2X4键盘控制8个LED灯
（2）扩展1片外部存储器模块EEPROM,AT24C64
（3）D/A转换模块DAC8532
（4）CAN总线模块PCA82C250
（5）485模块MAX3490
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
本次硬件电路的最小框图如下：
图2.2.1DSP最小系统框图
本次硬件电路设计为第二周的一周时间，大概方案设计和时间安排如下：
周一根据设计任务选择所需的芯片和外设模块，查阅书本或者网页来建外设芯片的原理图库及PCB库。
查阅资料，将原理图大体勾勒出来。
接下来几天用AltiumDesign软件平台完成各模块电路和原理图的绘制。
周五则撰写硬件部分设计报告。
2.3选用芯片介绍及其模块电路原理图设计
1.主芯片为TMS320F2812，引脚图如下：
图2.3.1TMS320F2812引脚图
2.时钟电路模块
时钟电路是时序逻辑电路最基本的组成部分，须要为其提供时钟源，F2812才能正常工作，F2812内部有倍频的PLL电路，现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。
这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。
实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。
采用普通32.768kHz晶振。
外部有源时钟电路如图2.3.2所示。
图2.3.2时钟电路模块图
3.复位开关电路模块
在系统上电过程中，如果电源电压还没有稳定，这是DSP进入工作状态可能造成不可预知的后果，甚至引起硬件损坏，因此有必要在系统中加入上电复位电路。
对于DSP系统。
可靠的系统复位非常重要。
本最小系统的复位电路如图2.3.3所示，可以看出这是一个典型复位电路，通过电阻、电容和手动复位开关，可以在电路上电和按压开关时产生复位脉冲。
图2.3.3复位开关电路图
4.电源电路模块
DSP2812的供电电压是3.3~1.8V。
TSP767D318电源芯片是TI专门针对DSP应用而设计的，为双通道输出的可控电源转换芯片，响应快、失调电压小、单电源供电、双电压输出、静态电流极小、内部含有过热保护电路，具有两个可延时200ms的上电复位引脚。
TPS767D138的两路输出电压为3.3V和1.8V，最大输出电流1A。
TPS767D318的具体硬件设计如图2.3.4所示，其中VIN的+5V电压为外部电源提供。
图2.3.4电源电路模块
5.JTAG仿真模块
DSP2812支持JTAG边界扫描调试方式，该方法可以在线对程序进行调试，并支持DSP对Flash存储器的在线烧写，JTAG设计原理图如图2.3.5所示。
在程序调试时，须要配合CCS编译环境以及XD510/XD560仿真器配合使用。
另外，由于JTAG调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件，因此，许多接口问题，如高频操作限制、AC和DC参数不匹配，电线长度的限制等被最小化了。
使用集成开发环境配合JTAG仿真器进行开发是目前采用最多的一种调试方式。
图2.3.5JTAG仿真模块图
2.4其它电路原理图设计
1.D/A转换模块
DAC在工业控制，电子仪器仪表等各个领域都得到广泛应用，因为现实世界的控制都是模拟控制的，所以由此显得DAC作用非凡。
D/A转换器将输入的数字量转换为模拟量输出，数字量是由若干数位构成的，就是把每一位上的代码按照权值转换为对应的模拟量，再把各位所对应的模拟量相加，所得到各位模拟量的和便是数字量所对应的模拟量。
在集成化的D/A转换器中，通常采用电阻网络实现将数字量转换为模拟电流，然后再用运算放大器完成模拟电流到模拟电压的转换。
目前D/A转换集成电路芯片大都包含了这两个部分，如果只包含电阻网络的D/A芯片，则需要连接外接运算放大器才能转换为模拟电压。
根据电阻网络的结构可以分为权电阻网络DAC、T型电阻网络DAC、倒T型电阻网络DAC、权电流DAC等形式，DAC8532的具体硬件图如图2.4.1所示。
图2.4.1D/A转换模块电路
2.CAN总线模块
在F2812内部集成了增强型CAN模块，CAN总线是一种串行通信协议，以邮箱形式发送和接收数据。
一次最多可以传输32个邮箱数据（32*64b）。
因为CAN总线抗干扰能力强，所以一般用于工业生产领域，特别是噪声干扰大的环境下。
电气平台中选用PCA82C250作为CAN芯片。
为了防止外界环境突变产生瞬间较大电流烧毁DSP芯片，在电气平台设计时，采用光耦隔离的方式，将系统与外界隔离，从而更好地保护系统硬件。
系统隔离时首先通过MAU102电源隔离芯片，为PCA82C250提供隔离的+5V电源，然后将CAN总线的发送接收信号线经过光耦隔离后再连接到DSP的CAN模块。
具体硬件图如2.4.2所示。
图2.4.2CAN总线模块电路
3.外部存储模块EEPROM
EEPROM为可电信号擦除的可编程ROM，因为其掉电后仍能保存数据，所以在实际开发中经常使用，用于存储一些固定的数据，且EEPROM读写操作简单，性价比高。
在电气平台中选用AT24C64作为EEPROM芯片，AT24C64为64KB兼容IIC协议的串行EEPROM。
将EEPROM的数据和时钟线连接至DSP的I/O口，在DSP内部设计构建IIC协议来控制EEPROM，具体硬件图如2.4.3所示。
图2.4.3外部存储模块电路
4.RS-485模块电路
F2812中有两路SCI串口，其中一路（SCIB）经过MAX3232芯片转换扩展为RS—232接口，另一路（SCIA）经过MAX3490转换扩展为RS-485接口。
485接口抗干扰能力强且数据传输速率快，常用于工业生产时的系统间通信。
为了防止外界环境突变产生瞬间较大电流烧毁DSP芯片，在电气平台设计时，采用光耦隔离的方式，将系统与外界隔离，从而更好地保护系统硬件。
系统隔离时首先通过MAU102电源隔离芯片，为MAX3490提供隔离的+3.3V电源；然后485接口的发送接收信号线经过光耦隔离后再连接到DSP的SCI模块。
具体硬件图如图2.4.4所示。
图2.4.4485模块电路
5.键盘和LED模块电路
系统通过按键控制LED灯的亮灭，分别用两排插针连接，与DSP芯片相连，硬件图如2.4.5和2.4.6所示。
图2.4.5LED模块电路
图2.4.6按键模块电路
2.5PCB布线设计
2.5.1PCB布线要求及其注意事项
布线是PCB设计过程中的一个重要环节，所有的前期准备工作都是为它而做的，而在整个PCB设计过程中，就属布线的设计过程技巧最细、限定最高。
PCB布线有单面、双面及多层布线，方式有两种：
自动及交互式布线，在自动布线之前，可预先用交互式对要求比较高的线进行布线，输入端与输出端的边线不应相邻平行，这样可避免产生反射干扰。
在必要时，可加地线进行隔离，且两相邻层的布线要互相垂直，因为平行比较容易产生寄生耦合。
元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。
一般来说应该有以下一些原则：
（1）放置顺序
先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的ＬＯＣＫ功能将其锁定，使之以后不会被误移动。
再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等。
最后放置小器件。
（2）注意散热
元件布局还要特别注意散热问题。
对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化。
同样，PCB板的布线也有一些规则：
1.高频数字电路走线细一些、短一些好；
2.大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离；
3.两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；
4.走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角；
5.同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大；
6.走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB；
7.尽量少用过孔、跳线；
8.单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，能放泪滴就放泪滴；
9.大面积敷铜要用网格状的，以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲；
10.元器件和走线不能太靠边放；
11.必须考虑生产、调试、维修的方便性；
2.5.2PCB布线图及3D图
图2.5.1PCB布线图
图2.5.2PCB3D图
2.6硬件设计小结
从对DSP硬件设计的一无所知，慢慢摸索了解AD软件的使用，再到上网搜索PCB原件布局和布线规则，过程还是很曲折的，一遍一遍的修改，直到出来满意的PCB图，其中离不开老师的指导和严格的要求。
的确，做什么事都要以严苛的态度对待，从原理图到PCB封装，再到杂乱的PCB原件，最后到自己布排的PCB板，慢慢了解这个行业，了解这门工艺，收获还是很大的。
一门不了解的课程，只要肯花时间去钻研。
就一定会有收获，才会让我们懂得更多，为以后的就业多积累一点技能，这样以后的机会就会多一点。
第三章DSP软件设计部分
3.1.软件设计任务
人机界面主题设计
设计内容与要求：
一.请选择某一主题，设计至少6张以上的界面，其中有一页界面中需有年月日，及时间的实时显示（时间精确到秒），结合按键实现相关功能。
二.提高部分
1.充分发挥想象，设计内容丰富，形式多样的界面，表达明确的主题。
2.充分利用板上可利用的其它资源，实现综合性设计。
3.根据相关内容自由发挥设计
3.2软件设计流程图
图3.2.1人机界面设计流程图
3.3实验步骤
1．确定设计思路，编写程序
①确定主题内容。
我设计的界面主题是营养早餐，欢迎品尝；当K1键按下的时候显示饮料的可选项“橙汁和牛奶”，当K2键按下的时候显示面食的可选项“包子和饺子”，当K3键按下的时候显示主食的可选项“煎蛋和面包”，当K4键按下的时候显示粗粮的可选项“玉米和与芋头”，当K5键按下的时候显示水果的可选项“苹果和香蕉”，当K6键按下的返回主界面，当K7键按下的时候显示动态时间。
②准备工作。
根据功能的要求，需要在液晶显示器上显示挺多字，包括自己将要显示的个性界面。
必须用取模软件取我需要显示的字模，从而建立我自己的字模库。
③确定程序主要部分。
程序主要部分包括了液晶显示LCD，键盘控制KEY。
建立工程时，需要把这三个工程里的头文件复制到我新建的工程里面。
④规划程序布局。
用键盘控制各个模块的显示，我们可以将各个模块写成子程序，然后进行调用，使整个程序清晰易懂。
二．用USB接口线连接电脑与实验箱，在软件Debug中点击连接成功后编译程序，无错后运行。
3．在实验箱上操作，看是否有程序漏洞，进行修改完善。
3.4实验结果与分析
1.运行后首先会有一个从0到100%的加载过程，如下图所示：
图3.4.1加载显示图
2.加载完成后，显示一个主界面图，如下图所示：
图3.4.2主界面图
3.按K1键：
屏幕上下边缘有动态咖啡杯图像出现，然后出现“橙汁和牛奶”五个字，字下方出现笑脸。
如下图所示：
图3.4.3个性界面1
4.按K2键：
屏幕上下边缘有动态咖啡杯图像出现，然后出现“包子和饺子”五个字，字下方出现笑脸。
（图与3.4.3类似）
5.按K3键：
屏幕上下边缘有动态咖啡杯图像出现，然后出现“煎蛋和面包”五个字，字下方出现笑脸。
（图与3.4.3类似）
6.按K4键：
屏幕上下边缘有动态咖啡杯图像出现，然后出现“玉米和芋头”五个字，字下方出现笑脸。
（图与3.4.3类似）
7.按K5键：
屏幕上下边缘有动态咖啡杯图像出现，然后出现“苹果和香蕉”五个字，字下方出现笑脸。
（图与3.4.3类似）
8.按K6键：
返回主界面。
（图与3.4.2一样）
9.按K7键：
屏幕上出现动态时间显示，从00秒开始计时至30秒结束，如下图示：
图3.4.4动态时间显示
分析：
程序主要应用了按键控制和LCD显示程序，通过按下不同的按键，从而显示不同的界面，界面中加了图案的动态显示程序，每个界面中通过取模软件取好的字模来显示字，图形等，最后用了了for循环显示了个动态时间。
第4章设计小结
三周的DSP课程实训过过去了，我们深入地了解了DSP的概念，它就是数字信号处理，是一种专门为实时、快速实现各种数字信号处理算法而设计的具有特殊结构的微处理器。
实训第一周主要是软件部分的熟悉，做了很多小实验，通过的已有程序的分析和修改，再与实验箱连接，实现一些基本的和提高功能。
但这些实验知识为我们后面的大实验软件部分做铺垫，只有把这些都搞懂了，然后进行拼接，才能编写后面的程序。
后来第二周是硬件部分的设计，起初AD画图软件的一窍不通，后来通过别人教网上看教程慢慢摸索，了解各模块的功能和原理，把各个基本模块设计好后再设计自己所选题目的功能。
从原理图库到原理图，再从PCB库到PCB图，收获还是比较大的。
最困难的我觉得是第三周的大实验程序编写部分，我的课题是人机界面显示，每个子程序的实现，最后
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