DSP教学系统.docx
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DSP教学系统
第一章实验系统介绍
一、系统概述
EL-DSP-EXPI教学系统是一种综合的教学实验系统,采用模块化分离式结构,使用灵活性方便用户二次开发。
客户可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板,我公司所有CPU适配板是完全兼容的,用户在不需要改变任何配置情况下,更换CPU适配板即可作TI公司的不同类型的DSP的相关试验。
系统组成框图
二、硬件组成
该实验系统有丰富的资源可以完成多种DSP基础实验、算法实验、控制对象实验和编解码通信试验。
其硬件资源主要包括:
●数字量输入输出单元
●存储器及信号扩展单元
●语音处理单元
●液晶显示单元
●DSP单元
●CPLD接口
●单脉冲单元
●信号源单元
●温控单元
●步进电机
●直流电机
●键盘接口
1、数字量输入输出单元
●8bit的数字量输入(由八个带自锁的开关产生)和8bit的数字量输出(通过八个LED灯显示)。
数字量的输入输出都映射到CPU的IO空间。
●数字量显示的八个LED数码管,通过HD7279控制。
2、存储器及信号扩展单元:
1)静态存储器SRAM(IS61C25632K×8bit)
在该实验板上,使用的存储器接口芯片是ISSI公司的IS61C256,它具有以下特点:
●访问速度10、12、15、20、25ns可选;
●低功耗:
400mW(典型);
●低静态功耗
-250μW(典型)CMOS器件;
-55mW(典型)TTL器件;
●全静态操作,无需时钟或刷新;
●输入输出和TTL电平兼容;
●单5V供电。
静态存储器分为两个部分,一部分是32K×16bit的程序存储器(地址为8000H~0FFFFH)芯片序号U12、U13和32K×16bit的数据存储器(地址为0000H~7FFFH)芯片序号U14、U15。
根据选择不同类型的CPU分别映射到相应地址的程序空间和数据空间。
2)固化程序存储器EEPROM(AM28C25632K×8bit):
在该实验板上,使用的存储器接口芯片是AMD公司的AM28C256,地址为数据空间8000H~0FFFFH,它具有以下特点:
●访问速度快于45ns
●低功耗:
典型静态CMOS电流20μA
●单5V供电
●供电电压可在±10%变化
●典型编程时间4S
●100mA闩锁保护从-1V到VCC+1V
●高噪声门限
●CMOS/TTL输入/输出电平兼容
●标准28脚DIP、PDIP封装或32脚PLCC封装
板上芯片序号U16用来存放用户程序,可以通过选择CPU板上的MP/
来选择bootloader模式。
出厂时存储器内固化了系统测试程序,上电后可对系统硬件进行自动测试。
在本系统中采用并行存储器引导模式。
3)、DSK扩展信号插座:
接插件P4、P5是和TI公司DSK兼容的信号扩展接口,可连接图像处理、高速AD、DA、USB、以太网等扩展板,也可以连接TI公司的标准DSK扩展信号板。
P4:
CPU信号扩展(TI公司兼容DSK接口)
序号
符号
备注
1
+12V
电源
2
-12V
电源
3
GND
地
4
GND
地
5
+5V
电源
6
+5V
电源
7
GND
地
8
GND
地
9
+5V
电源
10
+5V
电源
11
NC
空脚
12
NC
空脚
13
NC
空脚
14
NC
空脚
15
NC
空脚
16
NC
空脚
17
NC
空脚
18
NC
空脚
19
+3.3V
电源
20
+3.3V
电源
21
BCLKX0
MCBSP0数据输出时钟
22
NC
空脚
23
BFX0
MCBSP0数据输出帧时钟
24
BDX0
MCBSP0数据输出
25
+5V
电源
26
GND
地
27
BCLKR0
MCBSP0数据输入时钟
28
NC
空脚
29
BFR0
MCBSP0数据输入帧时钟
30
BDR0
MCBSP0数据输入
31
+12V
电源
32
GND
地
33
BCLKX1
MCBSP1数据输出时钟
34
NC
空脚
35
BFX1
MCBSP1数据输出帧时钟
36
BDX1
MCBSP1数据输出
37
GND
地
38
GND
地
39
BCLKR1
MCBSP1数据输入时钟
40
NC
空脚
41
BFR1
MCBSP1数据输入帧时钟
42
BDR1
MCBSP1数据输入
43
GND
地
44
GND
地
45
TOUT0
定时器0输出
46
NC
空脚
47
NC
空脚
48
INT0
中断0
49
TOUT1
定时器1输出
50
NC
空脚
51
GND
地
52
GND
地
53
INT1
中断1
54
NC
空脚
55
NC
空脚
56
NC
空脚
57
NC
空脚
58
NC
空脚
59
RES
复位信号
60
NC
空脚
61
GND
地
62
GND
地
63
NC
空脚
64
NC
空脚
65
NC
空脚
66
NC
空脚
67
INT2
中断2
68
INT3
中断3
69
NC
空脚
70
NC
空脚
71
NC
空脚
72
NC
空脚
73
NC
空脚
74
NC
空脚
75
GND
地
76
GND
地
77
GND
地
78
CLK
时钟
79
GND
地
80
GND
地
P5:
CPU信号扩展(TI公司兼容DSK接口)
序号
符号
备注
1
+5V
电源
2
+5V
电源
3
A19
地址
4
A18
地址
5
A17
地址
6
A16
地址
7
A15
地址
8
A14
地址
9
A13
地址
10
A12
地址
11
GND
地
12
GND
地
13
A11
地址
14
A10
地址
15
A9
地址
16
A8
地址
17
A7
地址
18
A6
地址
19
A5
地址
20
A4
地址
21
+5V
电源
22
+5V
电源
23
A3
地址
24
A2
地址
25
A1
地址
26
A0
地址
27
A21
地址
28
A20
地址
29
NC
空脚
30
NC
空脚
31
GND
地
32
GND
地
33
NC
空脚
34
NC
空脚
35
NC
空脚
36
NC
空脚
37
NC
空脚
38
NC
空脚
39
NC
空脚
40
NC
空脚
41
+3.3V
电源
42
+3.3V
电源
43
NC
空脚
44
NC
空脚
45
NC
空脚
46
NC
空脚
47
NC
空脚
48
NC
空脚
49
NC
空脚
50
NC
空脚
51
GND
地
52
GND
地
53
D15
数据
54
D14
数据
55
D13
数据
56
D12
数据
57
D11
数据
58
D10
数据
59
D9
数据
60
D8
数据
61
GND
地
62
GND
地
63
D7
数据
64
D6
数据
65
D5
数据
66
D4
数据
67
D3
数据
68
D2
数据
69
D1
数据
70
D0
数据
71
GND
地
72
GND
地
73
DSKRE
读写信号CPLD控制
74
SWE
写信号
75
SOE
读信号
76
READY
准备好信号
77
CE3
片选
78
CE2
片选
79
GND
地
80
GND
地
3、语音处理单元
语音CODEC采用TLC320AD50芯片。
该芯片采用sigma-delta技术提供高精度低速信号变换,有两个串行同步变换通道、D/A转换前的差补滤波器和A/D变换后的滤波器。
其他部分提供片上时序和控制功能。
Sigma-delta结构可以实现高精度低速的数模/模数转换。
芯片的各种应用软件配置可以通过串口来编程实现。
主要包括:
复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制和测试模式。
最大采样速率22.05kb/s,采样精度16bit。
语音处理单元由语音输入模块、TLC320AD50模块、输出功率模块组成。
语音输入模块采用偏置和差动放大技术,并经过滤波和处理后将输入到语音编解码芯片TLV320AD50,前端输入的电压范围为-2.5V---+2.5V。
经过变换后输入到AD50的芯片的差动信号范围为0---5V。
TLC320AD50C作为主方式,通过DSP的MCBSP0口进行通信。
音频信号通过D/A转换后输出,由于TLC320AD50输出的是差动信号,因此首先经过差动放大,然后可以推动功率为0.4W的板载扬声器,也可以接耳机输出。
语音处理单元原理框图
语音处理单元接口说明:
J8:
音频输入端子,可输入CD、声卡、MP3、麦克风等语音信号。
J9:
音频输出端子,可接耳机、音箱。
语音处理单元拨码开关说明:
S1:
拨码开关
码位
备注
1
ON:
直流量输入,OFF:
交流量输入,缺省设置
2
ON:
直流量输入,OFF:
交流量输入,缺省设置
S2:
拨码开关:
码位
备注
1
ON:
直流量输入;OFF:
交流量输入,缺省设置
2
ON:
扬声器输出;OFF:
扬声器关闭,缺省设置
3
ON:
帧同步脉冲接通,缺省设置;OFF:
帧同步脉冲关断;
4
ON:
串口时钟接通,缺省设置;OFF:
缓冲串口时钟关断;
语音处理单元可调电位器说明:
“输入调节”:
逆时针
音量变大
顺时针
音量变小
“输出调节”:
逆时针
音量变大
顺时针
音量变小
注:
语音处理单元的二号孔IN和OUT通过导线的连接,可以为温控单元,信号源单元提供A/D,D/A转换的功能。
详细操作参见实验指导。
4、液晶显示单元
本实验系统选用中文液晶显示模块LCM12864ZK,其字型ROM内含8192个16*16点中文字型和128个16*8半宽的字母符号字型;另外绘图显示画面提供一个64*256点的绘图区域GDRAM;而且内含CGRAM提供4组软件可编程的16*16点阵造字功能。
电源操作范围宽(2.7Vto5.5V);低功耗设计可满足产品的省电要求。
同时,与CPU等微控器的接口界面灵活(三种模式并行8位/4位串行3线/2线);LCD数据接口基本上分为串行接口和并行接口两种形式,本实验采用串行接口方式,用户根据需要改变跳线JS1改用并行接口方式。
注:
液晶显示模块的电源开关是在信号源单元中的拔码开关S3中的第一个拔码开关,第二个拔码开关是用于混频的。
S3:
拨码开关
码位
备注
1
ON,液晶模块电源开;OFF,液晶模块电源关,缺省设置;
2
ON,混频开;OFF,混频关,缺省设置;
5、DSP单元
1)CPU模式选择
CPU通常情况下可以根据用户需求工作在不同的模式下,主要用MP/
的电平来决定。
当MP/
为高电平时,DSP工作在微处理器模式,当MP/
为低电平时。
DSP工作在为计算机方式。
在不同模式下存储器映射表有所不同。
详细信息请查阅相应的数据手册。
2)电源模块
在CPU板上由于TMS320VC54X数字信号处理器内核采用3.3V和1.8V供电,因此需要将通用的5V转换成3.3V和1.8V。
为中央处理器提供内部电源。
转换电路如图所示:
3)电平转换
由于数字信号处理其内部采用3.3V和1.8V供电,而且其输入输出接口电平为3.3V,对于数字量输出而言完全可以和5V电平兼容。
但对于数字量输入而言,由于其内部是3.3V,因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V器件相连,必须加入电平转换期间进行电平转换和信号隔离。
典型的就是数据线,必须进行隔离,对于其他的涉及到的输入信号也要进行相应的转换。
在CPU板上,U2(LVTH16245)完成了该项功能。
4)复位电路以及时钟单元
复位电路主要包括上电复位和硬件手动复位,每次复位要求至少要有8到10个系统时钟。
因此要求适当的配置复位电路RC网络。
时钟电源主要利用数字信号处理器内部晶振源,并通过外部锁相环控制电路,选择适当倍频倍数,为CPU内部提供系统时钟。
6、CPLD接口
采用XILINX公司的XC95144XL芯片,完成译码和时序控制。
JTAG1为CPLD下载接口。
可用XILINX公司的软件,通过并口下载电缆对CPLD在线编程。
JTAG1CPLD下载口定义
JTAG1引脚序号
JTAG功能组
相关说明
1
TCK
时钟
2
NC
空脚
3
TMS
模式控制
4
GND
地
5
TDI
数据输入
6
NC
空脚
7
TDO
数据输出
8
GND
地
9
+5V
电源
10
+5V
电源
D2、D3、D4为CPLD工作指示灯,正常工作时D4点亮,D2,D3不亮。
CPU复位时,
D2,D3点亮,D4不亮。
7、单脉冲单元
产生中断实验用的低电平单脉冲。
由按键K1控制,K1为非自锁开关;每按一次,产生一个单脉冲,该脉冲作为中断源接在了CPU的INT2脚上。
8、信号源单元
频率、幅值可调双路三角波、方波和正弦波产生电路采用两片8038信号发生器,输出频率范围20~100KHz,幅值范围-10V~+10V。
输出波形、频率范围可通过波段开关来选择。
频率、幅值可独立调节。
两路输出信号可以经过加法器进行信号模拟处理和混叠,作为信号滤波处理的混叠信号源。
混叠后的信号从信号源1输出。
ICL8038原理框图
信号源单元原理框图
信号源单元波段开关说明:
波形选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的波形(正弦、三角、方波),频率选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的频率范围(0~2K、2K~10K、10K~120K)。
信号源单元电位器说明:
“频率调节”
左旋
变小
右旋
变大
“幅值调节”
左旋
变大
右旋
变小
9、温控单元
由温度信号采集单元、加热信号驱动单元、模拟温箱加热控制电路组成。
温度信号采集单元电路的热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,经运放处理,输出一个电压变化(逐渐减小)的温度信号给系统板的A/D采集输入端;加热信号驱动单元将系统板送来的加热信号分两路处理:
一路放大后驱动加热指示二极管发光;另一路经隔离后驱动可控硅导通。
模拟温箱加热控制电路由加热信号隔离电路、AC220V控制电路(可控硅)输出电路组成。
R64:
增加一个直流偏置量,调节该电位器可以改变“温控单元”二号孔“TEMP”的输出电压;在做实验之前,应调节该电位器使二号孔输出的电压达到4V,出厂时已设好,一般不需要调节。
拨码开关S5:
电源开关;拨段1为5V电源开关,拨段2为12V电源开关;
2号孔接口“TEMP”:
在做温控实验时与语音处理单元的2号孔接口“IN”连接。
2号孔接口“GND”:
电源地。
LED17:
电源指示灯。
10、步进电机单元
步进电机多为永磁感应式,有两相、四相、六相等多种,实验所用的电机为两相四拍式,通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转,驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。
脉冲信号是有DSP的IO端口(地址8001H)的低四位提供。
位0对应“D”,位1对应“C”,位2对应“B”,位3对应“A”;
如下图所示,电机每相电流为0.2A,相电压为5V,两相四拍的通电顺序如下表所示:
相
顺序
A
B
C
D
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
2
0
1
0
1
3
1
0
0
1
注:
顺时针方向旋转通电顺序为0-1-2-3;
逆时针方向旋转通电顺序为3-2-1-0;
LED16:
电源指示灯;、
拨码开关S4:
拨码开关1为直流电机单元的电源开关;拨码开关2为步进电机单元的电源开关。
11、直流电机单元
该单元由电压调整、驱动电路、速度检测反馈电路组成。
由系统板送来的电压信号与可调节的基准电压经加法运算后,输出驱动直流电机运行;速度检测、反馈电路由于电机同轴转的转盘上的强力磁钢、霍尔磁感应放大器、单周期速度信号采集器组成,当与电机同轴运行的转盘上的磁钢与霍尔片正对时,霍尔片输出负电压,经整形、放大,供系统采集。
注:
在做直流电机实验时,2号孔接口“XF_IN”和二号孔接口“XF_OUT连接。
12、键盘接口单元
键盘接口是由芯片HD7279按制的,HD7279是一片具有串行接口的,可同时驱动8位共阴式数码管或(64只独立LED)的智能显示驱动芯片,该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成LED显示,键盘接口的全部功能。
HD7279A内部含有译码器,可直接接受BCD码或16进制码,并同时具有2种译码方式。
此外,还具有多种控制指令,如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。
HD7279A具有片选信号,可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
在该实验系统中,仅提供了16个键。
综上所述,本章介绍了该系统的硬件资源,看完本章内容,应该对实验系统有一个基本的了解,在余下的几章中将会结合实验详细介绍,每个单元在实验中的具体应用。
第二章调试软件安装说明
一、CCS的安装
利用CCS集成开发环境,用户可以在一个开发环境下完成工程定义、程序编辑、编译链接、调试和数据分析等工作环节。
下图为典型CCS集成开发环境窗口示例。
整个窗口由主菜单、工具条、工程窗口、编辑窗口、图形显示窗口、内存单元显示窗口和寄存器显示窗口等构成。
以安装CCS5000(2.0)为例:
CCS软件安装系统要求
要使用CodeComposerStudio操作平台必须满足以下的要求:
●IBMPC(或兼容机)
●MicrosoftWindow95/98/NT4.0/2000/XP
●32M内存,100M硬盘空间,奔腾处理器,SVGA(800*600)
CodeComposerStudio的安装
(1)安装CCS到系统中。
将CCS安装光盘放入到光盘驱动器中,运行CCS安装程序setup.exe。
出现以下画面。
如果在WindowsNT下安装,用户必须要具有系统管理员的权限。
选择NEXT,按系统提示安装,默认安装路径是“C:
\ti”。
(2)安装完成后,在桌面上会有“CCS2(‘C5000)”和“SetupCCS2(‘C5000)”两个快捷方式图标。
分别对应CCS应用程序和CCS配置程序。
(3)如果用户的操作系统为Windows95,则可能需要增加环境变量空间。
方法是将语句“shell=c:
\windows\command.com/e:
4096/p"添加到C盘根目录下的CONFIG.SYS文件中,然后重新启动计算机。
这条语句将环境变量空间设置为4096字节。
二、CCS的设置
安装CCS软件与普通的程序安装类似,没有特殊要求。
下面介绍安装完成后如何设
置CCS软件。
如果CCS是在硬件目标板上运行,则先要安装目标板驱动程序,然后运行“CCSSetup”配置驱动程序,最后才能执行CCS。
除非用户改变CCS应用平台类型,否则只需运行一次CCS配置程序。
运行CodeComposerStudioSetup软件(即桌面上的SetupCCS2(C5000)图标。
点击InstallaDeviceDriver,选择相应驱动程序.
例如:
5X系列:
PCI开发器为xdspci54x.dvr;
ISA开发器为wtxds54xisa.dvr
EPP开发器为sdgo5xx32.dll
2X系列:
PCI开发器为xdspci2xx.dvr
ISA开发器为wtxds2xxisa.dvr
EPP开发器为sdgo2xx32.dll
3X系列:
PCI开发器为xds3xPCI.dvr
ISA开发器为wtxds3xisa.dvr
EPP开发器为Sdgo3x32.dll
此时,AvailableBoard/SimulatorType一栏中会出现相应的驱动图标;
把该图标拖动到最左边的SystemConfiguration一栏中.出现BoardProperties对话框.
点击NEXT,进入下一页,会显示板卡的I/O口值,修改为0x378(ISA、PCI、USB仿真器不用修改),再点击NEXT,
在ProcessorConfiguration窗中,在AvailableProcessor中选择TMS320C54XX然后,点击AddSingle;对话框右边出现CPU_1图标.
点击NEXT,进入下一页,提示选择一个初始化的.GEL文件,对于5000系列的DSP芯片,可选择5402、5409、5410等。
最后,点击finish.关闭CCS程序,选择保存。
至此CCS安装设置完成。
第三章硬件安装说明
硬件仿真器是进行系统开发的必备工具,它是采用边界扫描技术和CPU芯片通过JTAG口相连接。
实现了主机对CPU芯片的完全检测和控制。
可以通过JTAG和相应的软件调试环境实现系统的硬件调试和软件的再现调试开发工作。
一、DSP硬件仿真器的安装
第一步、取出开发系统,检查是否齐全
●EPP开发系统
A.关闭PC机电源,将专用电缆插入并口中,注意插接要稳固。
B.用+5V稳压电源通过电源插口给仿真器供电。
C.启动PC机,安装新硬件,驱动程序eppdrive.zip
注:
在电脑的CMOS中,必须将并口模式改成EPP,并口的地址改为0x378
●USB开发系统
A.关闭PC机电源,将专用电缆插入USB口中,注意插接要稳固。
B.启动PC机,安装新硬件,驱动程序usbdrive.zip
●PCI开发系统
A.关闭PC机电源,取下机箱盒,将PCI卡插入PCI插槽中,注意插接要稳固。
B.启动PC机,安装新硬件,驱动程序为pcitfsetup.zip
C.安装好PCI卡后,用37针专用连线,连接PCI卡与连接仿真盒,再将仿真盒另一端,连好JTAG接线。
第二步、将以安装好的仿真器JTAG线,插入CPU板上的JTAG接口。
至此,硬件仿真器安装完成。
二、DSP硬件仿真器的使用
硬件仿真器的用法比较简单,只要将JTAG口连接正确,DSP芯片能够正常工作并且软件调试环境配置正确即可以应用。
下面给出JTAG的定义:
注意第六脚是空脚。
接通电源,把实验箱后方的电源开关打到“1”位置,实验箱通电,实验箱电源单元
的指示灯LED1、2、3、4指示灯点亮。
双击桌面上的CCS2(‘C5000)图标,进入C
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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- 关 键 词:
- DSP 教学 系统