dsp課程設(shè)計(jì)--基于dsp的spi接口da轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　DSP是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件是一種特別適合各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器。以數(shù)字計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理器具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、體積小及可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)滿足了對(duì)信號(hào)快速、精確、實(shí)時(shí)處理及控制的要求。串行外設(shè)接口SPI是一個(gè)高速、同步串行接口I/O通常應(yīng)用于DSP控制器與外部設(shè)備或DSP控制器與其他

2、控制器之間的通信。SPI接口的DA轉(zhuǎn)換采用TLV5617進(jìn)行數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換通過(guò)觀察輸出的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證通信和轉(zhuǎn)換的情況。TLV5617是單極性，10位串口DA，所以生成的正弦波數(shù)據(jù)要換算到TLV5617的數(shù)據(jù)范圍，而且根據(jù)TLV5617要求的數(shù)據(jù)格式還要對(duì)換算后的數(shù)據(jù)做響應(yīng)的變換才能最終通過(guò)SPI接口發(fā)送給TLV5617。在這個(gè)應(yīng)用中SPI用于控制TLV5617工作，所以配置為主模式。從TLV5617的控制時(shí)序中可以發(fā)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上

3、升沿鎖存。因此SPI時(shí)鐘配置選擇無(wú)延下降沿即SPI在時(shí)鐘的下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖存在TLV5617.本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)DA轉(zhuǎn)換的工作原理的分析以及對(duì)DSP的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行功能分析設(shè)計(jì)出數(shù)模轉(zhuǎn)換接口的系統(tǒng)框圖硬件電路圖和軟件程</p><p>　　關(guān)鍵詞：D/A轉(zhuǎn)換，串行外設(shè)，TLV5617，SPI，中斷 </p><p><b>　　ABSTRACT</b>

4、</p><p>　　DSP is based on digital signal processing large amounts of information devices is a particularly suitable for the operation of various digital signal processing microprocessor. Digital method of ca

5、lculation of the signal processor has the processing speed is fast, flexible ,precise, strong anti-jamming capability ,small size and high reliability to meet the signal fast, accurate ,real time processing and control

6、requirements .serial peripheral interface (SPI) is a high-speed, synchronous seri</p><p>　　Key words: D/A converter, serial peripheral, the TLV5617, SPI, interrupt</p><p><b>　　目 錄</b&

7、gt;</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 硬件電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 TMS320LF2407的介紹2</p><p>　　2.2 TLV5617的介紹3</p><p>　　2.3 DA轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理圖4</p><

8、;p>　　2.4 各引腳的說(shuō)明4</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　3.1程序流程圖6</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)主程序7</p><p><b>　　4 硬件電路圖9</b></p><p>　　5 產(chǎn)生正弦波的方法

9、及步驟10</p><p>　　5.1實(shí)驗(yàn)步驟10</p><p>　　5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出波形10</p><p><b>　　6 結(jié)論12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　1 緒論</b>

10、</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器的發(fā)展歷史：</p><p>　　隨著電子產(chǎn)業(yè)數(shù)字化程度的不斷發(fā)展，逐漸形成了以數(shù)字系統(tǒng)為主體的格局。D/A轉(zhuǎn)換器作為模擬和數(shù)字電路的接口，正受到日益廣泛的關(guān)注。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的要求也越來(lái)越高，新型的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)不斷涌現(xiàn)。本文著重介紹了當(dāng)前幾種常用的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)；并通過(guò)對(duì)數(shù)字技術(shù)發(fā)展近況的分析，探討了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換技

11、術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 </p><p>　　計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號(hào)的電路系統(tǒng)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，因此，需要一種接口電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運(yùn)而生的。1970年代初，由于MOS工藝的精度還不夠高，所以模擬部分一般采用雙極工藝，而數(shù)字部分則采用MOS工藝，而且模擬部分和數(shù)字部分還不能做在同一個(gè)芯片上。因此，D/A轉(zhuǎn)換器只能采用多芯片

12、方式實(shí)現(xiàn)，成本很高。1975年，一個(gè)采用CMOS工藝的10位逐次逼近型D/A轉(zhuǎn)換器成為最早出現(xiàn)的單片D/A轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　1976年，出現(xiàn)了分辨率為11位的單片CMOS積分型D/A轉(zhuǎn)換器。此時(shí)的單片集成D/A轉(zhuǎn)換器中，數(shù)字部分占主體，模擬部分只起次要作用；而且，此時(shí)的MOS工藝相對(duì)于雙極工藝還存在許多不足。1980年代，出現(xiàn)了采用BiCMOS工藝制作的單片集成D/A轉(zhuǎn)換器，但是工藝復(fù)雜，成本高。隨著

13、CMOS工藝的不斷發(fā)展，采用CMOS工藝制作單片D/A轉(zhuǎn)換器已成為主流。這種D/A轉(zhuǎn)換器的成本低、功耗小。1990年代，便攜式電子產(chǎn)品的普遍應(yīng)用要求D/A轉(zhuǎn)換器的功耗盡可能地低。當(dāng)時(shí)的D/A轉(zhuǎn)換器功耗為mW級(jí)，而現(xiàn)在已經(jīng)可以降到μW級(jí)。D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和速度也在不斷提高，目前，D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度已達(dá)到數(shù)百M(fèi)SPS，分辨率已經(jīng)達(dá)到24位。</p><p><b>　　2 硬件電路設(shè)計(jì)</b

14、></p><p>　　TMS320LF2407的D/A轉(zhuǎn)換是基于2407的SPI接口以及TLV5617芯片來(lái)完成。</p><p><b>　　圖2-1系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　2.1 TMS320LF2407的介紹</p><p>　　TMS320LF2407系列是TMS320C2x家族中最新、功能

15、強(qiáng)大的DSP芯片，是為了滿足控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。主要是應(yīng)用于數(shù)字電機(jī)控制，電機(jī)控制，智能儀器儀表，工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)電一體化等。</p><p>　　高性能、高速度：集成了高性能的DSP內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外設(shè)；每秒3000萬(wàn)條指令(30MIPS)的處理速度。（LF2407可達(dá)40MIPS）</p><p>　　高可靠性、可編程性：LF2407 DSP的16位定點(diǎn)DSP內(nèi)核為模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者提供

16、了一個(gè)不犧牲系統(tǒng)精度和性能的數(shù)字解決方案。</p><p>　　兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB，為開(kāi)發(fā)者提供完整的、高效的馬達(dá)控制方案，提供所有的PWM和I/O，可以控制所有類型的電機(jī)。</p><p>　　采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的損耗；30MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到33ns，從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力。</p>&

17、lt;p>　　片內(nèi)有高達(dá)32K×16位的Flash程序存儲(chǔ)器;高達(dá)2.5K字×16位的數(shù)據(jù)/程序RAM; 544字節(jié)雙端口RAM(DARAM); 2K字的單口RAM(SARAM)。</p><p>　　可擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器總共具有192K×16位的空間，分別為64K字程序存儲(chǔ)器空間、64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64K字的I/O空間。</p><p>　　10位

18、ADC轉(zhuǎn)換器，其特性為:最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為500ns、8個(gè)或16個(gè)多路復(fù)用的輸入通道，采集時(shí)間和轉(zhuǎn)換時(shí)間分開(kāi)，提高了采樣率和輸入阻抗，并且支持自動(dòng)順序采樣，不需CPU干預(yù)。</p><p>　　CAN總線控制器，可以為控制器、傳感器、激勵(lì)源以及其它節(jié)點(diǎn)提供良好的通訊，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和汽車等強(qiáng)噪聲和惡劣的環(huán)境中。</p><p>　　5個(gè)外部中斷(兩個(gè)驅(qū)動(dòng)保護(hù)、復(fù)位和兩個(gè)可屏蔽中斷)。<

19、;/p><p>　　2.2 TLV5617的介紹</p><p>　　TLV5617A是帶有靈活 3線串行接口的雙 10位電壓輸出數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，DAC串行接口可與 TMS320 SPITM QSPITM和Microwares TM的串行端口兼容。它可用含有 4個(gè)控制位和10個(gè)數(shù)據(jù)位的串行 16位字符串編程。</p><p>　　電阻字符串的輸出電壓由一個(gè) x2增益軌對(duì)

20、軌的輸出緩沖器進(jìn)行緩沖。該緩沖器以一個(gè)AB型 Class-AB輸出級(jí)來(lái)改善穩(wěn)定性并減少穩(wěn)定時(shí)間 DAC的可編程的穩(wěn)定時(shí)間允許設(shè)計(jì)者使速度和功耗之間的對(duì)比達(dá)到最優(yōu)化。器件以 CMOS為處理器，在 2.7 V至 5.5 V的單端電源電壓下工作在標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)和工業(yè)溫度范圍內(nèi)，器件的封裝為 8引腳 SOIC封裝。</p><p><b>　　(1)其特點(diǎn)</b></p><p>

21、　　雙10位電壓輸出數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC</p><p><b>　?、倏删幊痰膬?nèi)部基準(zhǔn)</b></p><p><b>　?、诳删幊痰姆€(wěn)定時(shí)間</b></p><p>　　③快速方式2.5 s</p><p><b>　?、苈俜绞?2 s</b></p><

22、;p>　　⑤可與 TMS320 和SPITM 串行端口兼容</p><p>　?、薏罘址蔷€性<0.2 LSB 典型值</p><p><b>　　(2) 應(yīng)用范圍</b></p><p>　?、贁?shù)據(jù)伺服系統(tǒng)控制回路</p><p>　?、跀?shù)據(jù)偏置和增益調(diào)節(jié)器</p><p><b

23、>　　③工業(yè)處理控制</b></p><p>　?、軝C(jī)械和運(yùn)作控制器件</p><p><b>　?、莺Ａ看鎯?chǔ)器</b></p><p><b>　　(3) 一般功能</b></p><p>　　TLV5617A 是一個(gè)基于串聯(lián)電阻結(jié)構(gòu)的雙10 位單電源的DAC 它由一個(gè)串行接口一

24、個(gè)速度和掉電控制邏輯一個(gè)電阻字符串和一個(gè)軌對(duì)軌的輸出緩沖器組成輸出電壓全額度由內(nèi)部基準(zhǔn)決定由以下公式給出:</p><p>　　2 REF CODE /0×1000 [V] (1.1)</p><p>　　其中REF 是電壓基準(zhǔn)</p><p>　　CODE 是在0x000 至0xFFC 范圍內(nèi)的數(shù)字輸入值一次上電復(fù)位初

25、始化內(nèi)部鎖存至置位狀態(tài)所有位均為0</p><p><b>　　(4) 串行接口</b></p><p>　　CS 引腳的下降沿開(kāi)始將數(shù)據(jù)一位接一位從最高有效位開(kāi)始轉(zhuǎn)移到在SCLK 引腳的下降沿上的內(nèi)部寄存器中在16 位數(shù)據(jù)傳送完或CS 上升時(shí)轉(zhuǎn)移寄存器的內(nèi)容被移入目標(biāo)鎖存DACA DACB緩沖器或控制中這取決于數(shù)據(jù)字中的控制位。</p><p&g

26、t;　　2.3 DA轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　圖2-2原理圖</b></p><p>　　2.4 各引腳的說(shuō)明</p><p>　　2.4.1 TMS320LF2407引腳說(shuō)明</p><p>　　表2-1 DSP SPI引腳圖</p><p>　　2.4.2 TLV5617引腳

27、說(shuō)明</p><p>　　表2-2 DA引腳說(shuō)明</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1程序流程圖</b></p><p><b>　　圖3-1 流程圖</b></p><p><b>　　3.2

28、實(shí)驗(yàn)主程序</b></p><p>　　*************************</p><p>　　#include"exp_2407.h"</p><p>　　#include"math.h"</p><p>　　#define pi 3.1415926</p>

29、<p>　　**************************</p><p>　　unsigned int data=0;</p><p>　　unsigned int curve[128];</p><p>　　unsigned int curve1[128];</p><p>　　unsigned int curve2[12

30、8];</p><p>　　void sys_ini()</p><p>　　{asm("setc INTM");</p><p>　　asm("setc SXM");</p><p>　　asm("clrc OVM");</p><p>　　WAGR=0x0

31、049;</p><p>　　*SCSR1=0x00E8;</p><p>　　*MCRB=0xFE3F;</p><p>　　*IFR=0xFFFF;}</p><p>　　void spi_ini()</p><p>　　{*SPICCR&=0x007F;</p><p>　　*SP

32、ICCR=0x004F;</p><p>　　*SPICTL=0x000E;</p><p>　　*SPISTS=0x0080;</p><p>　　*SPIBRR=0x0000;</p><p>　　SPICCR=0x0080;</p><p>　　}void delay()</p><p>

33、　　{unsigned int k;</p><p>　　for(k=0;k<5;k++)}</p><p>　　interrupt void nothing()</p><p><b>　　{return;}</b></p><p>　　void main()</p><p>　　{

34、 int i,p,data;</p><p>　　sys_ini();</p><p>　　spi_ini();</p><p>　　for(i=0;i<128;i++)</p><p>　　{data=(int)(511.5*(1+sin(2*pi*i/127)));</p><p>　　curve[i]=d

35、ata;</p><p>　　curve1[i]=data<<2|0xC000;</p><p>　　curve2[i]=data<<2|0x5000;}</p><p><b>　　for(;;)</b></p><p>　　{for(p=0;p<128;p++)</p>&

36、lt;p>　　{*SPITXBUF=curve2[p];</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　*SPITXBUF=curve1[p];</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}}}</b>&

37、lt;/p><p><b>　　4 硬件電路圖</b></p><p>　　5 產(chǎn)生正弦波的方法及步驟</p><p><b>　　5.1實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1、示波器探頭和“2407CPU板”的接口OUTA、GND相連。</p><p>　　2、運(yùn)行CCS軟件

38、，加載程序，運(yùn)行程序，用示波器可觀察產(chǎn)生的正弦波。</p><p><b>　　圖5-1 軟件圖</b></p><p>　　加載esp10.out”后</p><p>　　5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出波形</p><p>　　圖5-2 輸出波形圖</p><p>　　圖5-3 輸出波形圖</p>

39、;<p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　DSP作為嵌入式處理器家族的一大類，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它尤其適合做數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用，而學(xué)好數(shù)字信號(hào)處理對(duì)日后的信息處理的深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用有著重要意義，因而學(xué)好DSP技術(shù)也就有著深遠(yuǎn)的意義。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)了一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)的完整的設(shè)計(jì)流程，并熟悉了CCS工程的建立和基于TMS320LF2407的DSP程序的編寫。

40、</p><p>　　在此次課程設(shè)計(jì)中我也遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)閱讀幾本參考書和其他一些資料，自己已經(jīng)基本明白了他們的作用和配置方法。還有就是程序的調(diào)試，DSP的結(jié)構(gòu)比單片機(jī)要復(fù)雜的多，相應(yīng)的寄存器也就較多，而很多情況下編寫DSP程序都需要操作和配置寄存器，這既要求對(duì)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的處理器的共性有一定了解，同時(shí)也要針對(duì)DSP的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，編程前需對(duì)各個(gè)硬件模塊之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行整體考慮，這樣可以訓(xùn)練自己的系統(tǒng)思維

41、。當(dāng)然這些問(wèn)題都有一定的難度，但是想辦法解決它們的過(guò)程也就是學(xué)習(xí)和進(jìn)步的過(guò)程。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王改名, 赫蘇敏, 王忠杰. HD7279A的原理與應(yīng)用.2007.</p><p>　　[2] 比高公司.HD7279A串行接口8位LED數(shù)碼管及64鍵鍵盤智能控制芯片.2008.<

42、/p><p>　　[3] TMS320LF/LC240xA DPS Reference Guide-Controller System and Peripheral [M].Texas Instruments Incorporated.2005</p><p>　　[4] 張毅剛等編著.TMS320LF240x系列DSP原理開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.8</p&g