基于DSP定時(shí)器的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目名稱：基于DSP定時(shí)器的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：專電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：2013級(jí)2班學(xué)號(hào)名：指導(dǎo)教師：2016年12月課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)設(shè) 計(jì) 目 的DSP課程設(shè)計(jì)是深化和提高課程理論知識(shí)的重要途徑之一。以DSP綜合集成與應(yīng)用的基本理論為基礎(chǔ)，研究了 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，并學(xué)習(xí)了 用C語(yǔ)言編寫(xiě)DSP編程與使用測(cè)試箱及DSP系統(tǒng)的相關(guān)軟件。培養(yǎng)獨(dú)立思考能 力；培訓(xùn)分析、總結(jié)和撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告能力，本次課程設(shè)計(jì)目的在于：（1）學(xué)習(xí)用DSP來(lái)控制LED燈的閃亮。（2）學(xué)習(xí)DSP程序的調(diào)試與編寫(xiě)，利用觀察變量查看程

2、序運(yùn)行。（3）學(xué)習(xí)測(cè)試箱的使用方法。設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能說(shuō)明設(shè)計(jì)內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為基于DSP定時(shí)器的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體要求如下：（1）給定電源12V，設(shè)計(jì)供電電路。（2）給定外部晶振30M，系統(tǒng)時(shí)鐘工作在150M，給出寄存器如何配置。（3）利用定時(shí)器定時(shí)1秒，實(shí)現(xiàn)四個(gè)LED燈的秒閃。（4）自主元成發(fā)扌車(chē)功能。（5）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。功能說(shuō)明：本設(shè)計(jì)利用F28335DSP芯片來(lái)控制模擬基本的LED閃爍，給予系統(tǒng)額定電 壓來(lái)保證系統(tǒng)的正常工作，用中斷的方式定時(shí)控制LED燈的集體閃爍頻率。步驟一：DSP最小系統(tǒng)分析1. DSP最小系統(tǒng)能夠用于基本的數(shù)字信號(hào)處理，運(yùn)行一些簡(jiǎn)單的程序。此部分主要包括電 源

3、電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。2. 晶振電路DSP的時(shí)鐘可以有兩種連接方式，即外部振蕩器方式和諧振器方式。如果 使用內(nèi)部振蕩器，則必須在X1/XCLKIN和X2兩個(gè)引腳之間連接一個(gè)石英晶體。如果采用外部時(shí)鐘，可將輸入時(shí)鐘信號(hào)直接連到X1/CI。KIN引腳上，X2懸空。本設(shè)計(jì)采用外部晶振，直接選擇一個(gè) 3.3V供電的30MHz晶振實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)工作 是通過(guò)編程選擇5倍頻的PLL功能，可實(shí)現(xiàn)最高工作頻率（150MHz）。如圖1所 示:DSP-X1設(shè)計(jì)步驟晶振22ufDSP-X2圖1晶振電路圖3復(fù)位電路對(duì)于實(shí)際的DSP應(yīng)用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化的DSP系統(tǒng)，其可靠性是一個(gè)不 容忽視的問(wèn)題。由于DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘

4、頻率較高，在運(yùn)行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和 被干擾的現(xiàn)象，嚴(yán)重的系統(tǒng)問(wèn)題可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。為了克服這些情況，除了 在軟件上做一些保護(hù)措施外硬件上必須做相應(yīng)的處理。硬件上最有效的保護(hù)措 施是采用具有看門(mén)狗（Watchdog功能的自動(dòng)復(fù)位電路相結(jié)合的方式。TMS320F28335的復(fù)位輸入引腳XRS為處理器提供了一種硬件初始化的方 法,它是一種不可屏蔽的外中斷，可在任何時(shí)候?qū)MS320F28335進(jìn)行復(fù)位。本設(shè) 計(jì)采用了簡(jiǎn)單的RC復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖所示2：Reser |10KN1AX S09RST圖2復(fù)位電路圖4電源電路F28335DSP采用了雙電源供電機(jī)制，以獲得更好的電源性能，其工作電壓為3.

5、3V和1.8V。其中，1.8V主要為該器件的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括CPU和其他所有的外設(shè)邏輯。與3.3V供電相比，1.8V供電大大降低功耗。外部接口引 腳仍然采用3.3V電壓，便于直接與外部低壓器件接口，而無(wú)需額外的電平變換 電路。在本設(shè)計(jì)里我用TI公司的TPS7301單輸出可調(diào)電壓調(diào)節(jié)器作為主器件的 電源電路，將12V轉(zhuǎn)換為3.3V和1.9V供給DSP，使系統(tǒng)正常工作。電源電路RST如圖3所示：ViCI0.UTTPS301INRESTENOUTGNDFB0<.：R3 250kVo*RIR2亠C210u電源模路塊步驟二：本次設(shè)計(jì)硬件電路分析1定時(shí)器中斷的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的精確走時(shí)功能，

6、系統(tǒng)利用定時(shí)器0、PIE模塊和CPU中斷 共同作用產(chǎn)生定時(shí)器中斷。首先為定時(shí)器 0設(shè)置定時(shí)初值，并開(kāi)啟定時(shí)器使其 計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器寄存器遞減到零時(shí)， 定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷TINT并將其 傳送給PIE外設(shè)中斷模塊，當(dāng)PIE中的中斷時(shí)能位PIEIER被時(shí)能后，PIE會(huì)將 這個(gè)中斷傳送給CPU，如果CPU的中斷使能位和INTM被使能，則CPU會(huì)相 應(yīng)定時(shí)器0中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行定時(shí)器0的中斷服務(wù)子程序。2LED顯示電路在定時(shí)結(jié)束后LED要不停地閃亮，提醒用戶定時(shí)結(jié)束。在本次設(shè)計(jì)中，將 一個(gè)發(fā)光二極管的輸入段與電源相連接，輸出與DSP芯片的GPIO4端口相連接, 當(dāng)GPIO端口為低電平時(shí)，LED點(diǎn)亮。步

7、驟三：CMD文件介紹.text段：存放C程序代碼；.cinit:存放C程序中的變量初值和常量；.stack：為C程序系統(tǒng)堆棧保留存儲(chǔ)空間、用于保存返回地址、函數(shù)間的參 數(shù)傳遞、存儲(chǔ)局部變量和保存中間結(jié)果；.bss：為C程序中的全局和靜態(tài)變量保留存儲(chǔ)空間；.const:存放C程序中的字符常量、浮點(diǎn)常量和用.const聲明的常量；.sysmem用于C程序中的malloc、calloc和realloc函數(shù)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間； .far：為C程序中用far聲明的全局和靜態(tài)變量保留空間。MEMORY用于定義目標(biāo)存儲(chǔ)器的映射，描述了目標(biāo)系統(tǒng)可以使用的物理存 儲(chǔ)地址范圍及其類型。PAGE 0為程序存儲(chǔ)空間，起

8、始地址為 0x000000包含BEGIN、 BOOT_RSVD、RAMM0、RAML0、RAML1、ZONE7A 存儲(chǔ)區(qū)。PAGE 1為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，起始地址為0x000400包含了 RAMM1、RAML4、 RAML5、RAML6、RAML7、ZONE7B 存儲(chǔ)區(qū)。SECTIONS用于指示連接器怎樣組合輸入端，以及如何將輸出段定位到存 儲(chǔ)器中，用于將COFF目標(biāo)文件中的各個(gè)段定位置 MEMORY偽指令定義的存儲(chǔ) 區(qū)域。步驟四：流程圖及軟件設(shè)計(jì)1. 系統(tǒng)時(shí)鐘的詳細(xì)配置如下PLLSTSOSCOFF=0 ；PLLSTSPLLOFF=0 ；PLLCRDIV=1010 ；PLLSTSDIVSEL=2

9、；PLLKCR0 的 ADCENCLK=0。2. PLL模塊的寄存器鎖相環(huán)模塊的寄存器包括鎖相環(huán)控制寄存器PLLCR和鎖相環(huán)狀態(tài)寄存器PLLSTS，以及外部時(shí)鐘輸出控制寄存器 XINTCNF2。其中XINTCNF2用于配置XCLKOUT與SYSCLKOUT的關(guān)系。PLLCR和PLLSTS用于振蕩器和鎖相環(huán)模 塊的配置，以產(chǎn)生CPU時(shí)鐘輸入CLKIN，其位分布如下：PLLCR保留DIVR-0R/W-01598PLLST5保留DIVSELR-0R/W-076543210DIVSELMCLKOFFOSCOFFMCLKCLRMCLKSTSPLLOFF保留PLLOCKS1540R/W-0R/W-0R/W

10、-0R/W-0R-0R/W-0R-0R/W-0OSCOFF和PLLSTS分別用于振蕩器時(shí)鐘和鎖相環(huán)時(shí)鐘的允許； PLLOCKS 為鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)標(biāo)志； MCLKOFF、MCLKCLR、和MCLKSTS用于輸入時(shí)鐘 失效檢測(cè)。設(shè)計(jì)步驟3. 流程圖開(kāi)始DSP初始化時(shí)初始化中斷向初始化定時(shí)器執(zhí)行程序改變LED燈狀態(tài)中斷結(jié)束圖4程序流程圖步驟五：系統(tǒng)調(diào)試及設(shè)計(jì)結(jié)果分析按下電源按鈕，寫(xiě)入程序，剛開(kāi)始，4個(gè)LED燈全滅,等待一秒鐘，4個(gè)LED等全亮,如此循環(huán).測(cè)試結(jié)果成功完課程題目的。效果圖如圖 5所示：設(shè)計(jì)步驟力朋”品酣Ik im圖5效果圖叵jii MUHIrfs設(shè)計(jì) 小 結(jié)通過(guò)這次DSP課程設(shè)計(jì)，我覺(jué)

11、得學(xué)到了很多東西。它讓我懂得了什么是課 程設(shè)計(jì)，為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一些基礎(chǔ)。更重要的是通過(guò)這次課程設(shè) 計(jì)，我多少清楚了在以后的工作中我們這個(gè)專業(yè)能做些什么，也為我們以后的 工作積累了一些經(jīng)驗(yàn)，很有意義。在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一些不該出現(xiàn)的失誤。一是不會(huì)使用CCS軟件，在同學(xué)的幫助下使用并編寫(xiě)程序。其二是不能DSP程序燒入試驗(yàn)箱的問(wèn)題， 但是在老師的指導(dǎo)下成功將程序燒入試驗(yàn)箱；之后又遇到DSP程序燒入試驗(yàn)箱后試驗(yàn)箱無(wú)反應(yīng)，同樣在老師的幫助下完成實(shí)驗(yàn)，并在試驗(yàn)箱上得到想要的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)這次課程報(bào)告，使我更深入的掌握了 DSP的許多知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何讓 配置寄存器、系統(tǒng)時(shí)鐘，如何設(shè)計(jì)電

12、源等等很多知識(shí)，不僅復(fù)習(xí)了以前所學(xué)過(guò) 的知識(shí)，而且還接觸并學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)。使我解決問(wèn)題時(shí)更加冷 靜和熟練，遇到不會(huì)知識(shí)的積極查閱相關(guān)資料，并做好筆記。經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查確 定問(wèn)題的原因和解決問(wèn)題的能力有了很大提高。最后，感謝劉老師的幫忙以及同學(xué)之間的相互幫助，使我能順利完成這次 課程設(shè)計(jì)。評(píng) 分 標(biāo) 準(zhǔn)（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分（50分，分三檔，達(dá)不到最低檔的小 組需重新設(shè)計(jì)上交）1. 完成規(guī)定的全部功能，硬件電路設(shè)計(jì)正確，程序簡(jiǎn)潔、 可讀性、邏輯性強(qiáng)，較好的演示了全部功能。 （50分）2. 完成規(guī)定的全部功能，硬件電路設(shè)計(jì)正確，程序較簡(jiǎn)潔、可讀性、邏輯性較強(qiáng)，基本演示了全部功能。（45分）3.

13、 完成規(guī)定的部分功能，硬件電路設(shè)計(jì)無(wú)明顯錯(cuò)誤，程序 設(shè)計(jì)無(wú)明顯錯(cuò)誤，能夠完成部分功能的演示。（40分）（二）設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)情況（45分）1. 態(tài)度認(rèn)真，報(bào)告內(nèi)容充實(shí)、撰寫(xiě)規(guī)范。（20分）2. 對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，語(yǔ)言組織精煉，測(cè)試數(shù) 據(jù)記錄準(zhǔn)確。（25分）（三）發(fā)揮部分（5分）在完成規(guī)定功能的基礎(chǔ)上，有創(chuàng)新性功能設(shè)計(jì)個(gè)人，獲得 此項(xiàng)成績(jī)?？偡秩握n教師簽字審核人簽字附錄：附錄A:實(shí)物圖®Pfxu拓尋injg EyslierriFCETF：IC DigitalSinair «fiviICETEK*5100USB V2. DA* n r14B虜鼻創(chuàng)齡 Uiltlmi iMN

14、Wiid.l卜T Ei KI號(hào)迪迥*|0：亡吟$）禎 常¥爭(zhēng)【亡叮1|4別.r附錄 B： CMD 文件MEMORYPAGE 0 :BEGIN : origin = 0x000000, length = 0x000002BOOT_RSVD : origin = 0x000002, length = 0x00004ERAMM0: origin= 0x000050, length= 0x0003B0RAML0: origin =0x008000, length =0x001000RAML1: origin =0x009000, length =0x002000ZONE7A: origin=

15、 0x200000, length= 0x00FC00CSM_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

16、= 0x00008c FPUTABLES : origin = 0x3FEBDC, length = 0x0006A0 BOOTROM : origin = 0x3FF27C, length = 0x000D44 PAGE 1 :RAMM1: origin= 0x000400, length =0x000400RAML4: origin =0x00B000, length =0x002000RAML5: origin =0x00D000, length =0x001000RAML6: origin =0x00E000, length =0x001000RAML7: origin =0x00F0

17、00, length =0x001000ZONE7B: origin= 0x20FC00, length= 0x00040SECTIONScodestart : > BEGIN, PAGE = 0ramfuncs: > RAML0, PAGE = 0.text: > RAML1,PAGE =0.cinit: > RAML0,PAGE =0.pinit: > RAML0,PAGE =0.switch: > RAML0,PAGE= 0.stack: > RAMM1,PAGE= 1.ebss.econst: > RAML4, PAGE = 1: >

18、; RAML5, PAGE = 1.esysmem: > RAMM1, PAGE = 1IQmath :> RAML1, PAGE = 0IQmathTables: > IQTABLES, PAGE =0, TYPE =NOLOADIQmathTables2: > IQTABLES2, PAGE= 0, TYPE= NOLOADFPUmathTables : > FPUTABLES, PAGE = 0, TYPE = NOLOADDMARAML4: > RAML4,PAGE =1DMARAML5: > RAML5,PAGE =1DMARAML6: > RAML6,PAGE =1DMARAML7: > RAML7,PAGE =1ZONE7DATA: > ZONE7B,PAGE= 1.reset : >RESET, PAGE = 0, TYPE = DSECTcsm_rsvd: > CSM_RSVDPAGE =0, TYPE =DSECTcsmpasswds: > CSM_PWLPAGE= 0, TYPE=