DSP课程设计报告-基于TMS320VC5402的DSP最小系统设计.docx
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信息工程系
DSP课程设计报告书
题目:
基于TMS320VC5402的DSP最小系统设计
专业：
电气工程及其自动化
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
2010年6月24日
信息工程系课程设计任务书
学号
学生姓名 专业（班级）电气工程及其自
动化
设计题目
基于TMS320VC5402的DSP最小系统设计
设计技
术
参数
FIR滤波器；CCS开发环境；MATLAB设计；DSP实现；定点数的定标；误差问题；
循环寻址；源程序汇编代码；链接命令文件；系统仿真。
设
计
要
求
（1） 绘制系统框图（VISIO）；
（2） 包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D转
换设计、JTAG接口设计等，用Protel软件绘制原理图和PCB图；
（3） 给出所设计的FIR低通滤波器的技术指标，用MATLAB求解滤波器的参数并仿真；
（4） 给出程序流程图，编写程序，在CCS中完成仿真；
工作量
字数:
4392；
图纸:
9；
工作计划
参考资料
[1]戴明桢周建江.TMS32054xDSP.结构、原理及应用.北京:
：
北京航空航天大学出版社,2001
[2]苏 涛,等.DSP实用技术.西安:
西安电子科技大学出版社,2002
[3]张雄伟,陈亮,徐光辉.DSP集成开发与应用实例.北京:
电子工业出版社,2002
[4]尹 勇,欧辉,关荣锋.DSP集成开发环境CCS开发指南.北京:
北京
航空航天大学出版社,2003
[5]杨全胜,胡友彬.现代微机原理与接口技术.北京:
电子工业出版社,2003
指导教师签字
年月日
学生姓名：
学号：
专业（班级）：
课程设计题目：
基于TMS320VC5402
的DSP最小系统设计
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年 月日
摘要
介绍了基于DSP（数字信号处理）的最小应用系统的整体设计过程。
系统采用TMS320VC5402作为主控芯片;ADC0809完成数据的采样及A/D转换,通过TMS320VC5402处理后,由DAC0832完成D/A转换并输出;外部存储器采用通用EPROM,TMS320VC5402采用8位并行EPROM引导方式;并加入了标准的14针JTAG接口,便于系统的调试与仿真。
关键词:
DSP（数字信号处理）,JTAG,并行引导,引导表
Abstract
Thispaperintroducestheoveralldesignofminimumapplicationsystemfordigitalsignalprocessing.ThesystememploysTMS320VC5402asmaincontrolchip,ADC0809samplestheanalogsignalsandconvertsthemtodigitalsignals,thenafterprocessingofTMS320VC5402,DAC0832convertsthedigitalsignalstoanalogonesandfinallyoutputs.ThesystemusesgeneralEPROMfortheexternalstorage.Besides,thesystemincorporatesastandard14pinJTAGinterfacetodebugandsimulate.
Keywords:
DSP,JTAG,parallelboot,boottable
0引 言…………………………………………………8
1TMS320VC5402简介……………………………… 9
2系统硬件设计……………………………………… 10
2.1电平转换…………………………………………………………………… 10
2.2电源控制电路……………………………………………………………… 10
2.3复位电路…………………………………………………………………… 11
2.4时钟电路…………………………………………………………………… 11
2.5译码电路…………………………………………………………………… 12
2.6输入接口电路…………………………………………………………………12
2.7输出接口电路…………………………………………………………………12
2.8存储器扩展电路………………………………………………………………12
2.9JTAG仿真接口电路………………………………………… 13
3系统软件设计…………………………………………………… 14
3.1引导程序………………………………………… 14
3.2用户程序…………………………………………………………………… 15
4总结……………………………………………………………………………..17参考文献……………………………………………………………………………..18
0引言
在仪器仪表迅速发展的同时，计算机和网络技术也在迅速发展，PC机已经从高速增长进入到平稳发展时期，单纯由PC机带领电子产业蒸蒸日上的时代己经成为历史，嵌入式系统的出现和广泛应用，使计算机和网络进入了后PC时代。
基于嵌入式智能仪表远程监控系统作为网络重要发展方向之一，是工业数据通讯与控制网络技术、互联网技术等多种技术共同发展的结果。
该项技术的发展与成熟将会给人们的生产生活带来深远的影响。
本文采用C5000系列TMS320VC5402DSP（数字信号处理）芯片,能满足通信、语音、图像以及其他电子领域高速、低成本、小体积、低功耗的要求。
DSP系统的设计主要包含硬件电路和软件程序两部分。
1TMS320VC5402简介
TMS320VC5402（以下简称5402）是美国TI公司的性价比极高的16bit定点DSP芯片,操作速度可以达到100MIPS,其内部资源配置为用户构造系统提供了很大便利。
其主要特点如下：
a） 多总线结构,片内3套16bit数据总线CB、DB、EB和1套程序总线PB以及对应的4套地址总线CBA、DBA、EBA、PBA（4套总线可以同时操作）。
b） 40bitALU（算术逻辑单元）,包含1个40bit桶形移位器和2个40bit累加器;1个17×17bit乘法器和一个40bit专用加法器;2个地址产生器,8个辅助寄存器,一个比较/选择/存储（CSSU）单元。
c） 片内4k×16bitROM,16k×16bitDARAM。
d） 程序空间扩展到1MB,数据和I/O空间各64kB,20条地址线,16条数据线。
e） 6级流水线完成一条指令:
预取指、取指、译码、访问、读数、执行。
f） 片上JTAG仿真接口。
2系统硬件设计
整个系统的硬件电路主要包含电源控制电路、时钟电路、复位电路、译码电路、输入接
口电路、输出接口电路、存储器扩展电路和JTAG仿真接口电路8部分。
另外,由于DSP
的低电压工作状况,必须要考虑到电平转换。
系统总体结构框图如图1所示。
图1系统结构框图
2.1电平转换
5402采用低压工作,其内核电压为1.8V,I/O引脚电压为3.3V,而大多数常用的电子元器件的工作电压一般为5V,如本系统中用到的A/D转换器ADC0809和D/A转换器DAC0832,以及扩展的存储器芯片EPROM27C512等,都是采用5VTTL电平供电,因此必须在电路中增加电平转换模块。
TI公司的74LVC245是8路电平转换芯片,其工作电压为3.3V,可耐5V输入,输出为3.3V。
在本系统采用了3片,分别用在ADC0809和DAC0832的数据线、EPROM的数据线、几个控制信号上,这些数据线和控制信号线都通过74LVC245连接到5402上,实现5V到3.3V和3.3V到5V的电平转换。
2.2电源控制电路
系统电源设计。
TMS320VC5402芯片采用双电源供电，DSP的核内电压和I/O接口电压分别为1.8V和3.3V，本系统需要三种电源，电压为5V、3.3V和1.8V。
其中，RTL8019AS网卡芯片和模数转换电路均采用5V电源供电。
DSP的双电源解决方案采用TPS73HD318实现，输入的电源电压为5V，输出电压分别为3.3V和1.8V，每路电源的最大输出电流为750mA。
图2电源控制电路
2.3复位电路
系统上电时可自动复位,但为了防止系统受到外界干扰或电源波动时出现死机现象,还
专门加了外部RESET,主要使用了两个施密特触发器74LS14。
图3复位电路图
2.4时钟电路
系统中采用外部时钟,根据使用的晶振不同,采用的晶体振荡起振电容也不同,这里采用10MHz晶振,起振电容选用22pF。
系统中让DSP工作在20MHz的频率,因此根据5402的主时钟配置规则,只要将5402的CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3这3个引脚分别选择为高电平、低电平、低电平即可。
图4时钟电路图
2.5译码电路
5402对外部接口的控制信号有限,又要同时完成对A/D、D/A、EPROM的控制,最有
效的办法是加入译码电路。
本系统采用通用的328译码器74LS138,使用5402的高位地址
线A13、A14、A15作为译码输入,IS和IOSTRB作为译码使能端输入,译码地址见表1。
2.6输入接口电路
输入接口电路主要完成数据采样及其A/D转换,包含分频和A/D转换电路。
分频电路主要用做ADC0809的转换时钟。
5402本身也产生时钟输出,可以借助于它的时钟输出作为输入模拟信号的输入时钟。
将输入模拟信号的转换速率定为640kHz,而5402的时钟输出为20MHz（当然可以使用更高的时钟）,采用32分频即可,可以用两个同步二-十进制计数器74F160来实现。
A/D转换电路采用ADC0809。
这里只对一路数据采样,使用通道0,数据转换速率为640kHz。
通过5402的高位地址A13、A14、A15和IS、IOSTRB译码,CS2控制ADC0809芯片的输出使能信号ENABLE,CS3控制转换启动信号START,地址使能信号ALE与转换启动信号接在一起。
ADC0809采用中断方式读取转换后的数字量,即将ADC0809的EOC引脚连接到5402的外部中断引脚INT0上,这样,一旦数据转换完毕,将会触发5402的外部中断0,在中断服务程序中完成数据从ADC0809到5402的传输。
它的输入时钟由分频电路的输出时钟来提供。
2.7输出接口电路
输出接口电路完成D/A转换以及模拟信号输出。
D/A转换电路主要采用DAC0832芯片。
由于只有一路数据需要转换,故让它工作在单缓冲方式,即输入锁存器处于受控（通过译码输出CS1控制WR1,片选信号引脚CS接地使其始终有效）,而DAC0832寄存器处于直通状态（直接将WR2与XEFR接地使其始终有效）。
在这种工作方式下,数据只要一经写入DAC0832芯片,就立即进行D/A转换,省去了一条输出指令。
模拟输出采用双极性模拟电压输出,加了两级运算放大电路,当数字量N从00H～FFH变化时,对应的模拟电压OUT的输出范围是-5V～5V。
2.8存储器扩展电路
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