課程設(shè)計---基于tms320f2812 dsp處理器的信號儀的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p><b>　　二、設(shè)計目的</b></p><p><b>　　三、設(shè)計要求</b></p><p><b>　　四、總體設(shè)計</

2、b></p><p><b>　　4.1硬件部分</b></p><p>　　4.1.1數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的應(yīng)用基礎(chǔ)</p><p>　　4.1.2 AD7303簡介</p><p>　　4.1.3 應(yīng)用AD7303的DAC電路設(shè)計</p><p><b>　　4.2 軟件部分</

3、b></p><p>　　4.2.1 程序流程圖</p><p>　　4.2.2 在CCS集成開發(fā)環(huán)境下新建工程</p><p>　　4.2.3在Simulator環(huán)境下觀察信號的時域及FFT Magnitude波形</p><p>　　4.2.4 程序清單</p><p><b>　　4.3 調(diào)試部分

4、</b></p><p>　　4.3.1 硬件調(diào)試</p><p>　　4.3.2 軟件調(diào)試</p><p>　　4.3.3 SCI串行數(shù)據(jù)傳輸</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p>

5、<p><b>　　一、引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的普及，信號處理系統(tǒng)已應(yīng)用于越來越多的場合，如無線通信、語音識別、機(jī)器人、遙感遙測和圖像處理領(lǐng)域，數(shù)字信號處理器芯片在高速信號處理方面具有速度快、運算性能好等優(yōu)點，本文設(shè)計了一種基于TI公司的TMS320F812的信號處理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)通過串行異步通信接口傳到PC機(jī)，由PC機(jī)的串口調(diào)試工具對接

6、收信號進(jìn)行顯示和具體分析并將結(jié)果傳給反饋給DSP進(jìn)行控制，文章對硬件和軟件進(jìn)行了詳細(xì)描述。</p><p><b>　　二、設(shè)計目的</b></p><p>　　1、編寫串行外設(shè)接口SPI的驅(qū)動程序；</p><p>　　2、了解數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本操作，設(shè)計基于數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7303的正弦信號發(fā)生電路；</p><p>　

7、　3、編寫TMS320F2812利用SPI接口驅(qū)動AD7303輸出正弦信號波形的應(yīng)用程序。</p><p><b>　　三、設(shè)計要求</b></p><p>　　1、熟悉CCS集成開發(fā)環(huán)境的使用，能對程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；</p><p>　　2、熟悉SPI外設(shè)接口的相關(guān)知識，能通過SPI接口與外圍電路（芯片）進(jìn)行通信。</p>

8、<p><b>　　四、總體設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1硬件部分</b></p><p>　　4.1.1數(shù)模轉(zhuǎn)換操作的應(yīng)用基礎(chǔ)</p><p>　　利用專用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可以實現(xiàn)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量輸出的功能。在EXPIV型實驗箱上，使用的是AD7303數(shù)模芯片，它可以實現(xiàn)同時轉(zhuǎn)換2路模

9、擬信號數(shù)出，并有8位精度，DA轉(zhuǎn)換時間1.2μs。其控制方式較為簡單：首先將需要轉(zhuǎn)換的數(shù)值及控制指令同時通過SPI總線傳送到AD7303上相應(yīng)寄存器，經(jīng)過一個時間延遲，轉(zhuǎn)換后的模擬量就從AD7303輸出引腳輸出。</p><p>　　4.1.2 AD7303簡介</p><p>　　AD7303是一款雙通道、8位電壓輸出DAC，采用+2.7 V至+5.5 V單電源供電。它內(nèi)置片內(nèi)精密輸出緩

10、沖，能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌輸出擺幅。這款器件采用多功能三線式串行接口，能夠以最高30MHz的時鐘速率工作，并與QSPI、SPI、MICROWIRE以及數(shù)字信號處理器接口標(biāo)準(zhǔn)兼容。串行輸入寄存器為16位，其中8位用作DAC的數(shù)據(jù)位，其余8位組成一個控制寄存器。</p><p>　　圖1 數(shù)字量與輸出模擬量換算表</p><p>　　圖2 輸入移位寄存器</p><p>　　圖

11、3　AD7303輸入移位寄存器位定義及設(shè)置方式</p><p>　　4.1.3 應(yīng)用AD7303的DAC電路設(shè)計</p><p>　　圖4 AD7303電路設(shè)計</p><p><b>　　4.2 軟件部分</b></p><p>　　4.2.1 程序流程圖</p><p>　　4.2.2 在CC

12、S集成開發(fā)環(huán)境下新建工程</p><p>　　在CCS中建立一個新的工程文件，它將從外部數(shù)據(jù)文件獲取數(shù)據(jù)，并對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，最后顯示輸出數(shù)據(jù)的圖形。</p><p>　　創(chuàng)建工程文件的步驟：</p><p>　　（1）啟動Code Composer Studio v2.20。雙擊桌面上的CCS 2(‘C2000)快捷圖標(biāo)，快速啟動CCS集成開發(fā)環(huán)境。<

13、;/p><p>　?。?）如果CCS安裝在c:\ti中，則可在c:\ti\myprojects目錄下建立文件夾volume。（若將CCS安裝在其它位置，則在相應(yīng)位置創(chuàng)建文件夾volume。）</p><p>　　（3）將c:\ti\tutorial\sim28xx\volume1目錄中的volume.c文件、volume.h文件、volume.cmd文件、volume.gel文件、load.a

14、sm文件、sine.dat文件及vectors.asm文件拷貝到上述新文件夾。</p><p>　　（4）如圖1所示，選擇菜單“Project”的“New…”項。</p><p><b>　　圖1 創(chuàng)建工程文件</b></p><p>　?。?）彈出的創(chuàng)建工程文件對話框，如圖2所示，按圖示的編號順序操作建立volume.pjt工程文件。<

15、/p><p><b>　　圖2 新建工程</b></p><p>　　展開主窗口左側(cè)工程管理窗口中“Projects”下新建立的“volume.pjt”，其各項均為空。</p><p>　　4.2.3在Simulator環(huán)境下觀察信號的時域及FFT Magnitude波形</p><p>　　1、選菜單View→Graph→

16、Time/Frequency。</p><p>　　2、在Graph Property Dialog對話框中，修改Start Address為curve， Display Data Size為128，DSP Data Type為16-bit unsigned integer，Autoscale為Off，Maximum Y-value為300。如圖4---1所示：</p><p>　　圖4-

17、----1 圖形屬性對話框</p><p>　　3、單擊“OK”按鈕，顯示時域波形的圖形窗口就出現(xiàn)了,如圖4---2所示。</p><p>　　圖4----2 時域波形圖</p><p>　　4、再次選菜單View→Graph→Time/Frequency。將Display type修改為FFT Magnitude，Autoscale為On，Maximum Y-

18、value為5000。，其余的設(shè)置都不變。</p><p>　　5、點擊“OK”按鈕，又出現(xiàn)一個圖形窗,即為頻域圖形，如圖4---3所示： </p><p>　　圖4----3 頻域波形圖</p><p>　　4.2.4 程序清單</p><p>　　/*----------------------- 文件信息

19、---------------------------- </p><p><b>　　;* </b></p><p>　　;* 文件名稱 : SPI_DA.c </p><p>　　;* 適用平臺 : DSP專家4實驗箱</p><p>　　

20、;* CPU類型 : DSP TMS320F2812 </p><p>　　;* 軟件環(huán)境 : CCS2.20 (2000系列)</p><p>　　;* 接線說明 : 1、F2812CPU板的JUMP1的2和3腳短接，JUMP2的1和2腳短接；</p><p>　　;* 2、實驗箱底板的開關(guān)K9撥到右側(cè)，選擇CPU2.</p>

21、<p>　　;* 測試現(xiàn)象 : 設(shè)置好CCS的環(huán)境，打開本工程，編譯、下載、運行。</p><p>　　;* 利用示波器觀察實驗箱DA單元的二號孔"輸出1"有正弦波輸出。</p><p>　　*/ </p><p>　　/***************************頭文件*******

22、************************/</p><p>　　#include "DSP281x_Device.h" // DSP281x Headerfile Include File</p><p>　　#include "DSP281x_Examples.h" // DSP281x Examples Include Fil

23、e</p><p>　　#include "math.h"</p><p>　　#define pi 3.1415926</p><p>　　unsigned int curve[128]; </p><p>　　unsigned int curve1[128]; </p><p>　　unsign

24、ed int curve2[128];</p><p>　　// Prototype statements for functions found within this file.</p><p>　　void spi_init(void);</p><p>　　void delay(void); </p><p>　　void main(

25、void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int i,p,data;</p><p>　　// Step 1. Initialize System Control:</p><p>　　// PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks</p>

26、<p>　　// This example function is found in the DSP281x_SysCtrl.c file.</p><p>　　InitSysCtrl();</p><p>　　// Step 2. Initalize GPIO: </p><p>　　// This example function is found

27、in the DSP281x_Gpio.c file and</p><p>　　// illustrates how to set the GPIO to it's default state.</p><p>　　// InitGpio(); // Skipped for this example </p><p>　　// Setup only t

28、he GP I/O only for SPI functionality</p><p><b>　　EALLOW;</b></p><p>　　GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x000F;// Select GPIOs to be SPI pins </p><p>　　// Port F MUX - x000 0000

29、0000 1111</p><p><b>　　EDIS;</b></p><p>　　// Step 3. Clear all interrupts and initialize PIE vector table:</p><p>　　// Disable CPU interrupts </p><p><b&g

30、t;　　DINT;</b></p><p>　　// Initialize PIE control registers to their default state.</p><p>　　// The default state is all PIE interrupts disabled and flags</p><p>　　// are clear

31、ed. </p><p>　　// This function is found in the DSP281x_PieCtrl.c file.</p><p>　　InitPieCtrl();</p><p>　　// Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags:</p><

32、p>　　IER = 0x0000;</p><p>　　IFR = 0x0000;</p><p>　　// Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt </p><p>　　// Service Routines (ISR). </p><p&

33、gt;　　// This will populate the entire table, even if the interrupt</p><p>　　// is not used in this example. This is useful for debug purposes.</p><p>　　// The shell ISR routines are found in DS

34、P281x_DefaultIsr.c.</p><p>　　// This function is found in DSP281x_PieVect.c.</p><p>　　InitPieVectTable();</p><p>　　// Step 4. Initialize all the Device Peripherals:</p><p

35、>　　// This function is found in DSP281x_InitPeripherals.c</p><p>　　// InitPeripherals(); // Not required for this example</p><p>　　// spi_fifo_init(); // Initialize the Spi FIFO</p>

36、<p>　　spi_init(); // init SPI</p><p>　　for(i=0; i<128;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　/*產(chǎn)生128個點的正弦信號波形*/</p><p>　　data=(int)(127.5*(1+sin(2*p

37、i*i/127))); </p><p>　　curve[i]=data; </p><p>　　/*將數(shù)據(jù)打包成“從移位寄存器到DAC A數(shù)據(jù)寄存器*/ </p><p>　　curve1[i]=data&0x00ff|0x0100; </p><p>　　/*將數(shù)據(jù)打包成“從移位寄存器到DAC B數(shù)

38、據(jù)寄存器 </p><p>　　且用數(shù)據(jù)寄存器同時更新A和B兩個DA的值*/ </p><p>　　curve2[i]=data&0x00ff|0x2500; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　for(;;)</b></p>&

39、lt;p><b>　　{ </b></p><p>　　for(p=0;p<128;p++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/*將數(shù)據(jù)寫入AD7303*/</p><p>　　SpiaRegs.SPITXBUF=curve1[p]; </p&g

40、t;<p><b>　　delay();</b></p><p>　　/*將數(shù)據(jù)寫入AD7303*/</p><p>　　SpiaRegs.SPITXBUF=curve2[p]; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}&l

41、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void spi_init()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　SpiaRegs.SPICCR.

42、bit.SPISWRESET=0; // Reset SCI</p><p>　　SpiaRegs.SPICCR.all =0x000F; // Reset on, rising edge, 16-bit char bits </p><p>　　SpiaRegs.SPICTL.all =0x000E; // Enable master mo

43、de, normal phase,</p><p>　　SpiaRegs.SPISTS.all=0x0080; // enable talk, and SPI int disabled.</p><p>　　SpiaRegs.SPIBRR =0x0000; //

44、Baud rate; </p><p>　　SpiaRegs.SPIPRI.bit.FREE = 1; // Set so breakpoints don't disturb xmission </p><p>　　SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET=1; // Enable SPI </p

45、><p>　　void delay(void) //延時子程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int k;</p><p>　　for(k=0;k<50;k++);</p><p><b>　　}<

46、/b></p><p>　　//===========================================================================</p><p>　　// No more.</p><p>　　//=======================================================

47、====================</p><p><b>　　4.3 調(diào)試部分</b></p><p>　　4.3.1 硬件調(diào)試</p><p>　?。?）將CCS設(shè)置Emulator的方式（通過硬件仿真調(diào)試器XDS510連接C2000開發(fā)板進(jìn)行硬件仿真調(diào)試的方式），并且指定通過XDS510 USB接口仿真器C2000硬件評估電路板。&

48、lt;/p><p>　?。?）把U盤中的程序文件復(fù)制到C盤中的ti文件中myprojects目錄中，在CCS 2窗口中的菜單中選擇Project,在出現(xiàn)的窗口的查找范圍中選擇C盤中的ti文件中的工程文件，然后打開。</p><p>　　（3）編譯鏈接工程。選擇菜單“Project”的“Rebuild All”項，或單擊工具條中的按鈕。注意編譯過程中CCS主窗口下部“Build”提示窗中顯示編譯

49、信息，最后將給出錯誤和警告的統(tǒng)計數(shù)。</p><p>　?。?）下載程序。執(zhí)行FileLoad Program，在隨后打開的對話框中選擇剛剛建立的C:\ti\myprojects\ SPI_DA \Debug\ Example_281x_da.out文件，點擊“打開”按鈕。CCS將程序加載到硬件仿真器上，并打開Disassembly窗口，該窗口顯示反匯編指令。（注意，CCS還會自動打開窗口底部一個標(biāo)有Stdout

50、的區(qū)域，該區(qū)域用以顯示程序送往Stdout的輸出。）</p><p>　?。?）運行程序。先使用DebugGo main命令，然后點擊工具欄按鈕或選擇Debug→Run?？煽焖俚剡\行主函數(shù)調(diào)試自己的代碼。</p><p>　　當(dāng)運行程序時，可在Stdout窗口中看到程序運行時輸出的“Example example started”消息。</p><p>　?。?）

51、測試輸出信號。先將示波器一信號輸入線接在實驗板上的END上，然后將另一個信號輸入線接在A/D信號輸出口上，調(diào)試示波器，示波器屏幕上將出現(xiàn)一個正弦波。如下圖所示：</p><p>　　4.3.2 軟件調(diào)試</p><p>　　進(jìn)行軟件調(diào)試之前我們需要對CCS進(jìn)行設(shè)置，讓其工作在軟件仿真的環(huán)境下，就是由軟件在計算機(jī)內(nèi)存中構(gòu)造一個虛擬的DSP環(huán)境，在Simulator方式下可以調(diào)試運行程序，接著

52、啟動CCS進(jìn)行軟件的調(diào)試，步驟如下：</p><p>　?。?）編譯鏈接工程。選擇菜單“Project”的“Rebuild All”項，或單擊工具條中的按鈕。注意編譯過程中CCS主窗口下部“Build”提示窗中顯示編譯信息，最后將給出錯誤和警告的統(tǒng)計數(shù)。</p><p>　?。?）下載程序。執(zhí)行FileLoad Program，在隨后打開的對話框中選擇剛剛建立的C:\ti\myprojec

53、ts\volume\Debug\volume.out文件，點擊“打開”按鈕。CCS將程序加載到軟件仿真環(huán)境上，并打開Disassembly窗口，該窗口顯示反匯編指令。（注意，CCS還會自動打開窗口底部一個標(biāo)有Stdout的區(qū)域，該區(qū)域用以顯示程序送往Stdout的輸出。）</p><p>　?。?）點擊Disassembly窗口中一條匯編指令（點擊指令，而不是點擊指令的地址或空白區(qū)域）。按F1鍵，CCS將搜索有關(guān)

54、那條指令的幫助信息，這使用戶便于獲得不熟悉匯編指令幫助信息。</p><p>　?。?）運行程序。在執(zhí)行C語言的程序時，為了快速地運行到主函數(shù)調(diào)試自己的代碼，可以先使用DebugGo main命令，然后點擊工具欄按鈕或選擇Debug→Run。</p><p>　　4.3.3 SCI串行數(shù)據(jù)傳輸</p><p><b>　　具有以下三個特點：</b&g

55、t;</p><p><b>　　1.波特率可編程。</b></p><p>　　2.發(fā)送器與接收器都是雙緩沖。</p><p>　　3.各自有工作使能和中斷控制?？晒ぷ饔谌p工模式</p><p>　　串行口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　SCI有兩種多機(jī)通訊協(xié)議:(1)空閑線路多機(jī)

56、通訊模式。 (2)地址位多機(jī)通訊模式。協(xié)議允許在多個處理器之間進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸</p><p>　　SCI雙機(jī)通信可使用半雙工或全雙工模式通信。</p><p>　　一個幀包括1個起始位、1-8個數(shù)據(jù)位、1個可選的奇偶校驗位以及1-2個停止位。每個數(shù)據(jù)位占8個SCICLK周期。接收器在接收到一個有效的起始位后開始工作。一個有效的起始位由4個連續(xù)的內(nèi)部SCICLK周期的低電平表示。如果任何

57、一個位都不為0，則處理器重新啟動并開始尋找另一個起始位。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計利用TM320F2812強(qiáng)大的運算能力，在軟件模擬方面有強(qiáng)大的實時性和穩(wěn)定性，基于DSP的信號處理系統(tǒng)采用TMS320F2812片內(nèi)自帶的16位的AD模塊，大大節(jié)省了系統(tǒng)成本，同時也簡化了硬件的設(shè)計，該系統(tǒng)具有較高的信號采集與處理精度和通用

58、性。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、陳志洋，鄒云屏 基于DSP的電氣參數(shù)測試儀研究 [期刊論文] -儀表技術(shù)2004</p><p>　　2、蘇濤，蔡建隆.DSP接口電路設(shè)計與編程【M】.西安：西安電子科技大學(xué)出版社。2003</p><p>　　3、孫元敏，尹立新，楊書濤，基

59、于TMS320F2812的高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)【J】.計算機(jī)工程2009.35(2)</p><p>　　4、季小林，高曉蓉.基于TMS320F2812的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)【J】.計算機(jī)工程2009.35(2).</p><p>　　5、蘇奎峰，呂強(qiáng).TMS320F2812原理與開發(fā)【M】.北京：電子工業(yè)出版社。2006</p><p><b>　　電子通信工程