DSP课程设计电子信息工程.docx
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DSP课程设计电子信息工程
信息科学与技术学院
DSP报告
班级：
电子与通信工程2010级
学号：
X
姓名：
何义华
课程设计题目：
DSP课程设计
目的与任务：
1.了解DSP实验板结构原理
2.焊接电路板
3.根据编程任务要求编写并调试程序
4.课程设计成果验收、面试，撰写报告
内容和要求：
1.可根据指导书上任务要求进行编程调试，或者根据现有硬件资源进行自由发挥
2.要求熟练掌握硬件器件的使用
3.熟悉DSP软硬件开发流程
设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）
任务说明：
首先认识DSP的TMS320VC5402、74lvc244芯片、MAX3232、TLV320AIC23等主要芯片的原理，大致明白电路的连接，然后焊接电路板，使其能够通过JTAG仿真器下载程序并使各种灯该亮的亮该不亮的不亮，正确完成电路板的焊接，最后理解DSPHPI启动方法，编写MCU程序完成DSP的启动，并能在焊好的电路板上运行出来。
基本原理：
1.TMS320VC54x系列DSP芯片简单介绍
C54x的存贮空间分为三个部分，分别是程序空间，数据空间和输入输出（I/O）空间。
程序空间的大小为1M字，数据和输入输出空间大小都是64K字。
存贮空间的配置有两种模式，一种是微处理器方式（MP），另一种是微计算机方式，而这两种方式主要影响程序空间的分配。
微处理器模式，程序地址空间FF80~FFFF是外部的，也就是我们可以配置的。
微计算机模式，程序地址空间FF80~FFFF是被系统占用了的，用于存放系统中断向量表，同时F000~FEFF地址空间也被系统使用，这段地址里面包含了引导程序。
由此可以看出，微计算机方式就是把该DSP看成了独立的一个系统，要自己能够单独工作起来，因此需要引导程序。
数据空间分成了6个部分。
其中00～5F是存贮器映射空间。
这段地址空间的值和DSP内部寄存器的值是一致的，访问这个地址空间就等于访问DSP内部的相对应寄存器。
而这段空间是在DSP的片上RAM内。
60～7F是一个散空间，相当于系统给自己保留了一个空间用于特殊之用。
80～3FFF是DSP的片上RAM所映射的地址空间，如果我们程序的代码比较小时，可以不用外扩RAM。
4000～EFFF，这段空间是外部寻址空间。
假如程序比较大，片上RAM放不下下的时候，可以外扩一个RAM，然后将程序放在这段空间里执行。
F000~FEFF，这段空间可以是外部，也可以是片上ROM，主要受CPU的控制寄存器DROM位的控制。
FF00~FFFF，可以是外部也可以是保留不能使用。
主要受DROM位影响。
输入输出（I/O）空间的64K字全部是外部的。
另外，C54x的程序空间采用了分页机制。
每64K字为一页。
因此程序空间1M字可以划分为16页。
在进行系统软件设计时，应注意以下几个问题：
（1）由于McBSP工作在数据接收中断方式，因此全局中断和串口中断的相应位要合理设置。
同时，在设置中断向量表时，中断向量表的位置应与处理器模式状态寄存器PMST中的中断向量指针IPTR相对应，IPTR的9位地址指向128字的中断向量所在的程序页同时，中断向量表也要严格按照C5402规定的格式编写，否则不能正确地产生需要的中断结果。
（2）要实现DSP数据采集系统的脱机独立运行，程序装载十分关键。
C5402（主）进行并行装载时，AT29LV1024中的程序数据流要严格按照并行装载的格式依次把C5402从装载程序、C5402（主）自身执
行程序和C5402（从）的程序装载到片内DRAM和片外双口SRAM中。
（3）当双端口RAM在两片DSP之间进行数据传递时，要合理分配空间，协调好读写时序，严格避免数据冲突。
2.最小系统
DSP最小系统设计以TMS320VC5402为核心,配置电源管理芯片、JTAG仿真口、时钟电路及用于系统测试的电路，使用TICCS（CodeComposeStudio）开发环境进行简单程序的编写、编译、下载和运行调试。
图1.系统总体设计结构图
DSP时钟电路：
图2.时钟电路
DSP复位电路：
图3.复位电路
3．HPIBootLoader设计
进行HPI接口程序设计，包含了单片机和DSP相关技术，提高学生综合、灵活应用知识的能力。
学生首先在TICCS集成开发环境中编写用户程序编译后形成COFF文件（.out文件），利用TI提供的命令HEX500将.out文件转换为.hex文件。
利用STC单片机在线烧写的功能，将这一文件和单片机控制DSPHPI接口程序一起编译，采用RS232串口一同烧写到STC单片机片内ROM中。
DSP复位后检测MP/MC=0为自启动模式，DSP片内程序BootLoaer（自举程序）查询HPI接口是否可以进行自启动如图2所示：
在启动以后，DSP片内0x7F地址的值被置为0，BootLoader不断检验0x7F地址处是否出现了可用的程序指针的跳转地址。
当其发现该地址内的值不为0时，即判定为DSP已由外部单片机进行了HPI自举程序加载，并按照该值跳转PC指针，开始运行，从而完成HPI方式自举。
通过观察实验结果来验证程序的正确性。
图4.HPI启动流程图
4.I/O设计
DSP芯片存在三种空间分别是程序、数据和I/O空间。
DSP芯片通过/IS以及/IOSTRB外部I/O空间片选和锁存，结合地址线、数据线对I/O空间进行读写操作。
应用数字电路基础课程的74LVC系列译码器件进行逻辑设计，加以编程实现如4×4键盘、LED的读写控制，可以化抽象为具体，并触类旁通掌握程序、数据空间扩展方法。
5.电源设计：
TMS320VC5402芯片采用低电压供电方式,这可以大大降低DSP的功耗,TMS320VC5402的电源分两种，即内核电源和I/O电源。
其中,I/O电源采用3.3V，而内核电源为1.8V。
为了满足TMS320VC5402对电源的要求,并降低实验板成本，采用AMS1117芯片分别提供1.8V和3.3V电源，满足系统中所有芯片的供电需求。
图5.系统电源模块
6．MCU的相关电路
（1）下载电路
图6.下载电路
MAX232主要功能是：
在单片机下载电路中该芯片主要是转换电平。
（2）MCU芯片核心电路
图7.MCU芯片电路
7．LED选调驱动电路图如下：
图8.LED选通电路
74LVC1392-4译码器：
通过设置portcfff使得控制驱动电路选择键盘电路还是LED电路。
当A13A12=00且A15A14!
=00时，74LVC139译码器Y0输出低电平使能74LVC244芯片。
此时，DSP芯片引脚DSP_D4-DSP-D7的值输入到芯片内部，输出点亮相应的LED灯。
部分程序如下：
#defineLedAddportcfff
ioportunsignedintLedAdd;
74LVC244总线驱动：
使用74LVC244的四个IO口控制四盏LED灯，当引脚输出低时电平点亮LED灯，输出高电平时熄灭LED灯。
实验步骤
1．焊接电路板：
首先注意安全：
特别是在实用烙铁时，注意不要烫着人体，不要烫着电线，以免发生伤害事故；
器件焊接顺序：
（1）首先用万用表测量电路板上电源与地，保证这两端不短路；
（2）其次先焊接电源电路，焊接完后立即上电测试电源输出3.3V和1.8V是否正常，注意上电前需要再次测试电源与地，保证这两端不短路；
（3）其余器件原则是从矮到高的，大致是先焊贴片器件，如电阻，再焊座子等；
贴片器件（电阻、电容、三极管等）焊接方法：
先在电路板上器件对应封装的一个管脚焊盘上上点焊锡，然后用镊子夹送器件到板子上先固定已有焊锡的那个管脚，然后再焊接其他管脚，焊锡用量不宜过少，以保证焊接牢靠。
特别是在焊接引脚很密的芯片时，要特别注意焊接的方法，焊接完后对各引脚进行连接测试。
具体实践时我们发现贴片电阻等小件的焊接前，要将焊盘搪少量的焊锡（尽量少，并均匀），电烙铁温度以1秒左右能融化焊锡为最佳，然后用尖的镊子夹元件并摆好位置，烙铁头上有焊锡，不用特意保留。
贴片焊时用烙铁头同时接触元件的焊点和电路板的焊盘，看到PCB的焊盘焊锡融化即可；再焊接另一头；如果觉得焊锡不足可以补。
焊接贴片集成块时，先将集成块的管脚也搪锡，然后可以一个一个管脚焊接，只用烙铁加热一下如果大量焊接可以将烙铁吃满锡，粘松香后由一端焊向另一端，瞬间即可焊接一侧的管脚，掌握好时间和吃锡量，可以焊接的很快。
2．JTAG下载程序到DSP。
LAB1~LAB11为11个实验文档可以使用JTAG仿真器进行实验，若要脱离JTAG仿真器要使用HPIBOOT。
同时注意download.c程序中，0x007f的值为ccs编译时候_c_int00的地址值具体方法如下：
（1）把CCS2.0编译输出文件＊.out拷贝到CHANGE目录中，重新命名为ASM.OUT。
（2）运行change.bat批处理文件把ASM.OUT转换为dspcode.h。
（3）把dspcode.h拷贝到LOAD文件夹，用C编译器编译生成load.hex文件。
（4）用串口标准线连接DEC5402的COM口和PC的COM口（在断电情况下操作）。
（5）运行STC在线烧写软件。
（6）点击STC上downLoad按钮，等出现如下图所示时，接通DEC5402的电源。
3.对于点亮LED程序的设计
（1）通用I/O引脚的使用
TMS320VC5402有64k字并行I/O口，和两个受软件控制的专用引脚BIO和XF。
外部标志输出引脚XF可以用来向外部器件发信号，可以使用汇编语句“SSBXXF”给XF置位，使用“RSBXXF”进行复位，使CPU向外部器件发信号。
在测试的过程中，将XF引脚连接到外部的LED灯，用LED灯观察XF引脚电平的变化。
（2）数据总线D15~D0的使用
D15~D0为CPU与外部数据、程序存储器或者I/O设备之间传送数据复用，程序中使用数据总线控制LED灯的亮灭。
程序中所用的硬件电路主要有：
DSP最小系统、电源电路、五个LED灯、译码芯片74LVC139和总线驱动芯片74LVC244，主要实现LED0-LED3按照四位二进制递增的方式依次点亮，然后不停闪烁。
在程序的开始，定义了led灯的端口地址，从而使得A15A14=00且A13A12=11，使能74LVC244的控制led灯部分。
（3）LED软件设计
软件框图（右）:
图9..软件流程图
软件程序：
#defineLedAddportcfff
ioportunsignedintLedAdd;
voiddelay（）;
voidmain（）
{unsignedinti,k;
i=0;k=0;
asm（"stm0xffe0,pmst"）;
asm（"rsbxxf"）;
for（k=0;k<0xf;k++）
{
i=k;
LedAdd=0x00f0&i<<4;
delay（0x00ff）;
}
asm（"ssbxxf"）;
delay（0x0020）;
i=0;
while
（1）
{
asm（"rsbxxf"）;
LedAdd=0x00f0;
delay（0x00ff）;
delay（0x00ff）;
asm（"ssbxxf"）;
LedAdd=0x0000;
delay（0x00ff）;
delay（0x00ff）;
}
}
voiddelay（unsignedinttemp）
{
unsignedintl,j;
for（j=0;j{
for（l=0;l{;}
}
}
注意：
这里DSP运用的是TMS320VC5402，MP/MC管脚接地，程序运行于内部RAM。
1）在HPIBoot时最好将HINT与INT2直接相连，同时加上拉电阻。
这样可以保证DSP在启动后查询Boot方式时直接进行HPI%%Boot。
2）在主机向DSP下载应用程序前，最好清零HINT，即向DSP的HPIC寄存器的HINT位写1。
3）在主机向DSP下载程序之前，向DSP的0x7F地址写零。
4）在主机向DSP下载完程序之后，先将DSP的OVLY位设为1，确保DSP的程序寻址位于DSP的内部RAM。
5）上述工作完成后，将DSP的入口地址写入到0x7F寄存器，DSP开始运行。
（注意：
这里的入口地址应该是程序的复位向量所在地址%%，通常的链接采用了-c参数，这时自动的将_c_int00函数作为系统的入口函数，该函数的地址即是DSP的入口地址。
同时因为系统的中%%断向量表中的复位向量指向的是_c_int00，所以将入口地址设为中断向量表的复位向量地址也可以）（在单片机程序中发送给DSP的数据第一个数作为高位，第二个数作为低位的）.
小结：
本次课程设计主要分为两个大的模块：
硬件电路的焊接以及软件的编程调试和下载。
本次课程设计相应的从实际动手和编程两个方面锻炼了我们。
对于电路板的焊接，因为之前有做过类似电路板的焊接，所以对于焊接这方面几乎没什么问题，并且由于是两人一组，两个人配合起来使焊接过程颇为顺利，同时完成的质量也较好，没出什么问题。
在焊接硬件电路的过程中，对于整个原器件以及电路也有了较好的了解，尤其对于一些元件的正负极以及高低电平点亮在心中有了一定的思量，这为下面对于程序的掌握起到了很好的基础作用。
通过本次课程设计，熟悉了DSP的相关知识，同时又加深了对于单片机的了解。
在本次课程设计中由于利用JTAG下载程序到DSP芯片中，程序掉电不保存，但有了单片机，利用软件转换程序格式，生成适合单片机的.hex文件，这样就解决了DSP中程序掉电不保存的缺陷。
参考文献
[1]高林海、钱满义编著．《DSP技术及其应用》．清华大学出版社．2009
[2]武晓光、郭天文编著．利用I2c和McBsp接口实现DSP与CODEC芯片的数据传输[J]．现代电子技术，2006（24）：
137—139．
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