1、 DSP课程设计总结 （ 2014-2015 学年第 2 学期） 题 目 ： 数据采集处理和控制系统设计 专业班级 ： 电子 1202 学生姓名 ： 李茹 学 号 ： 12052203 指导教师 ： 李莉 设计成绩 ： 2015 年 7 月 目 录 一 设计目的 .1 二 系统分析 .1 1.1 设计要求 .1 1.2 主要任务 .1 三 硬件设计 .2 3.1 硬件总体结构 .2 3.2 DSP 模块设计 .4 3.3 电源模块设计 .6 3.4 时钟 模块设计 .6 3.5 存储器模块设计 .7 四 软件设计 .9 4.1 软件总体流程 .9 4.2 核心模块及实现代码 .9 五 课程设计
2、总结 .29 六 参考文献 .29 1 一 设计目的 此设计 结合 硬件、软件得到 一个基于 TMS320VC5416 芯片 ， 能完成数据采集、频谱分析、滤波、 LCD 显示的 DSP 系统。以此加强 了 对 DSP 功能的认识 ，复习了 Altium Designer软件的使用方法 。 并在此基础上利用 CCS 软件编程实现 A/D 采集， FFT 变换处理，低通滤波，显示滤波 成分等功能的完整的小型数字处理系统。 二 系统分析 1.1 设计要求 (1)硬件设计要求 设计一个功能完备的，能够独立运行的精简 DSP 硬件系统 ， 使用 Altium Designer 绘制出系统原理图和 PC
3、B 图。 (2)软件设计要求 利用实验箱的模拟信号产生单元产生不同频率的信号，或者产生两个频率的信号叠加。在 DSP 中采集信号，并且对信号进行频谱分析，滤波等。通过串口命令选择算法功能，将计算的信号频率或者滤波后的信号频率在 LCD 上显示。 1.2 主要任务 （ 1） DSP 硬件系统设计 设计 DSP 基本结构 并 绘制 单片机最小 系统原理图 和 PCB 图。 （ 2） 数据采集处理和控制系统设计 利用 CCS 软件编程实现数据采集 x(n) 对数据 FFT 处理、分析频率成分 根据频率成 分 设计 FIR 低通滤波器 h(n) 卷积 x(n)*h(n)=y(n)得到滤波之后的信号 分
4、析滤波之后 y(n)的频率成分 LCD 显示高频，低频和滤波 器的截止 频率。 2 三 硬件设计 3.1 硬件总体结构 1 图 1 硬件总体结构 本次实验使用 TMS320VC5416 芯片作为 主 芯片。外围电路包括：电源、复位电路、时钟发生器（外接晶振或外接晶体） 、 、 外部存储器 FLASH、仿真接口电路 JTAG、外部中断（不用：上拉）、 I/O（不用：输出悬空，输入上拉）与主机通信的并行接口 HPI（不用：悬空）。 （ 1） 原理图设计 图 2 单片机最小系统原理图 READY RS DSP _ R/W X2/CLKIN 电源 复位电路 JTAG 晶振 FLASH WR OE D0
5、-D15 A0-A19 3 （ 2） PCB 板设计 图 3 PCB 图（ 1） 图 4 PCB 图（ 2） 4 如图所示，由于其右上部分地址线和数据线较多， 铺铜不方便，所以 Vcore 层分布在TM320VC5416 芯片的左下部分。 +3.3V 为顶层红色部分， GND 为底层蓝色部分。 3.2 DSP 模块设计 图 5 DSP 模块 （ 1） 上图为 TMS320VC5416 芯片的设计，该芯片不用的输入引脚要拉高，输出引脚悬空。 本设计用到了该芯片的数据信号线，初始化、中断和复位线，部分存储器控制信号线，部分振荡器 /定时信号线，串口信号线，电源引脚线和 JTAG 测试引脚线。 主
6、CPU 每个电源管脚旁边都有一个 0.1uF 的去耦电容 ，去耦 电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件 耦合到电源端的 噪声 ，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。 CLKMOD1、CLKMOD2、 CLKMOD3 分别接 1、 1、 0， 表示 锁相环一倍频 5 图 6 DSP 模块（ 2） 图 6 DSP 模块（ 3） 6 3.3 电源模块设计 图 7 电源模 块 73HD316 为 DC-DC 转换芯片，将 +5V 电压转换成 Vcore 和 +3.3V 电压，电源和地之间要接 滤波电容 。 Vcore 为内核电压 ， +3.3V 为外设电压，这样可以减小功耗。 3.4 时钟
7、模块设计 图 8 时钟模块 10MHZ 晶振的输出接到 TM320VC5416 芯片的 X2/CLKIN 管脚，芯片的 X1 悬空，即使用外部晶振。 7 3.5 存储器模块设计 图 9 存储器模块 存储器的数据线和地址线分别接 CPU 的数据线和地址线。 DSP 控制信号 R/W_L 接FLASH 的 WE_L 和 OE 表示 DSP 向 FLASH 写和从 FLASH 读有效。 当 DSP 从 FLASH 读时， DSP 输出高电平，但 FLASH 的 OE 为低有效，应接一个非门。 8 3.6 复位电路 设计 图 10 复位电路 如图所示有两种复位方法： （ 1） 上电复位，利用 RC 的延迟特性，刚开始上电，由于电容电压不能突变， RESET 处为低，直到电容充电完毕，变高，实现复位； （ 2） 手动复位 ，S1 闭合，电容放电，电平变低，断开，电容充电过程与上电复位相同，实现复位 。 发光二极管用来表示 DSP 的工作状态 三个电源是否正常工作 。 3.7 仿真接口电路 设计 图 11 仿真接口电路
