DSP課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、題目題目系（部)專業(yè)（班級(jí)）姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師起止日期長(zhǎng)沙學(xué)院DSP 原 理 及 應(yīng) 用 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書基于DSP的串口通信模塊設(shè)計(jì)電信系電子1班2014/12/1-2014/12/5DSP 原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書系（部）:電子與通信工程系專業(yè):11 級(jí)電子信息工程指導(dǎo)教師:課題名稱基于DSP的串口通信模塊設(shè)計(jì)（1）課題內(nèi)容：掌握DSP與PC機(jī)串口通信技術(shù)及其程序編寫。在板上加上 16C550、Max232和驅(qū)動(dòng)電路部分即可。驅(qū)動(dòng)電路主要完成將UART輸出的 0-3.3V電平轉(zhuǎn)換成異步串口電平的工作。轉(zhuǎn)換電平的工作由MAX232芯片 完成，但由于它是5V器件所以它同DSP間的信號(hào)線必須有電平轉(zhuǎn)

2、換，此板 采用的是74LVC245。（2）要求：DSP硬件設(shè)計(jì)與仿真；DSP的C語(yǔ)言復(fù)雜程序設(shè)計(jì)；DSP算法 設(shè)計(jì)與系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)；DSP硬件測(cè)試與調(diào)試；提交一份完整的課程設(shè)計(jì)資料, 包括設(shè)計(jì)原理、程序設(shè)計(jì)、程序分析、仿真分析、硬件測(cè)試、調(diào)試過(guò)程，參 考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。1、DSP硬件設(shè)計(jì)與仿真；2、DSP的C語(yǔ)言復(fù)雜程序設(shè)計(jì)；3、DSP硬件測(cè)試與調(diào)試；4、提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，包括設(shè)計(jì)原理、程序設(shè)計(jì)、程序分析、 仿真分析、調(diào)試過(guò)程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn) 度 安 排起止日期（或時(shí)間量）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第天課題介紹，答疑，收集材料第二天設(shè)計(jì)方案論證第三天程序設(shè)計(jì)第四天程序調(diào)試

3、、仿真第五天系統(tǒng)測(cè)試并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書教研室意見年 月曰系（部）主 管領(lǐng)導(dǎo)意見年 月曰長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名學(xué)號(hào)專業(yè)電子信息工程班級(jí)電子1班設(shè)計(jì)題目基于DSP的串口通信模塊設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師意見：評(píng)定成績(jī)：教師簽名：日期：答辯小組意見：評(píng)定成績(jī)：答辯小組長(zhǎng)簽名：日期：教研室意見：最終評(píng)定等級(jí)：教研室主任簽名：日期：說(shuō)明課程設(shè)計(jì)成績(jī)分“優(yōu)秀” “良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等?；?DSP 的串口通信模塊設(shè)計(jì)一、引言串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用通信設(shè)備的協(xié)議，同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議，也還可以用 來(lái)獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位發(fā)送和接收字節(jié)?？?/p>

4、以在使用一根線發(fā) 送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)，它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。本文主要研究的是基于DSP串口通信在TMS320F2812 SCI 口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。而DSP是一種獨(dú)特的微處 理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1 的數(shù)字信號(hào)。再 對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它 不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是 數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特 色。DSP 優(yōu)點(diǎn)主要如下所示：對(duì)

5、元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部參與影響小；容易實(shí)現(xiàn)集成；VLSI可以分時(shí)復(fù)用，共享 處理器；方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波；可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率 處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等；可用于頻率非常低的信號(hào)。二、設(shè)計(jì)介紹1、 McBSP 設(shè)置DSP的McBSP通過(guò)3種信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步通信：數(shù)據(jù)、幀同步和時(shí)鐘。異步通信發(fā)送和接收各在一條線 上進(jìn)行，具有自己的幀時(shí)序。UART的通信時(shí)鐘由使用的通信波特率（每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位個(gè)數(shù)）決定，通常為2400, 9600, 19200等。 DSP與UART異步通信時(shí)，由于DSP的內(nèi)部時(shí)鐘頻率通常都不是UART時(shí)鐘頻率的整數(shù)位，因而會(huì)造成

6、雙方通信時(shí)數(shù)據(jù)位的偏移，為了盡量減小這種偏移，McBSP的串口時(shí)鐘需要正確的設(shè)置時(shí)鐘頻率以達(dá)到與 UART波特率相匹配。數(shù)據(jù)包（PKTBITS ）由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成，起始位為1位，停止位通常為1，1.5， 2位，數(shù)據(jù)數(shù)通常為8位，如何使用校驗(yàn)，那么數(shù)據(jù)包還包括1位校驗(yàn)位。以上數(shù)據(jù)位中，每1位都被DSP 以 16倍波特率的時(shí)鐘頻率過(guò)采樣。發(fā)送時(shí)，為保證UART能收到半個(gè)停止位，需要將DSP的McBSP發(fā)送端口設(shè)置為2相的數(shù)據(jù)幀。第 1 相為 16位的數(shù)據(jù)字，第2相為 8位的數(shù)據(jù)字。那么第1 相數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為（起始位+數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位）個(gè)字， 第2相長(zhǎng)度為停止位的字長(zhǎng)。發(fā)送時(shí)的總幀

7、長(zhǎng)（TxPKTBITS）為這兩相的總字長(zhǎng)。接收數(shù)據(jù)包格式與發(fā)送 相似，其結(jié)構(gòu)如圖2所示oDSP的串口發(fā)送引腳與外部串口設(shè)備的接收引腳相連，不使用FSX引腳和CLKX 引腳。接收時(shí)，McBSP通過(guò)接收幀同步信號(hào)引腳（FSR）檢測(cè)數(shù)據(jù)的到來(lái)，根據(jù)幀同步信號(hào)的不同，幀同步 信號(hào)可配置成上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，由于UART的起始位為低電平，因此使用下降沿觸發(fā)。將UART 發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)與McBSP的數(shù)據(jù)接收引腳DR和FSR相連，實(shí)現(xiàn)用UART的發(fā)送信號(hào)觸發(fā)McBSP的接收幀同步信號(hào)。在McBSP接收一幀數(shù)據(jù)期間，為了防止下降沿再次觸發(fā)一幀數(shù)據(jù)接收，McBSP應(yīng)該設(shè)置為 接收數(shù)據(jù)包期間忽略幀同步信號(hào)。圖

8、1 UART 接收數(shù)據(jù)包的幀格式接收完一幀數(shù)據(jù)后，需要對(duì)數(shù)據(jù)解碼，收于DSP發(fā)送和接收時(shí)鐘是UART串口時(shí)鐘頻率的16位，因此每 個(gè)UART數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)于DSP中1個(gè)16位字（停止位對(duì)應(yīng)8位字）。在McBSP接收寄存器中將接收幀設(shè) 置為2相，第1相16位字，字長(zhǎng)為RxPKTBITS（起始位+數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位），第2相為8位字，對(duì)應(yīng)于停 止位字?jǐn)?shù)。此外，接收幀延時(shí)值應(yīng)該設(shè)置為1 位。2、 McBSP 時(shí)鐘采樣率設(shè)置McBSP與UART通信時(shí)，McBSP接收到一幀的幀同步信號(hào)后，該幀期間之后出現(xiàn)的幀同步信號(hào)將被忽略。 為了獲得最大數(shù)據(jù)流量，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)，其停止位后緊接著為起始位，幀同步信號(hào)的檢測(cè)

9、依賴于停 止位到起始位的下降沿。為了正確檢測(cè)到幀同步信號(hào)，高電平應(yīng)該至少保持一個(gè)時(shí)鐘周期以上時(shí)間。 理想情況下，串口時(shí)鐘信號(hào)邊沿與數(shù)據(jù)位邊沿精確對(duì)應(yīng)，此時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng) 16 倍時(shí)鐘周期。起始位 和串口時(shí)鐘的下降沿偏最小，如圖3所示。圖2 McBSP串口時(shí)鐘與UART時(shí)鐘精確同步時(shí)的時(shí)序正常通信時(shí)，McBSP的幀同步信號(hào)與UART串口的時(shí)鐘之間會(huì)有一定的偏差，如圖所示。圖3 McbSP串口時(shí)鐘與UART時(shí)鐘存在偏差時(shí)的時(shí)序存在偏差時(shí)，為保證McBSP能檢測(cè)到接收到信號(hào)的下降沿，McBSP的串口采樣時(shí)鐘頻率必須準(zhǔn)確設(shè)置。 其設(shè)置方法如公式1、2所示。其中，DIV是McBSP寄存中串口采樣時(shí)鐘分

10、頻值，DSPCLK是DSP的CPU時(shí)鐘頻率， baudrate 為通信波特率。buadwt銘buadwt銘(16xTBITS+3)1）WK （FMS那-阿F肋劃 電、（16 心比矗 3）通信波特率為19200, DSP時(shí)鐘頻率為75MHz,接收數(shù)據(jù)包為10位（1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)， 1位停止位：PKTBITS=10，RxPKTBITS=9.5），根據(jù)公式1計(jì)算得DIV，由于分頻值DIV為整數(shù)，因此 取DIV。根據(jù)公式2計(jì)算得DIV，取整后得DIV。取DIV最佳值為244。3、 DMA 設(shè)置UART通信時(shí)，DSP發(fā)送和接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，為了實(shí)現(xiàn)DSP的高速處理，減少DSP

11、 響應(yīng)McBSP數(shù)據(jù)寄存器中斷的次數(shù)。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)與McBSP發(fā)送和接收寄存器DXR和DRR之間的數(shù) 據(jù)傳輸通過(guò)DMA通道完成。這里以使用DMA通道4和通道5為例，其中，DMA通道4作為數(shù)據(jù)接收通 道，DMA通道5做為數(shù)據(jù)發(fā)送通道。將通道4和通道5的同步事件分別設(shè)置為McBSP串口接收事件和串 口發(fā)送事件，DMA通道4的源地址為McBSP的接收寄存器DRR地址，目的地址為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存放接 收數(shù)據(jù)的變量地址；DMA通道5的源地址為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中待發(fā)的數(shù)據(jù)，目的地址為McBSP的DXR寄存 器地址。每當(dāng)McBSP接收到數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)觸發(fā)DMA通道4將接收到的數(shù)據(jù)拷貝到DSP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的相應(yīng) 置，同時(shí)

12、目的地址指針自動(dòng)加1;發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DMA通道5將待發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到DXR，將數(shù)據(jù)依次發(fā)出。 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，待發(fā)字符被打包成適于UART接收的數(shù)據(jù)格式，以發(fā)送16進(jìn)制無(wú)符號(hào)數(shù)0 xAA為例，首先 發(fā)送起始位，然后是數(shù)據(jù)位最低位，最后發(fā)送停止位。該數(shù)值在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中按地址由低到高的存放格式為：0 x0000, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, OxFFFF。 接收到數(shù)據(jù)后，取過(guò)采樣到的每個(gè)16 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)字的中間四位，若中間四位中1 的個(gè)數(shù)不小于 3，則表 示收到當(dāng)前的UART數(shù)據(jù)位值為1；若中間四

13、位中0的個(gè)數(shù)不小于3,則表示收到當(dāng)前的UART數(shù)據(jù)位值 為 0。否則認(rèn)為數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)。4 、程序設(shè)計(jì)#define FCR#define LCR在 McBSP 和 DMA 寄存器設(shè)置正確的基礎(chǔ)上,利用 TI 公司提供的 Code Composer Studio 集成開發(fā)環(huán)境 編寫了 #define FCR#define LCR在 McBSP 和 DMA 寄存器設(shè)置正確的基礎(chǔ)上,利用 TI 公司提供的 Code Composer Studio 集成開發(fā)環(huán)境 編寫了 UART串口通信軟件，軟件開發(fā)中使用了 CSL （片上支持庫(kù)），使整個(gè)開發(fā)過(guò)程快速、直觀、具有 很強(qiáng)的可讀性。程序流程如圖所示：#d

14、efine MCR#define LSR#define MSR#define SCR#define DLL#define DLMport2002 port2003 port2004 port2005 port2006 port2007 port2000 port2001void wait(int nWait);char cString17= Hello PC!,Over| ,cReceive,cBuffer17,cAnswer16=Oh,you say; int bReceive,nLen;main() unsigned int uWork; int i,k;bReceive=0;LCR =

15、0 x80;DLL = 0 x18;DLM = 0 x00;LCR = 0 x03;FCR = 0 x01;MCR = 0 x20;IER = 0 x00;while ( 1 )if ( bReceive=0 )for ( i=0;i16;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=cStringi;wait(1024);elsefor ( i=0;i10;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=cAnsweri;wait(1024);douWork=LSR;

16、 while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=;for ( i=0;inLen;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 ); THR=cBufferi;wait(1024);douWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=; wait(1024); for ( i=9;i16;i+ ) do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 ); THR=cStringi;wait(1024);k=0; bReceive=

17、0;while ( 1 )douWork=LSR; while ( (uWork&1)=0 ); cReceive=RBR; cBufferk=cReceive&0 x0ff;if ( cReceive=. ) cBufferk+1=0; nLen=k+1; bReceive=1; break;k+; k%=16;void wait(int nWait)int i,j,k=0;for ( i=0;inWait;i+ ) for ( j=0;j64;j+ ) k+;四、心得體會(huì)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟是第一次綜合應(yīng)用DSP技術(shù)來(lái)做設(shè)計(jì)，難免 會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠 深刻，掌握得不夠牢固通過(guò)這次設(shè)計(jì)之后，得以把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。這次畢業(yè)設(shè)