基于TMS320F2812的DSP最小系统设计毕业设计论文.docx

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基于TMS320F2812的DSP最小系统设计毕业设计论文

任务书

题目：

基于TMS320F2812的DSP最小系统设计

要求：

TMS320F2812的DSP最小系统设计包括两个模块，即硬件设计模块和软件检测模块。

硬件设计模块包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAC接口设计等。

软件检测模块需要编写测试程序。

用Protel软件绘制原理图和PCB图。

从理论上分析，设计的系统要满足基本的信号处理要求。

摘要

DSP主要应用在数字信号处理中，目的是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快。

这就决定了DSP的特点和关键技术。

适合数字信号处理的技术：

DSP包涵乘法器，累加器，特殊地址发生器，领开销循环等；提高处理速度的技术：

流水线技术，并行处理技术，超常指令等。

DSP对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小；容易实现集成；VLSI可以时分复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：

线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。

关键词：

TMS320F2812，CCS3.3，Protel99SE软件

目录

第1章绪论

第2章系统设计

2.1系统方案介绍

2.2系统结构设计

第3章硬件电路设计

3.1TMS320F2812芯片介绍

3.2电源及复位电路设计

3.3时钟电路设计

3.4DSP与JTAG接口设计

3.5DSP的串行接口设计

3.6通用扩展口设计

3.7总体电路原理图设计

第4章软件设计

4.1程序设计

4.2仿真调试

总结

参考文献

附录1：

总体电路图

附录2：

程序代码

第1章绪论

数字化已成为电子、通信和信息技术的发展趋势与潮流。

在这种趋势与潮流的推动下，数字信号处理的理论与实现手段获得了快速的发展，已成为当代发展最快的学科之一。

而DSP芯片作为数字信号处理，尤其是实时数字信号处理的主要方法和手段，自20世纪70年代末、80年代初诞生以来，无论在性能上还是在价格上，都取得了突破性的迅猛发展。

从定点到浮点直到并行处理芯片，DSP芯片的功能越来越强、速度越来越快例如TI公司的并行处理芯片C6000系列的速度达到了2400MIPS的高指标；而且，DSP芯片的价格越来越低，开发与设计手段越来越多样化、越来越容易。

越来越高的性能价格比、日渐完善的开发方式使DSP的应用范围越来越大，已经广泛地应用于通信、雷达、声纳、遥感、生物医学、机器人、控制、精密机械、语音和图像处理等领域。

可以毫不夸张地说，以DSP芯片为基础的数字信号处理技术已成为当代电子、通信和信息处理技术不可或缺的重要手段。

第二章系统设计

2.1系统方案设计

一个典型的基于TMS320F2812的DSP最小系统包括DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG接口电路。

考虑到与PC通信的需要，最小系统还需串口通信电路。

2.2系统结构设计

本系统是由DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG接口电路组成，具体如图2-1所示

图2-1

第三章硬件电路设计

3.1TMS320F2812芯片介绍

TMS320F2812是32位定点DSP，它采用改进的哈佛结构，其程序存储器分别独立且有各自分离的总线结构，即程序总线和数据总线。

此外，它还采用精简指令系统及8级流水线结构等设计技术和循环寻址方式等特殊寻址方式及复杂指令，极大的提高了处理器的运算速率。

TMS320F2812的引脚图[1]如图3-1。

图3-1TMS320F2812的引脚图

MS320F2812的内部结构如图3-2。

3.2电源及复位电路设计

DSP系统一般都采用多电源系统，电源及复位电路的设计对于系统性能有重要影响。

TMS320F2812是一个较低功耗芯片，核电压为1.8V，IO电压为3.3V。

本文采用T1公司的TPS767D318电源芯片。

该芯片属于线性降压型DC/DC变换芯片，可以由5V电源同时产生两种不同的电压（3.3V1.8V或2.5V），其最大输出电流为1000mA，可以同时满足一片DSP芯片和少量外围电路的供电需要，如图3-3所示。

图3-3电源电路原理图

该芯片自带电源监控及复位管理功能，可以方便的实现电源及复位电路设计。

复位电路原理图如图3-4所示。

图3-4复位电路原理图

3.3时钟电路设计

TMS320F2812DSP的时钟可以有两种链接方式，即外部振荡器方式和谐振器方式。

如果使用内部振荡器，则必须在X1/XCLKIN和X2两个引脚之间链接一个石英晶体。

如果采用外部时钟，可将输入时钟信号直接连到X1/XCLKIN上，X2悬空。

本文采用的是外部有源时钟方式，直接选择一个3.3V供电的30MHz有源晶振实现。

系统工作是通过编程选择5倍频的PLL功能，可实现F2812的最高工作频率（150MHz）.晶振电路如图3-5所示。

图3-5时钟电路原理图

3.4DSP与JTAG接口设计

DSP仿真器通过DSP芯片上提供的扫描仿真引脚实现仿真功能，扫描仿真消除了传统电路仿真存在的电缆过长会引起的信号失真及仿真插头的可靠性差的问题。

采用扫描仿真，使得在线仿真成为可能，给调试带来极大方便。

JTAG接口电路如图3-6所示。

图3-6DSP与JTAG接口设计原理图

3.5DSP的串行接口设计

由于TMS320F2812中SCI接口的TTL电平和PC机的RS-232C电平不兼容，所以连接时必须进行电平转换。

本设计选用符合RS-232标准的MAX232N驱动芯片进行串行通信。

MAX232芯片功耗低，集成度高，+5V供电，具有两个接受和发送通道，刚好与TMS320F2812的两个SCI（A和B）接口相匹配。

电路设计如图3-7所示。

图3-7串行接口设计

3.6通用扩展口设计

考虑到系统的通用性问题，本系统设计时将F2812所有的非空引脚全部引出，而且按照其功能模块进行有规律排列，设计了5个双排接插件将其引出。

3.7总体电路原理图设计

Protel全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。

其共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。

以下介绍一些Protel的部分功能：

（1）可生成30多种格式的电气连接网络表。

（2）强大的全局编辑功能。

（3）在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中。

（4）同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络。

（5）满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）。

（6）放置汉字功能。

本设计就是采用了protel的原理图设计设计的电路图，整体电路图设计见附录1。

第四章软件设计及调试

4.1电路测试和目标板识别

检测系统输入和输出工作电压后，检测上电复位及手动复位电路工作情况。

利用DSP仿真器进行硬件仿真，进入CCS环境，识别目标器件，标明系统硬件基本正常。

4.2时间管理器产生PWM波功能测试

TMS320F2812内核集成的两个时间管理器（EVA和EVB）提供了强大的控制功能，特别适合运动控制和电机控制等领域。

F2812的每个时间管理模块可以同时产生8路脉宽调制（PWM）信号，包括3对完全比较单元产生的死区可编程PWM信号以及有通用定时器比较器产生的2路独立的PWM信号。

4.3基于串口通信的数据采集功能测试

F2812串口支持16级接受和发送FIFO，有一个16位波特率选择寄存器，灵活性极大。

此外，芯片上集成了一个12位ADC，具有18通道复用输入接口、两个采样保持电路，最快转换周期为60ns。

本文对基于串口通信的数据采集功能测试。

分别对于函数发生器产生的方波、正弦波和三角波采样，然后再江数据将通过串口传输到PC.

4.1程序设计

4.2仿真调试

在CCS3.3环境下仿真调试步骤：

（1）选择芯片TMS320F2812并添加F2812gel文件。

（2）打开CCS3.3，根据操作步骤：

debug→connect→project→new，新建一个工程dd。

（3）新建一个文件，输入程序，并保存，保存名为dd.c。

（4）先将.c文件添加到source，然后开始编译，编译结果如下：

（5）将所缺的.h文件先搜索，然后都添加到工程文件夹dd中，同时将.cmd添加到source中，在编译，结果如下：

总结

本文设计经验证表明具备了数据采集、与PC通信及实时数据处理等功能，既可以满足教学要求，又可用于简单的工程研究，具有一定的使用价值。

此外还可以对该最小系统的功能开发验证进一步完善；如增加CAN总线功能及数字信号处理功能等，尽可能结合信号系统、电子测量及电机控制等课程特点，形成较完善的典型教学案例。

对于通用I/O及扩展的实现进一步深入研究，可将该最小系统功能升级成为通用DSP系统，从而可以更广泛的满足各类复杂工程需求。

参考文献

[1]周鹏，许钢.《（DSP原理与实践）》.北京：

北京航空航天出版社，2014

[2]王忠勇,陈恩庆.《（TMS320F2812DSP原理与应用技术第二版）》.北京：

化学工业出版社，2012

[3]聂祥飞.基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计研究.信息技术，2002

（1）.

1.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究

2.基于单片机的嵌入式Web服务器的研究

3.MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究

4.基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制

5.基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究

6.基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器

7.单片机控制的二级倒立摆系统的研究

8.基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现

9.基于单片机的蓄电池自动监测系统

10.基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究

11.基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究

12.基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发

13.基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制

14.基于单片机的自动找平控制系统研究

15.基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发

16.基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发

17.模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现

18.一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制

19.基于双单片机冲床数控系统的研究

20.基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制

21.基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制

22.基于单片机的软起动器的研究和设计

23.基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究

24.基于单片机的机电产品控制系统开发

25.基于PIC单片机的智能手机充电器

26.基于单片机的实时内核设计及其应用研究

27.基于单片机的远程抄表系统的设计与研究

28.基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制

29.基于微型光谱仪的单片机系统

30.单片机系统软件构件开发的技术研究

31.基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制

32.基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制

33.基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用

34.基于单片机的光纤光栅解调仪的研制

35.气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制

36.基于单片机的数字磁通门传感器

37.基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究

38.基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究

39.单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制

40.基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪

41.基于单片机的电机运动控制系统设计

42.Pico专用单片机核的可测性设计研究

43.基于MCS-51单片机的热量计

44.基于双单片机的智能遥测微型气象站

45.MCS-51单片机构建机器人的实践研究

46.基于单片机的轮轨力检测

47.基于单片机的GPS定位仪的研究与实现

48.基于单片机的电液伺服控制系统

49.用于单片机系统的MMC卡文件系统研制

50.基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究

51.基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究

52.单片机控制的后备式方波UPS

53.提升高职学生单片机应用能力的探究

54.基于单片机控制的自动低频减载装置研究

55.基于单片机控制的水下焊接电源的研究

56.基于单片机的多通道数据采集系统

57.基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制

58.基于单片机的红外测油仪的研究

59.96系列单片机仿真器研究与设计

60.基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造

61.基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现

62.基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制

63.基于单片机的气体测漏仪的研究

64.基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器

65.基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究

66.基于单片机的膛壁温度报警系统设计

67.基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计

68.基于单片机船舶电力推进电机监测系统

69.基于单片机网络的振动信号的采集系统

70.基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究

71.基于单片机的叠图机研究与教学方法实践

72.基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现

73.基于AT89S52单片机的通用数据采集系统

74.基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究

75.机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统

76.基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究

77.基于单片机系统的网络通信研究与应用

78.基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究

79.基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究

80.基于双单片机冲床数控系统的研究与开发

81.基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究

82.基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究

83.基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现

84.变频调速液压电梯单片机控制器的研究

85.基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现

86.基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现

87.单片机嵌入式以太网防盗报警系统

88.基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现

89.单片机监测系统在挤压机上的应用

90.MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用

91.基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用

92.单片机在高楼恒压供水系统中的应用

93.基于ATmega16单片机的流量控制器的开发

94.基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计

95.基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计

96.基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发

97.锅炉的单片机控制系统

98.基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计

99.基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制

100.一种RISC结构8位单片机的设计与实现

101.基于单片机的公寓用电智能管理系统设计

102.基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现

103.基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制

104.基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究

105.基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计

106.基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究

107.单片机实现的寻呼机编码器

108.单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究

109.自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究

110.基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究

111.超精密机床床身隔振的单片机主动控制

112.PIC单片机在空调中的应用

113.单片机控制力矩加载控制系统的研究

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