《DSP技術(shù)與應(yīng)用》課程設(shè)計報告基于C5402的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要： 基于 dsp 的系統(tǒng)設(shè)計過程中，最小系統(tǒng)的設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的第一步，系統(tǒng)設(shè)計 總是從最小系統(tǒng)開始，逐步向系統(tǒng)應(yīng)用擴展，最終實現(xiàn)以 dsp 為核心的大系統(tǒng)的設(shè)計。 因此，最小系統(tǒng)設(shè)計是 dsp 系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。dsp 最小系統(tǒng)設(shè)計包括 dsp 電源設(shè)計 和地線的設(shè)計，jptg 仿真口的設(shè)計，復(fù)位和時鐘電路的設(shè)計，上拉和下拉引腳的設(shè) 計等。dsp 的典型應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，無線通信家電，另外還有虛擬現(xiàn)實，噪聲對消技術(shù),電 機控制，圖像處理等等?？梢哉f dsp 是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要基石，它在網(wǎng)絡(luò)時代的地 位與 cpu 在 pc 時代的地位是一樣的。它是信息產(chǎn)業(yè)的重要基石。具有高速，專門為 運算密集

2、型而設(shè)計，目前速度已達(dá)到億次每秒。高可靠性，也就是高重復(fù)性，例 如雷達(dá)濾波器。性價比高等特點。 關(guān)鍵詞：復(fù)位電路；時鐘電路；jptg 仿真口；電源；tms3205402 目錄目錄 1 設(shè)計目的設(shè)計目的.1 2 我的設(shè)計模塊我的設(shè)計模塊.1 2.1 tm320c5402.1 2.2 jtag 仿真接口的連接仿真接口的連接.2 2.3 引腳和測試信號引腳和測試信號.3 3 最小系統(tǒng)的測試最小系統(tǒng)的測試.4 4 c5402 dsp 最小系統(tǒng)最小系統(tǒng) protel 圖（部分）圖（部分）.5 總總 結(jié)結(jié).7 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).8 1 設(shè)計目的設(shè)計目的 理解 dsp 系統(tǒng)開發(fā)的基本思路及方法，學(xué)習(xí)軟硬件開

3、發(fā)過程及資料收集與整理， 學(xué)會撰寫課程設(shè)計報告，學(xué)會對所學(xué)知識進行總結(jié)與提高，復(fù)習(xí) c 語言的使用理解， c54xx 匯編語言指令集。 2 我的設(shè)計模塊我的設(shè)計模塊 2.1 tm320c5402 tms320vc5402 是 c5000 系列中性價比較高的一顆芯片。獨特的 6 總線哈佛結(jié)構(gòu),使 其能夠 6 條流水線同時工作,工作頻率達(dá)到 100mhz。vc5402 除了使用 vc54x 系列中 常用的通用 io 口（generalpurposeio,簡稱 gpio）外,還為用戶提供了多個可選的 gpio：hpi8 和 mcbsp。 tms320vc5402（簡稱 vc5402）是 ti 公司的

4、 c54x 家族的成員之一，它是基于 先進的改進哈佛結(jié)構(gòu)的 16 位定點 dsp，擁有一條程序總線和 3 條數(shù)據(jù)總線。片內(nèi)集 成有一個具有高度并行性的算術(shù)邏輯單元(alu)、專有硬件邏輯、片內(nèi)存儲器和片內(nèi) 外設(shè)等幾部分.tms320vc5402 的引腳圖如圖 1-1 所示。 圖 2-1 tms320vc5402 引腳圖 c54x 的 cpu 結(jié)構(gòu)包括:40 比特的 alu ,其輸入來 16 比特立即數(shù)、16 比特來自數(shù)據(jù) 存儲器的數(shù)據(jù)、暫時存儲器、t 中的 16 比特數(shù)、數(shù)據(jù)存儲器中兩 16 比特字、數(shù)據(jù)存 儲器 32 比特字、累加器中 40 比特字;2 個 40 比特的累加器 ,分為三個部分

5、 ,保護位 39-32 比特 、高位字 31 - 16 比特 、低位字 15 - 0 比特 ;桶型移位器 ,可產(chǎn)生 0 到 31 比特的左移或 0 到 16 比特的右移; 1717 比特的乘法器 ,40 比特的加法 器;比較選擇和存儲單元 cssu ;數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器 da2 gen 程序地址產(chǎn)生器 pa gen 。 c54x 的片內(nèi)外設(shè)包括:通用 i/ o 引腳 xf 和;兩個定時器 timer0 和 timer1 ;片 內(nèi)鎖相環(huán) pll ;8 比特 hpi 口;多通道緩沖存串口 mcbsp ;可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器;可 編程 bank2 switching 模塊;外部總線接口;ieee1149

6、. 1 標(biāo)準(zhǔn) j ta g 口。 tms320vc5402 - 100 的一種型號,最高頻率 10 一般 5016bit 片內(nèi) rom 、16 k 16 個 dma 通道、2 部程序空間可擴展到 1m 16bit 。1 個 40 位的算術(shù)邏輯單元 ,2 個 40 位的累加器,2 個 40 位的專用加法器 ,1 個 1717 的并行乘法器,1 個 40 位的 桶形移位器。8 個輔助寄存器和 1 個軟件棧。內(nèi)部集成 viterbi 加速器 , 用于提高 viterbi 編譯碼的速度。可工作在三種低功耗方式（idl e1 、i2 dl e2 、idl e3) 。 (1192 k word 尋址空間

7、64 kw 程序空間、64 kw 數(shù)據(jù)空間、64 kw i/ o 空 間 ,某些型號的程序空間可擴展到 8m word 。片內(nèi)存儲區(qū)可靈活配置為程序/ 數(shù)據(jù)存儲器。多種復(fù)用外設(shè); mcbsp 、hpi 、gpio 、tdm 、dma 、timer 、pll 。雙電源供電,提供 pge 和 b ga 兩種形式的封裝。 2.2 jtag 仿真接口的連接仿真接口的連接 jtag（joint test action group，仿真測試引腳接口）用于連接最小系統(tǒng)板和仿真 器，實現(xiàn)仿真器對 dsp 的訪問，jtag 接口的連接需要和仿真器上的接口一致。不論 什么型號的仿真器，其 jtag 接口都必須滿足

8、 ieee 1149.1 的標(biāo)準(zhǔn)。滿足 ieee 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳 jtag 接口如圖 2-2 所示。 圖 2-2 14 腳仿真口引腳 各個引腳的含義請參照 dsp 的引腳說明。一般情況下，最小系統(tǒng)板需要引出雙排 的 14 腳插針和圖 2-2 中的一致。在大多數(shù)情況下，如果系統(tǒng)板和仿真器之間的連接 電纜不超過 6inch，就可以采用如圖 2-3 所示的接法。這里需要注意的是，其中 dsp 的 emu0 和 emu1 引腳都需要上拉電阻，推薦阻值為 4.7k或者 10k。 圖 2-3 小于 6inch 的 jtag 連接方法 如果 dsp 和仿真器之間的連接電纜超過 6inch，則

9、必須采用圖 2-4 所示的接法，在數(shù)據(jù)傳輸 引腳加上驅(qū)動 圖 2-4 大于 6inch 的 jtag 連接方法 如果系統(tǒng)板上有多個 dsp，則多個 dsp 之間的 jtag 接口采用菊花鏈的方式連接在一起，接 法如圖 2-5 所示。 圖 2-5 多個 dsp 的 jtag 連接方法 2.3 引腳和測試信號引腳和測試信號 1上拉電阻或者下拉引腳 dsp 芯片的有些引腳必須接 4.7k 的上拉電阻，不同型號的芯片這些 引腳有所不同，一般情況下這些引腳包括：未使用的中斷信號、ready（數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸入引腳） 、 保持輸入引腳、emu0（仿真中斷引腳 0） 、emu1（仿真中斷引腳 1） 、所有的 x

10、bus 總線的數(shù)據(jù) 引腳、一些保留未使用的 rsv 引腳等。 2信號燈 系統(tǒng)板上可加入信號燈，用于指示最小系統(tǒng)的電源情況。當(dāng)電源指示燈出現(xiàn)異常情況 時可及時斷電，以保護電路不被損壞。信號指示燈一般有：+5v 的電源指示燈（電路 板供電正常） 、電壓轉(zhuǎn)換輸出 3. 3v 指示燈（i/o 供電正常） 、電壓轉(zhuǎn)換輸出 1.8v 或 1.5v 指示燈（核供電正常）以及其他信號指示燈。 3測試孔 c54x 芯片的 bga 封裝使得焊接好 dsp 后，無法檢測到每個引腳的狀態(tài)，為此必須將一 些可能需要測試的引腳通過連線引出。同時也可以將設(shè)計時不能確定的引腳引出，以 確保在以后的改動中可以直接從這些測試孔跳

11、線。 3 最小系統(tǒng)的測試最小系統(tǒng)的測試 檢測最小系統(tǒng)設(shè)計是否成功有以下 4 個步驟。 1 上電后，檢測 3.3v 和 1.8v 或 1.5v 電壓是否正常。如果正常，則進入下一步；否則檢查電源部 分電路。 2 上電后，直接測量 clkout0 和 clkout1 引腳，查看是否有時鐘信號輸出，以及時鐘信號的 頻率是否和設(shè)置的一樣。若 clkout 信號正確，則進入下一步；否則檢查時鐘和復(fù)位信號。 3 連接好仿真器，查看是否能打開仿真軟件 ccs。如果可以打開 ccs，則進入下一步；否則檢查 jtag 接口電路和上拉電阻。 4 通過 dsp 下載程序到 dsp 中運行，查看運行結(jié)果 下面試一個測

12、試最小程序 .mmregs ；定義存儲器映像寄存器 begin: ssbx xf ；xf 引腳置高 nop ；空操作等待 rpt #800 ；將下一條指令重復(fù) 801 次 nop ；空操作等待 rpt #800 ；將下一條指令重復(fù) 801 次 nop ；空操作等待 rsbx xf ；xf 引腳置低 nop ；空操作等待 rpt #800 ；下面一條指令重復(fù) 801 次 nop ； 空操作等待 rpt #800 ；下面以條指令重復(fù) 801 次 nop ；空指令等待 b begin ；無條件跳轉(zhuǎn)到 begin .end ；程序代碼結(jié)束 配置文件如下： memory page 0: param: o

13、rg=0080h len=1780h page 1: daram: org=0080h len=1080h sections .text: param page 0 .bss : daram page 1 .data: daram page 1 4 4 c5402c5402 dspdsp 最小系統(tǒng)最小系統(tǒng) protelprotel 圖（部分）圖（部分） 圖 4-1 我畫的最小系統(tǒng)部分 該 protel 圖是整個最小系統(tǒng)中我負(fù)責(zé)畫的部分，其余部分由小組其他成員完成 總結(jié) 本學(xué)期我們開設(shè)了tms320c54xx dsp這門學(xué)科我覺得很難，但卻十分重要， 而且都是理論方面的指示，所以必須學(xué)好它。正所

14、謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要 躬行。 ”學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以課程 設(shè)計是身份必要的。 dsp 是運算密集型處理器，是為了高速運算而存在。單片機是事務(wù)型處理器，是 為了處理事務(wù)而存在。dsp 中的中斷比單片機中要少很多。例如：手機?，F(xiàn)在的手機 都有單片機的核(arm)和 dsp 的核。rm 主要用來控制鍵盤，dsp 的核主要是做語音的 壓縮和解壓，無線信道的調(diào)制和解調(diào)。 在這次課程設(shè)計過程中，我也遇到了很多問題。對系統(tǒng)的設(shè)計以前就沒有接觸過， 對芯片也不了解。后來在網(wǎng)上找到了他們的資料，才有了一些了解，發(fā)現(xiàn)他們是很實 用的，真是受益匪淺啊。還有就是，我

15、是我們組的組長，在給組員分配任務(wù)的時候可 以說是絞盡腦汁，因為能給別人分配任務(wù)，首先要對別人做的部分有一定的了解，這 就造成了工作量的加大。不過，在此過程中，我也確實比別人多學(xué)到了很多知識，看 來適當(dāng)?shù)膲毫σ彩莿恿δ芡苿游仪斑M。 總之，在這次課程設(shè)計中我學(xué)到了很多，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提 升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大 的空間。這些讓我一生受用。 我對走硬件這條路充滿了信心，一定要一步一個腳印，踏踏實實學(xué)習(xí)工作，創(chuàng)造 屬于我的智慧的結(jié)晶。在此，感謝指導(dǎo)老師對于我在課程設(shè)計期間的耐心指導(dǎo)，尤其 是加深了我對中斷向量文件，在此我表示真誠的感謝

16、！同時在此我也對，王翔同學(xué)， 葉洪同學(xué)對我的幫助表示真誠的感謝。 參考文獻(xiàn) 1 李利等. dsp 原理及應(yīng)用.北京：中國水利水電出版社，2002 2 張勇.c/c+語言硬件程序設(shè)計.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007 3 鄒彥. dsp 原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2005 4 張雄偉.dsp 集成開發(fā)與應(yīng)用實例.北京：電子工業(yè)出版社，2007 5 汪安民.tm320c54xx dsp 實用技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2006 指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師評語 學(xué)號1071306108姓名董鑫班級計算機 1073 班 選題 名稱 基于 c5402 的 dsp 最小系統(tǒng)設(shè)計 序號評價內(nèi)容 權(quán)重 （%） 得分 1考勤記錄、學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)與表現(xiàn)。5