基于TMS320VC5402的LED显示系统设计.doc

1、信 息 工 程 学 院课 程 设 计 报 告 书题目: 基于 TMS320VC5402 的 LED 显示系统设计专 业：电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010 年 9 月 25 日 信息工程学院课程设计（论文）1信息工程学院课程设计任务书学 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 LED 显示系统设计存储器电路设计技术参数芯片：TMS320VC5402工作电压：3. 3 V,1.8V 可耐 5 V 输入,输出电压：3. 3 V采用 8 位并行 EPROM 引导方式外部提供 5V 电源设计要求（1）绘制系统框

2、图(VISIO)，采用 C5402+单片机方案；（2）包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAG 接口设计等，用 Protel 软件绘制原理图和 PCB 图；（3）实现 DSP 与 PC 通信、DSP 与单片机通信；（4）给出程序流程图，编写部分程序；（5）参考文献、论文格式规范。工作量5000 至 8000 字工作计划一个月的设计时间，前十天了解实验内容，搜索信息，学习相关知识；再十天着手做设计，熟练 protel 软件和 visio，进一步学习设计相关的知识；后十天将所做设计进行整理，修改，查漏补缺。参考资料1.戴明桢，周建江.TMS320C54xDXP 结构、原理及应

3、用2.张辛，魏金成，基于 TMS320C54X 的接口技术与研究J3.李哲英,骆丽,刘元盛. DSP 基础理论与应用技术4.那彦.电子及通信专业毕业设计宝典5.柯建伟 DSP 主机接口和 PC 机并行接口的接口电路的设计6.王念旭 DSP 基础与应用系统设计指导教师签字 教研室主任签字2010 年 9 月 25 信息工程学院课程设计（论文）2日 学生姓名： 学号： 专业（班级）： 电气工程 课程设计题目： 基于 TMS320VC5402 的 LED 显示系统设计指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日信息工程学院课程设计（论文）3信息工程学院课程设计成绩评定表摘要:文章介绍了一种以 TMS

4、320VC5402 DSP 为控制核心的 LED 显示屏设计方案,采用 DSP 和单片机分别处理显示效果和显示刷新,使用 DSP HPI 接口实现的与 PC 主机快速并行通讯,其显示效果灵活多样、数据传输速度快、显示刷新率高，已成功的应用于实践中。要解决好LED 显示屏与 pc 机的通信问题,传统菜用单片机下位机控制显示屏。由于单片机时钟频率较低，处理能力有限无法满足大量数据的处理要求。关键词： TMS320C54x LED 显示 DSP HPIAbstract:This chapter introduces a LED screen design.The core of this contr

5、ol system is TMS320VC5402 DSP,which has an excellence processing performance.This design use double ports RAM to communicate with MCU,and use the DSPs HPI interface to communicate with PC.This design had been used in practice with in flexible display effect and high transfers speed.To resolve the pr

6、oblem of the communication of LED displaywith the pc machine,traditional dishes with the lower position control the MCU display. As the MCU clock frequency is low, the limited processing capacity can not meet with large amounts of data processing requirements.Keywords: TMS320C54x LED screen DSP HPI信

7、息工程学院课程设计（论文）4目 录1 引言 .12 硬件系统结构 .22.1 系统总体结构 .22.2 DSP 与单片机的通讯 .22.3 系统总体结构 .23 软件设计 .24 详细设计 .34.1 电源设计 .34.2 复位电路设计 .34.3 时钟电路设计 .34.4 JTAG 接口设计 .35 总结 .4参考文献 .12信息工程学院课程设计（论文）51 引言对较大尺寸 LED 显示系统来说 , 由于数据量大,设计时有几个关键的因素需要很好的解决：显示刷新速度,刷新速度跟不上, 会造成画面晃动和闪烁； 为了取得较好的显示效果,LED 显示屏的显示方式要多样和灵活, 要能根据需要采取不同的

8、显示效果。要解决好 LED 显示屏与 PC 机的通信问题,传统设计有两种方案：采用单片机作下位机控制显示屏,采用 PC 传送显示数据至下位机中,由于单片机的时钟频率较低,处理能力有限,无法满足大量数据处理需要,如采用多片单片机方案,则电路复杂,成本高；用 PC 机直接经专用扩展卡驱动 LED 屏,显示数据的处理和效果由 PC 机通过软件来解决, 但这种方案1-5 显示屏不能脱机工作。本文提出了一种采用 TI 公司 TMS320VC5402DSP 作为主控芯片的 LED 显示屏解决方案,较好地解决了以上问题,电路结构简单,采用高速 DSP 完成图像显示效果处理,显示方式和效果灵活多样,用一片单片

9、机完成显示刷新,显示刷新率高,采用 DSP 的 HPI 接口与 PC 通讯,其数据传输速率高,LED 屏能脱机。2 硬件系统结构2.1 系统总体结构下图所示为 LED 显示系统组成框图， 采用 TMS32OVC5402DSP 作为电路的控制核心，SRAM 是 DSP 的扩展数据存储器， FLASH ROM 存储 DSP 的程序和保存显示数据， 实现掉电显示数据保存。TMS32OVC5402DSP 通过主机通信端口 HPI 与 PC 机并口通讯，完成数据存储、动画处理、循环显示等功能，PC 机仅完成画面数据的形成和传送， 之后便可关机。P C 机开口S R A MF L A S H R O MT

10、 M S 3 2 0V C 5 4 0 2H P ID S PI D T 7 1 3 4双端口R A M8 9 C 5 1M C U串口行驱动L E D 点阵列驱动T L C 5 9 2 1LED 显示屏硬件系统组成框图单片机 89C51 与相应的行列驱动电路， 构成 LED 屏扫描显示电路，完成显示画面的信息工程学院课程设计（论文）6刷新。DSP 与单片机之间的通讯由双端口 RAM IDT7134 来完成。工作过程：PC 机通过并行接口与 DSP 的 HPI 端口通讯，将所需要显示的图像或文字数据发送到 DSP 中，DSP 将显示信息存储到 FLASH ROM 中,并进行动画、循环显示等显示

11、效果处理，将所要显示的当前帧图像送至双端口 RAM 中，由 89C51 单片机从双端口RAM 中读出显示内容，经显示驱动电路驱动 LED 屏显示。2.2 DSP 与单片机的通讯在此显示系统中 DSP 与单片机并行工作，相互不影响 DSP 与单片机之间通讯采用了IDT 公司的双端口 RAM 芯片 IDT7134 来完成通讯。IDT7134 是一种高速 4K*8bit CMOS 双端口静态 RAM 它提供了两个带有自身控制、地址和 I/O 引脚的独立端口,可独立地读写存储器中的任何单元。其一个端口的使用和普通静态 RAM 基本相同。DSP 与单片机通讯电路原理图，TMS32OVC5402DSP 与

12、 IDT7134 的左端口相连接!IDT7134 作为 DSP 扩展数据存储器! 其地址为 4000H-4FFFH 与 IDT7134 的右端口相连接，IDT7134 作为单片机扩展数据存储器!其地址为 0000H-0FFFH 和单片机可以同时对 IDT7134的任一单元进行读写。 LED 屏工作时 DSP 将处理好的当前帧数据写入双端口 RAM 中， 单片机按扫描次序，从双端口 RAM 中读出相应单元数据，经显示驱动电路输出显示。2.3 显示刷新电路显示刷新电路由 89C51 单片机担任,为保证较高的显示刷新速率,外接 24MHz 晶振。 显示驱动芯片采用 TI 公司的 TLC5921,TL

13、C5921 是 16 位移位寄存器,串入并出,带锁存、使能和恒流驱动功能。多片 TLC5921 串联，构成列驱动电路。显示数据由 89C51 通过串口送至 TLC5921 中。单片机外接 24MHz 晶振时， 其单周期指令执行时间是 500ns 显示屏采用1/16 动态扫描,发光二极管亮灭显示占空比可用软件调节，以选取合适亮度!提高发光二极管的使用寿命。 我们制作的双色显示屏， 共 24576 个像素! 面积约 1 平方米每屏 3072 个字节画面数据，刷新一遍共需执行 27648 条指令， 刷新时间为 13.8ns，每秒约刷新画面 72 次，可见其刷新速度很高。信息工程学院课程设计（论文）7

14、3 软件设计整个系统的软件包括 3 个部分：DSP 程序、单片机程序、PC 机上的用户操作界面。用户操作界面程序采用 UC 开发，主要提供显示内容输入（文字或图像） 、显示方式控制、显示屏亮度控制等功能： 单片机程序完成显示扫描功能。下面主要介绍：DSP 的软件设计。TMS32OVC5402DSP 是整个显示屏的控制核心，它主要完成下述功能：与 PC 主机通讯，画面数据的接收和存储；屏幕画面的动态处理和各屏画面的循环显示；画面停留时间和移动速度的控制；其主程序流程图如图所示。DSP 主程序流程图根 据 屏 号 寄 存 器 显 示 方 式 寄 存 器 调 用 相 应显 示 子 程 序屏 号 寄

15、存 器 、 显 示 方 式 寄 存 器 置 初 值从 FLSH ROM中 读 取 相 应 屏 数 据最 后 一 屏 否 ？开 始屏 号 寄 存 器 加 1， 显 示 方 式 寄 存 器 加 1YN信息工程学院课程设计（论文）8显示数据的接收采用中断方式实现，即 HPI 通讯过程中产生中断， 将接收的数据存入 FLASH 中。画面的实时动态处理即显示方式以子程序方式编写,有多少种显示方式即有多少个显示子程序。显示方式具体有画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁、直显等十几种显示方式，产生当前帧显示数据送至双端口 RAM 中。TMS32OVC5402DSP 有快速的指令周期，优化的乘法等运算指令，其主频

16、心问题有权重函数的形式及参数估计、权重函数的心理学依据、权重函数的引出方法等。价值函数和权重函数的组合规则及影响研究，这方面的研究已经得到部分学者的重视。 这些方面的研究成果非常的丰富，使得我们对个人决策过程的认识又向前推进了不少， 也使得前景理论的描述力不断的提高，应用范围不断的扩大。当然，对前景理论的研究也有一些不尽人意的地方：一是作为一个描述性的模型，前景理论具有描述性模型共有的缺点，和规范性模型具有严格数学推导的模型相比，它缺乏严格的理论和数学推导，只能对人们的行为进行描述，因此前景理论的研究也只能使其描述性越来越好，换句话说它只是说明了人们会怎样做，而没有告诉人们应该怎样做。二是目前

17、关于概率转换函数的研究非常多，但是却存在很多问题：研究所得的结论各不相同，有些甚至是相互矛盾的，这可能是由于大家各自的研究结论都是从自己的实验得来，而实验原理，实验的设计，实验参加者的选择都将影响到实验的结果，因此关于实验的规范化还有待研究。到目前为止，各学者所提出的概率转换函数和价值函数的函数形式以及估计所得的参数并没有充足的解释力，这严重的阻碍了前景理论的应用，因此，提出更符合实际的概率转换函数和价值函数也是当前研究的一项重要课题。 在价值函数和概率转换函数的相互作用和影响方面，目前还没有研究的定论。前景理论中关于价值函数和权重函数的很多特性受到了不同程度的挑战， 这里包括价值函数的形状（

18、收益区域的凹性和损失区域的凸性） 、权重函数的次可加性和次比率性，面对这些挑战，前景理论该做如何的修正。三是前景理论的应用研究，尤其在我国的应用研究还不足，前景理论作为风险下决策的描述性模型，其应用价值非常大，应用范围也非常广， 而目前的应用研究主要集中在金融市场上，因此应用范围方面还有待拓展。因此，为了充分正确地认识个人决策的过程并完善前景理论!以解释现有的现象并进一步的为某些政策措施的制定提供科学的理论依据以及指导人们的决策!我们还需要对前景理论的方方面面进行更深入更细致的研究。信息工程学院课程设计（论文）94 详细设计1电源电路设计DSP 系统一般都采用多电源系统 ,电源及复位电路的设

19、计对 于系 统性 能有重 要影 响 。TM S320F2812 是一个较低功耗芯片 ,核电压为 1.8V , IO 电压 3.3V .本文采用 TI 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 ( 3.3V 1.8V 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。片自带电源监控及复位管功能 ,可以方便地实现电源及复位电路设计 。除了可以稳定输出 33V 电压外，同时具有复位功能；TPS767D318 复位脚与 DSP 复位脚相连接，当电源电路出现波动时，其复位脚可以输出 200ms 的复位信号，保证 DSP 芯片复位.11223344 5 56 67 78 8IC2C1CAPC2CAP1 16R1A250K+52.时钟电路设计利用 DSPs 芯片内部提供的晶振电路,在 DSPs 芯片的 X1 和 X2/ CL KIN 之间连接一晶体可启动振荡器。此处,可以连接一个 10MHz 的晶振, 构成 5402 的时钟电路,如图 4 所示。3.复位电路设计