dsp实验指导书改.docx
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dsp实验指导书改
实验系统介绍
一、系统概述
EL-DSP-EXPII教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该系统采用双CPU设计，实现了DSP的多处理器协调工作。
两个DSP通过HPI口并行连接，CPU1可以通过HPI主机接口访问CPU2的存储空间。
该系统采用模块化分离式结构，使用灵活方便用户二次开发。
客户可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板，我公司所有CPU适配板是完全兼容的，用户在不需要改变任何配置情况下，更换CPU适配板即可作TI公司的不同类型的DSP的相关试验。
除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO扩展，语音CODEC编解码、控制对象、人机接口等单元），可以完成DSP基础实验、算法实验、控制对象实验和编解码通信试验。
EL-DSP-EXPII教学实验系统功能框图
二、硬件组成
该实验系统其硬件资源主要包括：
●CPU单元
●数字量输入输出单元
●存储器及信号扩展单元
●BOOTLOADER单元
●语音模块
●液晶模块
●CPLD接口
●A/D转换单元
●D/A转换单元
●信号源单元
●温控单元
●步进电机
●直流电机
●键盘接口
●电源模块
1、CPU单元
CPU单元包括CPU1、CPU2两块可以更换的CPU板，用户可根据需要选择不同种
类的CPU板。
板上除CPU之外还包括以下单元：
1）CPU模式选择
CPU通常情况下可以根据用户需求工作在不同的模式下，主要用MP/
的电平来决定。
当MP/
为高电平时，DSP工作在微处理器模式，当MP/
为低电平时。
DSP工作在为计算机方式。
在不同模式下存储器映射表有所不同。
详细信息请查阅相应的数据手册。
2）电源模块
在5402CPU板上由于TMS320VC54X数字信号处理器内核采用3.3V和1.8V供电，因此需要将通用的5V转换成3.3V和1.8V。
为中央处理器提供内部电源。
转换电路如图所示：
在2407CPU板上由于TMS320LF2407数字信号处理器内核采用3.3V供电，因此需要将通用的5V转换成3.3V,为中央处理器提供内部电源。
转换电路如图所示：
3）电平转换
由于数字信号处理其内部采用3.3V和1.8V供电，而且其输入输出接口电平为3.3V，对于数字量输出而言完全可以和5V电平兼容。
但对于数字量输入而言，由于其内部是3.3V，因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V器件相连，必须加入电平转换期间进行电平转换和信号隔离。
典型的就是数据线，必须进行隔离，对于其他的涉及到的输入信号也要进行相应的转换。
在CPU板上，LVTH16245完成了该项功能。
４）复位电路以及时钟单元
复位电路主要包括上电复位和硬件手动复位，每次复位要求至少要有8到10个系统时钟。
因此要求适当的配置复位电路RC网络。
时钟电源主要利用数字信号处理器内部晶振源，并通过外部锁相环控制电路，选择适当倍频倍数，为CPU内部提供系统时钟。
5402DSP倍频控制
2407DSP倍频控制
2、数字量输入输出单元
●8bit的数字量输入（由八个带自锁的开关产生），通过74LS244缓冲；8bit的数字量输出（通过八个LED灯显示），通过74LS273锁存。
数字量的输入输出都映射到CPU的IO空间。
●数字量显示的八个LED数码管，通过HD7279控制。
3、存储器及信号扩展单元：
1）静态存储器SRAM（IS61C25632K×8bit）
在该实验板上，使用的存储器接口芯片是ISSI公司的IS61C256，它具有以下特点：
●访问速度10、12、15、20、25ns可选；
●低功耗：
400mW（典型）；
●低静态功耗
-250μW（典型）CMOS器件；
-55mW（典型）TTL器件；
●全静态操作，无需时钟或刷新；
●输入输出和TTL电平兼容；
●单5V供电。
静态存储器分为两个部分,一部分是32K×16bit的程序存储器（5402地址为8000H～0FFFFH，2407地址为0000H～7FFFH）芯片序号U20、U21和32K×16bit的数据存储器（地址为5402地址为0000H～7FFFH），2407地址为8000H～0FFFFH芯片序号U22、U23。
根据选择不同类型的CPU分别映射到相应地址的程序空间和数据空间。
2）、DSK扩展信号插座：
接插件P7、P8是和TI公司DSK兼容的信号扩展接口，可连接图像处理、高速AD、DA、USB、以太网等扩展板，也可以连接TI公司的标准DSK扩展信号板。
P7：
CPU信号扩展（TI公司兼容DSK接口）
序号
符号
备注
1
+12V
电源
2
-12V
电源
3
GND
地
4
GND
地
5
+5V
电源
6
+5V
电源
7
GND
地
8
GND
地
9
+5V
电源
10
+5V
电源
11
NC
空脚
12
NC
空脚
13
NC
空脚
14
NC
空脚
15
NC
空脚
16
NC
空脚
17
NC
空脚
18
NC
空脚
19
+3.3V
电源
20
+3.3V
电源
21
BCLKX0
MCBSP0数据输出时钟
22
NC
空脚
23
BFX0
MCBSP0数据输出帧时钟
24
BDX0
MCBSP0数据输出
25
+5V
电源
26
GND
地
27
BCLKR0
MCBSP0数据输入时钟
28
NC
空脚
29
BFR0
MCBSP0数据输入帧时钟
30
BDR0
MCBSP0数据输入
31
+12V
电源
32
GND
地
33
BCLKX1
MCBSP1数据输出时钟
34
NC
空脚
35
BFX1
MCBSP1数据输出帧时钟
36
BDX1
MCBSP1数据输出
37
GND
地
38
GND
地
39
BCLKR1
MCBSP1数据输入时钟
40
NC
空脚
41
BFR1
MCBSP1数据输入帧时钟
42
BDR1
MCBSP1数据输入
43
GND
地
44
GND
地
45
TOUT0
定时器0输出
46
NC
空脚
47
NC
空脚
48
INT0
中断0
49
TOUT1
定时器1输出
50
NC
空脚
51
GND
地
52
GND
地
53
INT1
中断1
54
NC
空脚
55
NC
空脚
56
NC
空脚
57
NC
空脚
58
NC
空脚
59
RES
复位信号
60
NC
空脚
61
GND
地
62
GND
地
63
NC
空脚
64
NC
空脚
65
NC
空脚
66
NC
空脚
67
INT2
中断2
68
INT3
中断3
69
NC
空脚
70
NC
空脚
71
NC
空脚
72
NC
空脚
73
NC
空脚
74
NC
空脚
75
GND
地
76
GND
地
77
GND
地
78
CLK
时钟
79
GND
地
80
GND
地
P8：
CPU信号扩展（TI公司兼容DSK接口）
序号
符号
备注
1
+5V
电源
2
+5V
电源
3
A19
地址
4
A18
地址
5
A17
地址
6
A16
地址
7
A15
地址
8
A14
地址
9
A13
地址
10
A12
地址
11
GND
地
12
GND
地
13
A11
地址
14
A10
地址
15
A9
地址
16
A8
地址
17
A7
地址
18
A6
地址
19
A5
地址
20
A4
地址
21
+5V
电源
22
+5V
电源
23
A3
地址
24
A2
地址
25
A1
地址
26
A0
地址
27
A21
地址
28
A20
地址
29
NC
空脚
30
NC
空脚
31
GND
地
32
GND
地
33
NC
空脚
34
NC
空脚
35
NC
空脚
36
NC
空脚
37
NC
空脚
38
NC
空脚
39
NC
空脚
40
NC
空脚
41
+3.3V
电源
42
+3.3V
电源
43
NC
空脚
44
NC
空脚
45
NC
空脚
46
NC
空脚
47
NC
空脚
48
NC
空脚
49
NC
空脚
50
NC
空脚
51
GND
地
52
GND
地
53
D15
数据
54
D14
数据
55
D13
数据
56
D12
数据
57
D11
数据
58
D10
数据
59
D9
数据
60
D8
数据
61
GND
地
62
GND
地
63
D7
数据
64
D6
数据
65
D5
数据
66
D4
数据
67
D3
数据
68
D2
数据
69
D1
数据
70
D0
数据
71
GND
地
72
GND
地
73
DSKRE
读写信号CPLD控制
74
SWE
写信号
75
SOE
读信号
76
READY
准备好信号
77
CE3
片选
78
CE2
片选
79
GND
地
80
GND
地
4、BOOTLOADER单元：
使用的存储器接口芯片是28C25632K×8bit，地址为5402DSP数据空间8000H～0FFFFH，它具有以下特点：
●访问速度快于45ns
●低功耗：
典型静态CMOS电流20μA
●单5V供电
●供电电压可在±10%变化
●典型编程时间4S
●100mA闩锁保护从-1V到VCC+1V
●高噪声门限
●CMOS/TTL输入/输出电平兼容
●标准28脚DIP、PDIP封装或32脚PLCC封装
板上芯片序号U24用来存放用户程序，可以通过选择5402CPU板上的MP/
来选择bootloader模式。
出厂时存储器内固化了系统测试程序，上电后可对系统硬件进行自动测试。
在本系统中采用并行存储器引导模式。
5、语音处理单元
语音CODEC采用TLC320AD50芯片。
该芯片采用sigma-delta技术提供高精度低速信号变换，有两个串行同步变换通道、D/A转换前的差补滤波器和A/D变换后的滤波器。
其他部分提供片上时序和控制功能。
Sigma-delta结构可以实现高精度低速的数模／模数转换。
芯片的各种应用软件配置可以通过串口来编程实现。
主要包括：
复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制和测试模式。
最大采样速率22.05kb/s,采样精度16bit。
语音处理单元由语音输入模块、TLC320AD50模块、输出功率模块组成。
语音输入模块采用偏置和差动放大技术，并经过滤波和处理后将输入到语音编解码芯片TLV320AD50，前端输入的电压范围为-2.5V---+2.5V。
经过变换后输入到AD50的芯片的差动信号范围为0---5V。
TLC320AD50C作为主方式，通过DSP的MCBSP0口进行通信。
音频信号通过D/A转换后输出，由于TLC320AD50输出的是差动信号，因此首先经过差动放大，然后可以推动功率为0.4W的板载扬声器，也可以接耳机输出。
语音处理单元原理框图
语音处理单元接口说明：
J14：
音频输入端子，可输入CD、声卡、MP3、麦克风等语音信号。
J15：
音频输出端子，可接耳机、音箱。
J3：
语音处理单元输入信号接口
J1：
语音处理单元输出信号接口
J6：
地
语音处理单元拨码开关说明：
S1:
拨码开关：
码位
备注
1
ON：
帧同步脉冲接通，缺省设置；OFF：
帧同步脉冲关断；
2
ON：
串口时钟接通，缺省设置；OFF：
缓冲串口时钟关断；
S2:
拨码开关
码位
备注
1
ON：
直流量输入，OFF：
交流量输入，缺省设置
2
ON：
扬声器输出;OFF：
扬声器关闭，缺省设置
语音处理单元可调电位器说明：
“输入调节”：
逆时针
音量变大
顺时针
音量变小
“输出调节”：
逆时针
音量变大
顺时针
音量变小
注：
语音处理单元的二号孔IN和OUT通过导线的连接，可以为温控单元，信号源单元提供A/D，D/A转换的功能。
详细操作参见实验指导。
6、液晶模块
本实验系统选用中文液晶显示模块LCM12864ZK，其字型ROM内含8192个16*16点中文字型和128个16*8半宽的字母符号字型；另外绘图显示画面提供一个64*256点的绘图区域GDRAM；而且内含CGRAM提供4组软件可编程的16*16点阵造字功能。
电源操作范围宽（2.7Vto5.5V）；低功耗设计可满足产品的省电要求。
同时，与CPU等微控器的接口界面灵活（三种模式并行8位/4位串行3线/2线）；LCD数据接口基本上分为串行接口和并行接口两种形式，本实验采用串行接口方式，用户根据需要改变跳线JS1改用并行接口方式。
液晶模块拨码开关说明：
S23:
拨码开关
码位
备注
1
空位
2
ON,液晶模块背光电源开；OFF,液晶模块背光电源关，缺省设置；
7、CPLD接口
采用XILINX公司的XC95144XL芯片，完成译码和时序控制。
JTAG4为CPLD下载接口。
可用XILINX公司的软件，通过并口下载电缆对CPLD在线编程。
JTAG4CPLD下载口定义
JTAG1引脚序号
JTAG功能组
相关说明
1
TCK
时钟
2
NC
空脚
3
TMS
模式控制
4
GND
地
5
TDI
数据输入
6
NC
空脚
7
TDO
数据输出
8
GND
地
9
+5V
电源
10
+5V
电源
D2、D3为CPLD工作指示灯，正常工作时D2、D3点亮。
CPU1复位时，
D3不亮，CPU2复位时，D2不亮。
8、D/A转换单元
数模转换采用DAC08芯片，分辨率8位，精度1LSB，转换时间可达85ns。
DAC08可以应用在8-bit,1usA/D变换，伺服电机、波形发生、语音编码、衰减器、可编程功率变换器、CRT显示驱动、高速modems以及其他要求低成本、高速等多功能场合。
在本实验系统中，DAC08采用对称偏移二进制输出方式，输出电压范围-5V~+5V。
注：
Vref=+10V
对称偏移二进制输出编码图
底板DAC08参考电压Vref=+5V；输入00h，输出电压-5V；输入ffh，输出电压+5V。
D/A单元原理框图
数模转换单元接口说明：
S24：
拨码开关
码位
备注
1
ON,DA输出给直流电机控制端；OFF,DA输出悬空，缺省设置；
2
ON,DA输出给J4端子；OFF,DA输出悬空，缺省设置；
J4：
DA输出端子
J2：
地
9、A/D转换单元
模数转换芯片选用AD7822，单极性输入，采样分辨率8BIT，并行输出；內含取样保持电路，以及可选择使用內部或外部参考电压源，具有转换后自动Power-Down的模式，电流消耗可降低至5μA以下。
转换时间最大为420ns，SNR可达48dB，INL及DNL都在±0.75LSB以內。
可应用在数据采样、DSP系统及移动通信等场合。
在本实验系统中，参考电压源+2.5V,偏置电压输入引脚Vmid=+2.5V。
模拟输入信号经过运放处理后输入AD7822。
Vin
D7~D0
Vref/2
00000000
Vref
10000000
Vref+Verf/2
11111111
AD7822编码图
模数单元原理框图
模数转换单元拨码开关说明：
S25：
拨码开关
码位
备注
1
ON,信号源1输出给AD；OFF,AD输入悬空，缺省设置；
2
ON,信号源2输出给AD；OFF,AD输入悬空，缺省设置；
S26：
拨码开关
码位
备注
1
ON,温控单元输出给AD；OFF,AD输入悬空，缺省设置；
2
ON,J12端子输入给AD；OFF,AD输入悬空，缺省设置；
J12：
AD输入端子
J23：
地
拨码开关其它设置状态为非法状态
10、信号源单元
频率、幅值可调双路三角波、方波和正弦波产生电路采用两片8038信号发生器，输出频率范围20～100KHz，幅值范围-10V~+10V。
输出波形、频率范围可通过波段开关来选择。
频率、幅值可独立调节。
两路输出信号可以经过加法器进行信号模拟处理和混叠，作为信号滤波处理的混叠信号源。
混叠后的信号从信号源1输出。
ICL8038原理框图
信号源单元原理框图
信号源单元波段开关说明：
波形选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的波形（正弦、三角、方波），频率选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的频率范围（0~2K、2K~10K、10K~120K）。
信号源单元电位器说明：
“频率调节”
左旋
变小
右旋
变大
“幅值调节”
左旋
变大
右旋
变小
J8：
信号源1输出
J7：
信号源2输出
J5：
地
11、温度控制单元
由温度信号采集单元、加热信号驱动单元、模拟温箱加热控制电路组成。
温度信号采集单元电路的热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，经运放处理，输出一个电压变化（逐渐减小）的温度信号给系统板的A/D采集输入端；加热信号驱动单元将系统板送来的加热信号分两路处理：
一路放大后驱动加热指示二极管发光；另一路经隔离后驱动可控硅导通。
模拟温箱加热控制电路由加热信号隔离电路、AC220V控制电路（可控硅）输出电路组成。
温度控制单元拨码开关说明：
S5：
拨码开关
码位
备注
1
ON,+5V电源给温控单元；OFF,断开+5V电源，缺省设置
2
ON,+12V电源给温控单元；OFF,断开+12V电源，缺省设置
J10：
温度控制单元反馈电压输出
J11：
地
LED18：
+12V电源指示灯。
12、步进电机单元
步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用的电机为两相四拍式，通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。
脉冲信号是有DSP的IO端口（地址8001H）的低四位提供。
位0对应“D”，位1对应“C”，位2对应“B”，位3对应“A”；
如下图所示，电机每相电流为0.2A，相电压为5V，两相四拍的通电顺序如下表所示：
相
顺序
A
B
C
D
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
2
0
1
0
1
3
1
0
0
1
注:
顺时针方向旋转通电顺序为0-1-2-3;
逆时针方向旋转通电顺序为3-2-1-0;
步进电机单元拨码开关说明：
S4：
拨码开关
码位
备注
1
ON,+5V电源给步进电机单元；OFF,断开+5V电源，缺省设置
2
ON,+12V电源给直流电机单元；OFF,断开+12V电源，缺省设置
LED16:
+12V电源指示灯；
LED17:
+5V电源指示灯；
13、直流电机单元
该单元由电压调整、驱动电路、速度检测反馈电路组成。
由系统板送来的电压信号与可调节的基准电压经加法运算后，输出驱动直流电机运行；速度检测、反馈电路由于电机同轴转的转盘上的强力磁钢、霍尔磁感应放大器、单周期速度信号采集器组成，当与电机同轴运行的转盘上的磁钢与霍尔片正对时，霍尔片输出负电压，经整形、放大，供系统采集。
J9：
直流电机控制脉冲输入端
J13：
地
LED15:
中断反馈指示灯；
14、键盘接口
键盘接口是由芯片HD7279按制的，HD7279是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管或（64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成LED显示,键盘接口的全部功能。
HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。
此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。
HD7279A具有片选信号，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
在该实验系统中，仅提供了16个键。
15、其它接口说明
电源单元：
为系统提供+5V、+12V、-12V、+3.3V电源
S22：
拨码开关，CPU中断源选择
码位
备注
1---ON
2---ON
CPU中断2给键盘接口
1---ON
2---OFF
CPU中断2给A/D转换单元
1---OFF
2---ON
CPU中断3给键盘接口
1---OFF
2---OFF
CPU中断2、3置高，缺省设置
S3：
拨码开关
码位
备注
1
OFF,A/D单元采样时钟为低频，缺省设置；
ON,A/D单元采样时钟为高频
2
ON,J8为信号源1、2路的混频输出；OFF,断开混频输出，缺省设置
JTAG接口：
JTAG3接口定义
引脚序号
JTAG功能组
相关说明
1
TMS
JTAG模式控制
2
TRST
JTAG复位
3
TDI
JTAG数据输入
4
GND
地
5
电源
+3.3V
6
NC
空脚
7
TDO
JTAG数据输出
8
GND
地
9
TCLK
JTAG时钟
10
GND
地
11
TCLK
JTAG时钟
12
GND
地
13
EMU0
仿真中断0
14
EMU1
仿真中断1
K1：
非自锁按键，每按一下产生一个负的脉冲。
K10：
自锁按键
状态
备注
按下
JTAG3连接到JTAG2
弹起
JTAG3连接到JTAG1
综上所述，本章介绍了该系统的硬件资源，看完本章内容，应该对实验系统有一个基本的了解，在余下的几章中将会结合实验详细介绍，每个单元在实验中的具体应用。
调试软件安装说明
一、CCS2（‘2000）的安装
安装CCS2（‘2000）到系统中。
将CCS安装光盘放入到光盘驱动器中，运行CCS安装程序setup.exe，出现以下画面。
如果在WindowsNT下安装，用户必须要具有系统管理员的权限。
（注意：
要和CCS2‘5000）安装到不同的磁盘分区）
（1）先点击”CodeComposerStudio”安装CCS2000集成开发环境。
按系统提示安装，默认安装路径是“C：
\ti”。
（2）再点击”ParallelPortDrivers”安装并口驱动程序，安系统提示安装，默认安装路径是“C：
\ti”。
（3）安装完成后，在桌面上会有“CCS
升级会员 