DSP论文文档格式.docx

DSP论文文档格式.docx

《DSP论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP论文文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3系统软件设计

3.1时序的配合…………………………………………………………………8

3.2程序的编制…………………………………………………………………8

4系统分析与总结

4.1系统分析…………………………………………………………………10

4.2总结………………………………………………………………………12

附录…………………………………………………………………14

参考文献……………………………………………………………16

一、概述

1、A/D和D/A简介

1、A/D转换器的发展趋势

计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。

然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。

A/D转换器正是基于这种要求应运而生的。

1970年代初，由于MOS工艺的精度还不够高，所以模拟部分一般采用双极工艺，而数字部分则采用MOS工艺，而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个芯片上。

因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。

1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。

1976年，出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。

此时的单片集成A/D转换器中，数字部分占主体，模拟部分只起次要作用，而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。

1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。

随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。

这种A/D转换器的成本低、功耗小。

1990年代，便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。

当时的A/D转换器功耗为mW级，而现在已经可以降到μW级。

A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高，目前，A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS，分辨率已经达到24位。

A/D转换器的性能也不断提高，它将主要向以下几个方向发展:

（1）高转换速度:

现代数字系统的数据处理速度越来越快，要求获取数据的速度也要不断提高。

比如，在软件无线电系统中，A/D转换器的位置是非常关键的，它要求A/D转换器的最大输入信号频率在1GHz和5GHz之间，以目前的技术水平，还很难实现。

因此，向超高速A/D转换器方向发展的趋势是清晰可见的。

（2）高精度：

现代数字系统的分辨率在不断提高，比如，高级仪表的最小可测值在不断地减小，因此，A/D转换器的分辨率也必须随之提高;

在专业音频处理系统中，为了能获得更加逼真的声音效果，需要高精度的A/D转换器。

目前，最高精度可达24位的A/D转换器也不能满足要求。

现在，人们正致力于研制更高精度的A/D转换器。

（3）低功耗：

片上系统（SOC）已经成为集成电路发展的趋势，在同一块芯片上既有模拟电路又有数字电路。

为了完成复杂的系统功能，大系统中每个子模块的功耗应尽可能地低，因此，低功耗A/D转换器是必不可少的。

在以往的设计中，5MSPS8～12位分辨率A/D转换器的典型功耗为100～150mW。

这远不能满足片上系统的发展要求，所以，低功耗将是A/D转换器一个必然的发展趋势。

总之，各种技术和工艺的相互渗透，扬长避短，开发出适合各种应用场合，能满足不同需求的A/D转换器，将是模拟/数字转换技术的未来发展趋势;

高速、高精度、低功耗A/D转换器将是今后数据转换器发展的重点。

2、D/A转换原理

D/A转换的方法很多，如权电阻D/A转换和R—2RT型电阻网络D/A转换。

（1）权电阻D/A转换器原理

权电阻D/A转换电路实质上是一个反相求和放大器，该电路是用二进制数的每一位产生一个大小不同的电压，将这些电压加起来，就可得到该二进制数对应的模拟量电压信号。

权电阻D/A转换器原理图，见下图所示：

电路由权电阻、位切换开关、运算放大器和反馈电阻组成。

权电阻的阻值按8：

4：

2：

1的比例配置。

运算放大器相应的增益分别为-Rf/8R、-Rf/4R、-Rf/2R和-Rf/R；

切换开关由二进制数控制，当二进制数的某一位为1时，对应位的开关闭合。

输出电压大小与二进制数大小成正比。

（2）R—2RT型电阻网络D/A转换器原理

电路由4位切换开关、T型电阻网络、一个运算放大器和一个反馈电阻组成，无论从哪一个节点向右或向下看，等效电阻都是2R，所以每条支路的电流都是流入该节点电流的一半。

2.论文主要完成的工作

DSP芯片与A/D转换器和D/A转换器接口的设计

通常，一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等。

在许多应用系统中，为了应用DSP卓越的数字信号处理能力，我们必须先将模拟信号进行数字化（A/D转换），再对采样数据进行相应的算法处理，最后经过数字信号模拟化（D/A转换）后输出。

在这些DSP应用系统中的关键问题是怎样十分容易和高效地实现这些转换，因此必然涉及到接口电路的设计。

在由DSP芯片组成的信号处理系统中，A/D和D/A转换器是非常重要的器件。

输入信号可以是各种各样的形式，可以是语音信号或来自电话线的已调制数字信号，也可以是各种传感器输出的模拟信号。

这些输入信号首先经过放大和滤波，然后进行A/D转换将模拟信号变换成数字信号，再由DSP芯片对数字信号进行某种形式的处理，如进行一系列的乘加-累加运算。

经过处理后的数字信号由D/A转换器变换成模拟信号，之后再进行平滑滤波，得到连续的模拟波形。

综上可知信号处理过程A/D和D/A转换器的作用。

该文主要介绍常用的A/D、D/A转换器的使用原理，与DSP芯片的接口电路，以及关于A/D、D/A转换器的DSP编程。

根据汽车防撞雷达系统的要求,在发送三角波调频信号的同时需采集雷达的回波信号。

由于此电路用于汽车防撞雷达信号的采集和处理系统中,故此电路应完成的功能是：

在发送雷达所需的三角波的同时采集雷达的回波信号,即二者须同时完成。

二、系统硬件设计

1.芯片及其工作模式介绍

MAX153和MX7545是美国MAXIM公司近几年推出的8位A/D转换器和12位D/A转换器。

MAX153具有高达1MSPS的采样率,MX7545具有4MSPS的数/模转换速度。

MAX153和MX7545可以很容易地与一般微处理器接口,而不需要过多地考虑时序问题。

然而,当它们同时与高速数字信号处理器（DSP）接口时,就需要从软硬件的设计上仔细考虑时序问题和其它问题。

　　下面先简单介绍一下MAX153和MX7545的工作模式,随后以它们与TMS320C30数字信号处理器的接口为例,详细介绍接口的软硬件设计方法。

1、MAX153的工作模式

根据MODE管脚上信号的不同,MAX153有两种不同的工作模式。

当MODE接地（0V）时,转换器处于RD工作模式;

当MODE接高电平（+5V）时,转换器处于WR-RD工作模式。

　　从图1可以看出,转换器在WR的下降沿开始启动,当WR变高时,高4位的数据已转换完毕且已送到输出缓冲器,同时低4位数据开始转换,380ns后INT变低,表明低四位数据转换也已完成。

数据的读取有两种方式,这里仅介绍最快工作模式下的数据读取方式。

　　图1所示的是由外部信号控制的转换时序图。

在这种读取数据的模式中,RD信号提前有效,可以获得最快的转换时间。

一般RD在WR的上升沿250ns后变为低,就可以完成转换获得数据。

INT在RD的下降沿变为低,之后,随着RD或CS的上升沿而变为高。

2、MX7545的工作模式

　　与一般的D/A转换器一样,MX7545也有电流和电压两种工作模式。

其中,电流工作模式又分为单极性和双极性两种,这里只介绍单极性电流工作模式。

不论是电流工和模式还是电压工作模式,MX7545的工作时序是一样的,如图2所示。

其中,MX7545在一个转换周期内,片选信号CS有效时间tcs需要180ns,写信号WR的有效时间tWR需要160ns。

图1最快读写模式下的转换时序图（单位：

ns）

图2MX7545工作时序（单位：

2、硬件接口

由于系统资源的限制,我们把A/D和D/A同时配置在TMS320C30的扩展总线上。

TMS320C30是TI公司的通用DSP芯片,有很强的浮点/定点数据运算能力和很高的处理速度,特别适合于实时数据采集及运算处理（如FFT,FIR,IIR滤波等）。

XA[8～10]为扩展总线的地址线中的3条,经过译码器（74LS138）译码后,其输出Y1、Y2分别接到MX7545和MAX153的片选信号（CS）端,分别作为他们的片选信号。

RD/WR为TMS320C30扩展总线的读写控制信号,IOSTRB为扩展总线的选通脉冲,XD[0～11]为扩展总线的数据总线。

A/D和D/A的读写信号由DSP的扩展总线的读写信号和选通信号来决定,它们的关系可由下式表示：

　　/WR=RD/WR+IOSTRB

　　/RD=RD/WR+IOSTRB

当A/D工作时,Y2寻址选中MAX153。

DSP的写信号有效时,A/D转换启动;

DSP的读信号有效时,A/D输出数据。

当D/A工作时,Y1寻址使MX7545有效。

DSP的写信号有效时,D/A转换启动。

MAX153工作于最快的转换方式,口地址是;

MAX7545工作于通用的单极性电流工作模式,口地址是804100。

三、系统软件设计

时序的配合和程序的编制

　　下面将介绍D/A的通用电流工作模式下和A/D在最快工作模式下与TMS320C30DSP接口的时序配合问题。

1、时序配合问题

　　统硬件电路的接法和工作时序上,可以分析"

启动转换"

和"

读取数据"

的时序关系。

一个假从系写操作便可使A/D的/WR有效,即可启动转换。

就DSP的扩展总线的信号线IOSTRB选通的端口而言,读写都需两个时钟周期。

当DSP采用33.3MHz的时钟时,每个时钟周期H1为60ns（即主时钟的二分频）。

从图1可见,启动转换时间tWR的最小需要250ns,故需要插入总线等待周期。

若插入4个等待周期,此时tWR为60×

5=300ns,除去高速译码器的传输延迟17ns,实际WR的脉冲宽度远大于MAX153所规定的tWR的最小脉宽250ns,因而启动A/D转换是可靠的。

　　由图1可知,MAX153要求的转换时间tRD须大于250ns,故这里需要加入300ns的延迟时间,此时读取A/D转换的数据也是可靠的。

接着读取并转换A/D数据,然后向D/A送数据。

从图2可以看出,tCS至少需要180ns,tWR至少需要160ns,故设置4个总线等待周期也是完全可满足要求的。

2、汇编程序编写：

SECTINIT

.TEXT

BRINIT

INITLDP0，DP;

设置页指针

LDI1800H,ST;

禁止全局中断

LDI@STCK,SP;

设置系统堆栈指针

LDI@CTRL,AR0;

设置寄存器首址

LDI@PRIMARY,R0;

主总线上存储器处于0等待状态