dsp數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告使用TLV1571和TMS320VC5416芯片來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換

1、DSP技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計選題名稱: A/D接口設(shè)計 系（院）: 計算機工程學院 專 業(yè): 計算機科學與技術(shù)（嵌入式方向） 班 級: 計算機1073 姓 名: 學 號: 指導教師: 學年學期: 2009 2010 學年 第 2 學期 2010年 6 月 10 日摘要： 在DSP的外部設(shè)備中，A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）是一個十分重要的器件，A/D先將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，A/D 轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換過程通過采樣、保持、量化和編碼四個步驟完成，DSP接受A/D輸出的數(shù)字信號進行信號處理。這次課程設(shè)計中使用TLV1571和TMS320VC5416芯片來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。通過配TLV1571的

2、兩個控制寄存器CR0和CR1選擇不同的工作方式，數(shù)據(jù)總線D8和D9引腳，也就是A0和A1引腳，用于區(qū)分配置哪一個寄存器，00表示配置CR0，01表示配置CR1,10和11無效；數(shù)據(jù)總線其余8位用于配置控制寄存器。TLV1571收到寫信號脈沖信號后，就會將數(shù)據(jù)總線的值寫入相應(yīng)的控制寄存器。實驗中只使用INT0與INT1，其他中斷使用RETE直接返回，防止誤入使用。關(guān)鍵詞：A/D；TLV1571;C5416;中斷；控制寄存器目錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc264049037 1 引言 PAGEREF _Toc264049037 h 1 HYPERLINK l

3、_Toc264049038 2 CCS軟件概述 PAGEREF _Toc264049038 h 1 HYPERLINK l _Toc264049039 3 TLV1571的原理及應(yīng)用 PAGEREF _Toc264049039 h 1 HYPERLINK l _Toc264049040 3.1 TLV1571的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc264049040 h 2 HYPERLINK l _Toc264049041 3.2 TLV1571引腳與其功能 PAGEREF _Toc264049041 h 2 HYPERLINK l _Toc264049042 3.3 TLV1571 控制寄存器

4、的配置 PAGEREF _Toc264049042 h 3 HYPERLINK l _Toc264049043 3.4 TLV1571自測方式 PAGEREF _Toc264049043 h 4 HYPERLINK l _Toc264049044 3.5 TLV1571的基準電壓輸入 PAGEREF _Toc264049044 h 4 HYPERLINK l _Toc264049045 3.6 TLV1571的接地 PAGEREF _Toc264049045 h 4 HYPERLINK l _Toc264049046 4 主程序的運行和調(diào)試過程 PAGEREF _Toc264049046 h

5、5 HYPERLINK l _Toc264049047 4.1 建立工程文件 PAGEREF _Toc264049047 h 5 HYPERLINK l _Toc264049048 4.2 編譯、鏈接和運行目標文件 PAGEREF _Toc264049048 h 5 HYPERLINK l _Toc264049049 4.3 仿真運行輸出目標文件 PAGEREF _Toc264049049 h 5 HYPERLINK l _Toc264049050 4.4 查看存儲器信息 PAGEREF _Toc264049050 h 6 HYPERLINK l _Toc264049051 4.5 設(shè)置斷點

6、PAGEREF _Toc264049051 h 6 HYPERLINK l _Toc264049052 4.6 設(shè)置探針 PAGEREF _Toc264049052 h 6 HYPERLINK l _Toc264049053 4.7 圖形顯示 PAGEREF _Toc264049053 h 6 HYPERLINK l _Toc264049054 5 硬件原理圖 PAGEREF _Toc264049054 h 7 HYPERLINK l _Toc264049055 6 程序代碼及說明 PAGEREF _Toc264049055 h 8 HYPERLINK l _Toc264049056 6.1

7、A/D主程序 PAGEREF _Toc264049056 h 8 HYPERLINK l _Toc264049057 6.2 中斷程序 PAGEREF _Toc264049057 h 10 HYPERLINK l _Toc264049058 6.3 CMD程序 PAGEREF _Toc264049058 h 13 HYPERLINK l _Toc264049059 7 程序運行結(jié)果 PAGEREF _Toc264049059 h 13 HYPERLINK l _Toc264049060 總 結(jié) PAGEREF _Toc264049060 h 15 HYPERLINK l _Toc2640490

8、61 參考文獻 PAGEREF _Toc264049061 h 161 引言隨著計算機、通信和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，全球高新技術(shù)領(lǐng)域數(shù)字化的程度已不斷加深。如今電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了以數(shù)字技術(shù)為主體的格局，特別是半導體產(chǎn)業(yè)顯的尤為突出。半導體技術(shù)數(shù)字化和集成化的日益提高，在推動微控制（MCU）、數(shù)字信號處理器（DSP）、微機械電子系統(tǒng)（MEMS）的發(fā)展中，也推動了“嵌入” 或“隱性”模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展。在這些因素的影響下，模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)正朝著高精度、高速度的發(fā)展方向邁進。 為了適應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換發(fā)展的要求，模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)也變得越來越復雜。 DSP數(shù)字信號處理(Digital SignalProcessing

9、，簡稱DSP)是一門涉及許多學科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。2 CCS軟件概述1999年，TI推出了Code Composer Studio(以下簡稱CCS)集成開發(fā)環(huán)境。CCS的出現(xiàn)時DSP開發(fā)軟件的一次革命性變化。CCS集成的源代碼編輯環(huán)境，使程序的調(diào)試與修改更為方便；CCS集成的代碼生成工具，使開發(fā)設(shè)計人員不必在DOS

10、窗口鍵入大量的命令及參數(shù)；CCS集成的調(diào)試工具，是調(diào)試程序一目了然，大量的觀察窗口使程序調(diào)試與修改得心應(yīng)手。更為重要的是，CCS加速和增強了實時、嵌入信號處理的開發(fā)過程，提供了配置、構(gòu)造、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，在基本代碼生成工具的基礎(chǔ)上增加了調(diào)試和實時分析的功能。開發(fā)設(shè)計人員可在不中斷程序運行的情況下查看算法的對錯，實現(xiàn)對硬件的實時跟蹤調(diào)試，從而大大縮短了程序的開發(fā)時間。CCS在Windows操作系統(tǒng)下運行，它集成了非集成開發(fā)環(huán)境的所有功能，并擴展了許多其他的功能15。本次畢業(yè)設(shè)計采用CCS集成開發(fā)環(huán)境，在該環(huán)境下，不用在單獨調(diào)用匯編命令進行程序設(shè)計，匯編和鏈接，只要設(shè)置好了環(huán)境變量，就

11、可以進行軟件的開發(fā)，調(diào)試，匯編和鏈接，并可以將輸出目標文件寫到目標版中；我們使用CCS1.2版本，用于C54XDSP應(yīng)用程序的開發(fā)。3 TLV1571的原理及應(yīng)用3.1 TLV1571的內(nèi)部結(jié)構(gòu) TLV1571 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。TLV1571 的時鐘源有內(nèi)部時鐘和外部時鐘兩種方式。TLV1571 的時鐘信號可以由 CLK 從外部引入，也可以由 TLV1571 的內(nèi)部時鐘產(chǎn)生。和一般 AD 轉(zhuǎn)換器不同，TLV1571 外部時鐘信號必須經(jīng)過 TLV1571 內(nèi)部 MUX 時鐘電路來提供給各 個通道。由于 TLV1571 內(nèi)部本身也帶有時鐘，因此 TLV1571 對各種時鐘信號都兼容，

12、這些時鐘信號包括正弦波或者方波、TTL 電平或者 CMOS 電平。 圖3.1TLV1571 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2 TLV1571引腳與其功能外部模擬信號從 TLV1571 的 AIN 引腳輸入，信號到達 TLV1571 的中心元（10bit 觸發(fā)式AD），將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時TLV1571內(nèi)部的輸入寄存器和邏輯控制 元控 制信號轉(zhuǎn)變的方式，數(shù)字信號經(jīng)過邏輯校 元到達三態(tài)數(shù)據(jù)輸出寄存器輸出。此外，TLV1571 提供外部數(shù)據(jù)輸出中斷信號 INT 引腳，該引腳信號連接到 DSP 的中斷信號，DSP 收到中斷信號就可以讀取數(shù)據(jù)總線，獲得采樣信號。 TLV1571 的引腳分布如圖3.2 所示。其

13、中 CS 是片選信號，用于選通芯片；RD 是讀信號，即 DSP 每讀取一個數(shù)據(jù)通過該引腳通知TLV1571，TLV1571 從而開始下一次采樣；WR 是 寫信號，對 TLV1571 初始化寄存器，通過該引腳通知 TLV1571，TLV1571 從而將數(shù)據(jù)總線 的數(shù)據(jù)寫入到其內(nèi)部寄存器；REFP 是高電平參考電壓，一般直接連接到 VCC；REFM 是低 電平參考電壓，一般直接連接到地。 圖2.2引腳分布3.3 TLV1571 控制寄存器的配置TLV1571 的控制寄存器用于配置采樣控制。TLV1571 有兩個控制寄存器 CR0 和 CR1，它們都必須由用戶配置。通過配置控制寄存器，TLV1571

14、 可以選擇不同的工作方式。數(shù)據(jù)總線的 D9 和 D8 引腳，也就是 A1 和 A0 引腳，用于區(qū)分當前配置哪一個寄存器，00 表示配置 CR0 寄存器，01 表示配置 CR1 寄存器，10和11無效；數(shù)據(jù)總線其余的8bit用于配置控制寄 存器。TLV1571 收到寫信號脈沖信號后，就會將數(shù)據(jù)總線的值寫入相應(yīng)的控制寄存器。TLV1571 內(nèi)置有 10MHz 的振蕩器，通過設(shè)置 CR1 寄存器的 D6 位，可使內(nèi)部振蕩器的 速度提高 1 倍。如果 D6=0，內(nèi)部振蕩器的速度不變；如果 D6=1，內(nèi)部振蕩器的速度提高到 20MHz。通過設(shè)置 CR1 寄存器的 D3 位，可以設(shè)置 TLV1571 數(shù)字

15、信號輸出格式。如果 D3=0， 輸出數(shù)據(jù)格式是直接二進制格式；如果 D3=1，輸出數(shù)據(jù)格式是二進制的補碼格式。TLV1571 的啟動方式由 CR0 寄存器的 D7 位決定，表3.1 給出了 TLV1571 轉(zhuǎn)換啟動方式 的說明。 方式啟動方式說 明通道輸入 CR0.D3=0 CR1.D7=0硬件啟動 CR0.D7=0 CSTART 下降沿啟動采樣 CSTART 上升沿啟動轉(zhuǎn)換 INT 方式時，每次轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個 INT 脈沖 EOC 方式時，轉(zhuǎn)換開始時 EOC 將由高電平變至低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時返 回高電平 軟件啟動 CR0.D7=1 最初由 WR 的上升沿啟動采樣。在 RD 的上升沿發(fā)生采樣

16、采樣開始后的 6 個時鐘后開始轉(zhuǎn)換，INT 方式時，每次轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個 INT 脈沖 EOC 方式時，轉(zhuǎn)換開始時 EOC 由高電平變至低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時返回 高電平 表3.1 TLV1571 轉(zhuǎn)換啟動方式3.4 TLV1571自測方式對于 TLV1571，通道輸入設(shè)置 CR0.D3=0，CR1.D7=0；采用軟件啟動設(shè)置 CR0.D7=1； 采用內(nèi)部時鐘源方式設(shè)置 CR0.D5=0；時鐘為 20MHz 設(shè)置 CR1.D6=1；采用二進制輸出方式 設(shè)置 CR1.D3=0。最終控制寄存器的設(shè)置為 CR0=0080H，CR1=0140H，將這兩個數(shù)據(jù)寫到控 制寄存器，TLV1571 將按照以上設(shè)置開

17、始工作。TLV1571 提供 3 種自測試方式，并通過寫 CR1 寄存器的 D1 和 D0 位來控制這 3 種測試 方式。這些方式可用于不必提供外部信號就可檢查 TLV1571 本身工作是否正常。具體方法如 表3.2 所示。 CR1(D1,D0)自測試電壓數(shù)字輸出D1=0,D0=0正常工作方式N/AD1=0,D0=1將VREFM作為基準電壓加到A/D000hD1=1,D0=0將（VREFPVREFM）/2作為基準電壓加到A/D200hD1=1,D0=1將VIN= VREFP作為基準電壓加到A/D3FFh表3.2TLV1571自測方式3.5 TLV1571的基準電壓輸入TLV1571 具有兩個基

18、準電壓輸入引腳：REFP 和 REFM。REFP 引腳的電壓，是輸入模擬 信號的最大值；REFM 引腳的電壓，是輸入模擬信號的最小值；REFP、REFM 以及模擬輸入 一般不超出正電源電壓或低于 GND，它們符合 TLV1571 規(guī)定的極參數(shù)。當輸入信號等于 或高于 REFP 時，數(shù)字輸出為最大值；當輸入信號等于或小于 REFM 時，數(shù)字輸出為零。 3.6 TLV1571的接地為了制反饋到電源和基準電壓的高頻瞬變和隨機噪聲，要注意印制電路板的設(shè)計。為此，要求充分考慮旁路電容和基準引腳之間的距離。在許多情況下，0.1F 瓷片電容足以 在寬頻帶范圍內(nèi)保持低阻抗，但由于它們的頻率在很大程度上取決于各

19、電源引腳的靠近 程度，所以電容要盡可能放在靠近電源引腳的地方。為了減少高頻和噪聲耦合，推薦把數(shù) 字和模擬地在芯片引腳處立即短路（可在引腳 DGND 和 AGND 之間布一條低的阻抗線來實現(xiàn)）。4 主程序的運行和調(diào)試過程4.1 建立工程文件在CCS環(huán)境下，開發(fā)匯編應(yīng)用程序，首先要建立一個工程項目文件，然后向工程項目文件中添加匯編程序文件(.asm)，鏈接命令文件(.cmd)等等。 (1)建立一個新的工程項目文件執(zhí)行Project-New命令，所示對話框?qū)?mak文件建立在D/myproject目錄下，輸入項目文件名yym，單擊確定。(2)向工程文件中添加文件執(zhí)行Project-Add Files

20、 To Project命令，分別為項目文件添加匯編程序文件(.asm)，鏈接命令文件(.cmd)。完成了匯編程序文件和鏈接命令的添加，下面就可以進行匯編程序的編輯，編譯和目標文件的創(chuàng)建了。4.2 編譯、鏈接和運行目標文件對程序進行編譯：執(zhí)行Project-Compile File命令，就可以對當前的匯編程序進行編譯，生成.obj文件，如果程序存在語法錯誤，那么就會在下部的”編譯鏈接”信息框中顯示錯誤信息，根據(jù)錯誤提示，可以對程序進行修改。對程序進行編譯鏈接：執(zhí)行Project-Build命令，就可以對當前的項目文件同時進行編譯，匯編和鏈接操作，并生成.out文件，如果用錯誤信息，則會在”編譯鏈

21、接”信息框中顯示4.3 仿真運行輸出目標文件執(zhí)行File-Load Program命令，選擇需要加載的.out文件yym.out，加載到應(yīng)用板上，加載程序到應(yīng)用板后，就可以進行仿真運行，執(zhí)行Debug-Run命令，就可以仿真運，加載的輸出的文件；如果要終止程序的運行，可以執(zhí)行Debug-Halt命令。當然也可以對程序進行單步執(zhí)行操作，單步運行的操作為：執(zhí)行Debug-Step Into(F8)命令，即可實現(xiàn)單步運行，連續(xù)按F8鍵也可以單步執(zhí)行執(zhí)行Debug-Step Over(F10)命令，可以單步執(zhí)行當前函數(shù)中的單條語句執(zhí)行Debug-Step Out(Shift F7)命令，如果當前正處于

22、子程序中，執(zhí)行該命令可以完成子程序的執(zhí)行執(zhí)行Debug-Run to Cursor(Ctrl F10)命令?？梢允钩绦蜻\行到鼠標當前所在的光標位置。4.4 查看存儲器信息當進行程序仿真調(diào)試時，可以對數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器和I/O空間的信息進行查看，執(zhí)行View-Memory命令，系統(tǒng)彈出”存儲器窗口選項”對話框，此時可以選擇查看何種存儲器，即選擇Data(數(shù)據(jù)存儲器)，Program(程序存儲器)和I/O空間。在彈出的對話框中填入相應(yīng)的數(shù)據(jù);Address：輸入要查看的存儲器位置的起始地址：0X10；Q值：可使用定點數(shù)的Q表示方法顯示數(shù)據(jù)：0；Format：選擇存儲器數(shù)據(jù)顯示格式：16-Bit

23、 Signed Integer，16位帶符號整數(shù).4.5 設(shè)置斷點當加載了.out文件到目標板后，在程序調(diào)試過程中，可以使用斷點來幫助我們進行程序調(diào)試，斷點測試對于每一個軟件的調(diào)試過程很有用。斷點是任何調(diào)試工作的一個基本內(nèi)容。斷點暫停程序的執(zhí)行，斷點暫停程序的執(zhí)行，當程序被暫停時，可以考察程序的狀態(tài)，檢查或修正變量，考察調(diào)用的堆棧等等。執(zhí)行Debug-breakpoints命令，系統(tǒng)會彈出“斷點”對話框，如圖5-8所示。在該選項卡中，可以添加測試斷點，即在Location編輯框中填入需要添加斷點的位置。如果要取消某個斷點，在Breakpoints列表框中選中需要取消的斷點，按Delete按鈕即

24、可。4.6 設(shè)置探針當加載了.out文件到目標板后，在程序調(diào)試過程中，可以使用探針來使用試驗箱上的波形信號。在PORTW*(10h),DAC_DAT處設(shè)置探針。4.7 圖形顯示在調(diào)試應(yīng)用程序時，將結(jié)果以圖形方式顯示出來，可以為調(diào)試帶來很大的方便，通常，DSP應(yīng)用程序是全數(shù)字形式的，因此在調(diào)試過程中是很難觀察其執(zhí)行過程的不過采用將結(jié)果以圖形的方式顯示出來，就很容易實現(xiàn)這個目的了。最好的方法就是通過觀察程序中的數(shù)據(jù)圖形顯示結(jié)果來實現(xiàn)程序的調(diào)試。從View菜單，選擇Graph-Time/Frequency命令，系統(tǒng)彈出“圖形屬性”對話框，如圖4-1所示；在表中填入?yún)?shù)，單擊OK鍵，保存輸入的參數(shù)，建

25、立圖形。圖4-1圖形屬性5 硬件原理圖圖5-1硬件原理圖圖5-2模數(shù)轉(zhuǎn)換與力圖6 程序代碼及說明6.1 A/D主程序.mmregs.def CodeEntry.def Eint1_ISR.dataData_DP:.textCodeEntry:.copy set_dp.asm;初始化DP，SP.copy set_iptr.asm;初始化中斷向量表;Initialize the AD1571K_STARTSEL.set 17;D70:HARDWARE START 1:SOFTWARE START 啟動方式。K_PROGEOC.set 06;D60:INT1:EOCK_CLKSEL .set 05;

26、D50:Internal Clock1:External ClockK_SWPWDN .set 04;D40:Normal1:Power DownK_MODESEL .set 03;D30:Single Channel1:Sweep ModeK_CR0 .set (K_STARTSEL|K_PROGEOC|K_CLKSEL|K_SWPWDN|K_MODESEL)5K_OSCSPD .set 06;D61:INT. OSC. FAST 內(nèi)部振蕩器頻率，1時頻率提高到20MHz。K_OUTCODE .set 03;D30:Binary1:2s Complement D3=0二進制格式，D3=1二進

27、制補嗎K_READREG .set 02;D20:Enable Self Test1:Register Read backK_STEST.set 0;0CONVERSION resultREADREG = 0;1SELF TEST 1 result;2SELF TEST 2 result;3SELF TEST 3 result;0Contents of CR0READREG = 1;1Contents of CR1K_CR1.set (100H|K_OSCSPD|K_OUTCODE|K_READREG|K_STEST) PARAM PAGE 0/*代碼段*/.vectors: VECT PAG

28、E 0/*中斷向量表*/STACK: DARAMPAGE 1/*堆棧*/.bss: DARAMPAGE 1/*未命名段*/.data: DARAM PAGE 1/*數(shù)據(jù)段*/7 程序運行結(jié)果圖6-1運行結(jié)果總結(jié)經(jīng)歷了這次實驗，我想我們充分認識到了壓力帶給人的巨大動力。確定A/D實驗后，查了大量這方面的資料，并進一步學習了CCS環(huán)境下的操作、調(diào)試與運行。由于之前對DSP程序?qū)W的不是很好，這方面學習我們?nèi)嶒炇也僮髁瞬簧贂r間，終于熟悉了它的操作步驟與調(diào)試方法。然后具體針對A/D轉(zhuǎn)換實驗，我們經(jīng)歷了比較大的挫折。首先試驗箱上用的TLV1571芯片與我們起初選擇的芯片不一樣，不得不重新找資料。盡管如此我們?nèi)匀粵]能成功的編出屬于我們自己的程序，因此我們找到了一份編好的程序，用我們已經(jīng)理解的