基于DSP定时器的LED控制系统设计.docx

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基于DSP定时器的LED控制系统设计

《DSP系统设计及应用》

课程设计报告书

题目名称：

基于DSP定时器的LED控制系统设计

学院：

机电工程学院

专业：

专电气工程及其自动化

班级：

2013级2班

学号：

姓名：

指导教师：

2016年12月

课程设计报告书

设

计

目

的

DSP课程设计是深化和提高课程理论知识的重要途径之一。

以DSP综合集成及应用的基本理论为基础，研究了DSP最小系统设计的基本方法，并学习了用C语言编写DSP编程及使用测试箱及DSP系统的相关软件。

培养独立思考能力；培训分析、总结和撰写技术报告能力，本次课程设计目的在于：

（1）学习用DSP来控制LED灯的闪亮。

（2）学习DSP程序的调试及编写，利用观察变量查看程序运行。

（3）学习测试箱的使用方法。

设计

内容

及

功能

说明

设计内容：

本次设计内容为基于DSP定时器的LED控制系统设计，具体要求如下：

（1）给定电源12V，设计供电电路。

（2）给定外部晶振30M，系统时钟工作在150M，给出寄存器如何配置。

（3）利用定时器定时1秒，实现四个LED灯的秒闪。

（4）自主完成发挥功能。

（5）撰写设计报告。

功能说明：

本设计利用F28335DSP芯片来控制模拟基本的LED闪烁，给予系统额定电压来保证系统的正常工作，用中断的方式定时控制LED灯的集体闪烁频率。

设

计

步

骤

设

计

步

骤

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计

步

骤

设

计

步

骤

设

计

步

骤

步骤一：

DSP最小系统分析

1.DSP最小系统

能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。

此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路等。

2.晶振电路

DSP的时钟可以有两种连接方式，即外部振荡器方式和谐振器方式。

如果使用内部振荡器，则必须在X1/XCLKIN和X2两个引脚之间连接一个石英晶体。

如果采用外部时钟，可将输入时钟信号直接连到X1/CI。

KIN引脚上，X2悬空。

本设计采用外部晶振，直接选择一个3.3V供电的30MHz晶振实现。

系统工作是通过编程选择5倍频的PLL功能，可实现最高工作频率（150MHz）。

如图1所示：

图1晶振电路图

3.复位电路

对于实际的DSP应用系统，特别是产品化的DSP系统，其可靠性是一个不容忽视的问题。

由于DSP系统的时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰的现象，严重的系统问题可能出现死机现象。

为了克服这些情况，除了在软件上做一些保护措施外硬件上必须做相应的处理。

硬件上最有效的保护措施是采用具有看门狗（Watchdog）功能的自动复位电路相结合的方式。

TMS320F28335的复位输入引脚XRS为处理器提供了一种硬件初始化的方法,它是一种不可屏蔽的外中断,可在任何时候对TMS320F28335进行复位。

本设计采用了简单的RC复位电路，复位电路如图所示2：

图2复位电路图

4.电源电路

F28335DSP采用了双电源供电机制，以获得更好的电源性能，其工作电压为3.3V和1.8V。

其中，1.8V主要为该器件的内部逻辑提供电压，包括CPU和其他所有的外设逻辑。

及3.3V供电相比，1.8V供电大大降低功耗。

外部接口引脚仍然采用3.3V电压，便于直接及外部低压器件接口，而无需额外的电平变换电路。

在本设计里我用TI公司的TPS7301单输出可调电压调节器作为主器件的电源电路，将12V转换为3.3V和1.9V供给DSP，使系统正常工作。

电源电路如图3所示：

图3电源电路图

步骤二：

本次设计硬件电路分析

1.定时器中断的实现

为了实现定时器的精确走时功能，系统利用定时器0、PIE模块和CPU中断共同作用产生定时器中断。

首先为定时器0设置定时初值，并开启定时器使其计数。

当定时器计数器寄存器递减到零时，定时器会产生一个中断TINT并将其传送给PIE外设中断模块，当PIE中的中断时能位PIEIER被时能后，PIE会将这个中断传送给CPU，如果CPU的中断使能位和INTM被使能，则CPU会相应定时器0中断，转而执行定时器0的中断服务子程序。

2.LED显示电路

在定时结束后LED要不停地闪亮，提醒用户定时结束。

在本次设计中，将一个发光二极管的输入段及电源相连接，输出及DSP芯片的GPIO4端口相连接，当GPIO端口为低电平时，LED点亮。

步骤三：

CMD文件介绍

.text段：

存放C程序代码；

.cinit：

存放C程序中的变量初值和常量；

.stack：

为C程序系统堆栈保留存储空间、用于保存返回地址、函数间的参数传递、存储局部变量和保存中间结果；

.bss：

为C程序中的全局和静态变量保留存储空间；

.const：

存放C程序中的字符常量、浮点常量和用.const声明的常量；

.sysmem：

用于C程序中的malloc、calloc和realloc函数动态分配存储空间；

.far：

为C程序中用far声明的全局和静态变量保留空间。

MEMORY用于定义目标存储器的映射，描述了目标系统可以使用的物理存储地址范围及其类型。

PAGE0为程序存储空间，起始地址为0x000000包含BEGIN、BOOT_RSVD、RAMM0、RAML0、RAML1、ZONE7A存储区。

PAGE1为数据存储空间，起始地址为0x000400包含了RAMM1、RAML4、RAML5、RAML6、RAML7、ZONE7B存储区。

SECTIONS用于指示连接器怎样组合输入端，以及如何将输出段定位到存储器中，用于将COFF目标文件中的各个段定位置MEMORY伪指令定义的存储区域。

步骤四：

流程图及软件设计

1.系统时钟的详细配置如下

PLLSTS[OSCOFF]=0；

PLLSTS[PLLOFF]=0；

PLLCR[DIV]=1010；

PLLSTS[DIVSEL]=2；

PLLKCR0的ADCENCLK=0。

2.PLL模块的寄存器

锁相环模块的寄存器包括锁相环控制寄存器PLLCR和锁相环状态寄存器PLLSTS，以及外部时钟输出控制寄存器XINTCNF2。

其中XINTCNF2用于配置XCLKOUT及SYSCLKOUT的关系。

PLLCR和PLLSTS用于振荡器和锁相环模块的配置，以产生CPU时钟输入CLKIN，其位分布如下：

1540

PLLCR

R-0R/W-0

1598

PLLSTS

R-0R/W-0

76543210

R/W-0R/W-0R/W-0R/W-0R-0R/W-0R-0R/W-0

OSCOFF和PLLSTS分别用于振荡器时钟和锁相环时钟的允许；PLLOCKS为锁相环锁定状态标志；MCLKOFF、MCLKCLR、和MCLKSTS用于输入时钟失效检测。

3.流程图

图4程序流程图

步骤五：

系统调试及设计结果分析

按下电源按钮，写入程序，刚开始，4个LED灯全灭,等待一秒钟，4个LED等全亮,如此循环.测试结果成功完课程题目的。

效果图如图5所示：

图5效果图

设

计

小

结

通过这次DSP课程设计，我觉得学到了很多东西。

它让我懂得了什么是课程设计，为我们以后的毕业设计打下了一些基础。

更重要的是通过这次课程设计，我多少清楚了在以后的工作中我们这个专业能做些什么，也为我们以后的工作积累了一些经验，很有意义。

在本次课程设计过程中出现了一些不该出现的失误。

一是不会使用CCS软件，在同学的帮助下使用并编写程序。

其二是不能DSP程序烧入试验箱的问题，但是在老师的指导下成功将程序烧入试验箱；之后又遇到DSP程序烧入试验箱后试验箱无反应，同样在老师的帮助下完成实验，并在试验箱上得到想要的实验结果。

通过这次课程报告，使我更深入的掌握了DSP的许多知识，学会了如何让配置寄存器、系统时钟，如何设计电源等等很多知识，不仅复习了以前所学过的知识，而且还接触并学到了很多书本上没有的知识。

使我解决问题时更加冷静和熟练，遇到不会知识的积极查阅相关资料，并做好笔记。

经过仔细调查确定问题的原因和解决问题的能力有了很大提高。

最后，感谢刘老师的帮忙以及同学之间的相互帮助，使我能顺利完成这次课程设计。

评

分

标

准

（一）系统设计部分（50分，分三档，达不到最低档的小组需重新设计上交）

1.完成规定的全部功能，硬件电路设计正确，程序简洁、可读性、逻辑性强，较好的演示了全部功能。

（50分）

2.完成规定的全部功能，硬件电路设计正确，程序较简洁、可读性、逻辑性较强，基本演示了全部功能。

（45分）

3.完成规定的部分功能，硬件电路设计无明显错误，程序设计无明显错误，能够完成部分功能的演示。

（40分）

（二）设计报告撰写情况（45分）

1.态度认真，报告内容充实、撰写规范。

（20分）

2.对所做设计进行了详细的介绍，语言组织精炼，测试数据记录准确。

（25分）

（三）发挥部分（5分）

在完成规定功能的基础上，有创新性功能设计个人，获得此项成绩。

总分

任课教师签字

审核人签字

附录：

附录A：

实物图

图A

图B

附录B：

CMD文件

MEMORY

PAGE0:

BEGIN:

origin=0x000000,length=0x000002

BOOT_RSVD:

origin=0x000002,length=0x00004E

RAMM0:

origin=0x000050,length=0x0003B0

RAML0:

origin=0x008000,length=0x001000

RAML1:

origin=0x009000,length=0x002000

ZONE7A:

origin=0x200000,length=0x00FC00

CSM_RSVD:

origin=0x33FF80,length=0x000076

CSM_PWL:

origin=0x33FFF8,length=0x000008

ADC_CAL:

origin=0x380080,length=0x000009

RESET:

origin=0x3FFFC0,length=0x000002

IQTABLES:

origin=0x3FE000,length=0x000b50

IQTABLES2:

origin=0x3FEB50,length=0x00008c

FPUTABLES:

origin=0x3FEBDC,length=0x0006A0

BOOTROM:

origin=0x3FF27C,length=0x000D44

PAGE1:

RAMM1:

origin=0x000400,length=0x000400

RAML4:

origin=0x00B000,length=0x002000

RAML5:

origin=0x00D000,length=0x001000

RAML6:

origin=0x00E000,length=0x001000

RAML7:

origin=0x00F000,length=0x001000

ZONE7B:

origin=0x20FC00,length=0x00040

SECTIONS

codestart:

>BEGIN,PAGE=0

ramfuncs:

>RAML0,PAGE=0

.text:

>RAML1,PAGE=0

.cinit:

>RAML0,PAGE=0

.pinit:

>RAML0,PAGE=0

.switch:

>RAML0,PAGE=0

.stack:

>RAMM1,PAGE=1

.ebss:

>RAML4,PAGE=1

.econst:

>RAML5,PAGE=1

.esysmem:

>RAMM1,PAGE=1

IQmath:

>RAML1,PAGE=0

IQmathTables:

>IQTABLES,PAGE=0,TYPE=NOLOAD

IQmathTables2:

>IQTABLES2,PAGE=0,TYPE=NOLOAD

FPUmathTables:

>FPUTABLES,PAGE=0,TYPE=NOLOAD

DMARAML4:

>RAML4,PAGE=1

DMARAML5:

>RAML5,PAGE=1

DMARAML6:

>RAML6,PAGE=1

DMARAML7:

>RAML7,PAGE=1

ZONE7DATA:

>ZONE7B,PAGE=1

.reset:

>RESET,PAGE=0,TYPE=DSECT

csm_rsvd:

>CSM_RSVDPAGE=0,TYPE=DSECT

csmpasswds:

>CSM_PWLPAGE=0,TYPE=DSECT

.adc_cal:

load=ADC_CAL,PAGE=0,TYPE=NOLOAD

附录C：

源程序

#include"DSP2833x_Device.h"

#include"DSP2833x_Examples.h"

interruptvoidzz（void）;

#defineLED（*（unsignedshortint*）0x180000）

#defineSRAM_Base_Adress0x100000

voidmain（void）

InitSysCtrl（）;

InitXintf16Gpio（）;

DINT;

InitPieCtrl（）;

InitPieVectTable（）;

EALLOW;

IER=0x0000;

IFR=0x0000;

PieVectTable.TINT0=&zz;

EDIS;

InitCpuTimers（）;

ConfigCpuTimer（&CpuTimer0,150,1000000）;

CpuTimer0Regs.TCR.all=0x4001;

IER|=M_INT1;

PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;

EINT;

ERTM;

LED=0xff;

for（;;）;}

interruptvoidzz（void）

{LED=～LED;

PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;