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)：姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2016年12月課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(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語言編寫DSP編程與使用測試箱及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來控制LED燈的閃亮。（2）學(xué)習(xí)DSP

2、程序的調(diào)試與編寫，利用觀察變量查看程序運(yùn)行。（3）學(xué)習(xí)測試箱的使用方法。設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能說明設(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）自主完成發(fā)揮功能。（5）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。功能說明：本設(shè)計(jì)利用F28335DSP芯片來控制模擬基本的LED閃爍，給予系統(tǒng)額定電壓來保證系統(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。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟步驟一：DSP最小系統(tǒng)分析1.DSP最小

3、系統(tǒng)能夠用于基本的數(shù)字信號(hào)處理，運(yùn)行一些簡單的程序。此部分主要包括電源電路、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：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)不容忽視的問題。由

4、于DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率較高，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)采用了簡單的RC復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖所示2：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3.3V和1.8V。其中，1.8

5、V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。電源電路如圖3所示：圖3 電源電路圖步驟二：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，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)，

6、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。2.LED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

7、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0x

8、000400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；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。

9、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： 15 4 0 保留 DIV PLLCRR-0 R/W-0保留 DIVSEL15 9 8PLLSTSR-0 R/W-07 6 5 4 3 2 1 0DIVSEL MCLKOFF OSCOFF MCLKCLR MCLKSTS PLLOFF 保留 PLLOCKSR/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R-0 R/W-0 R-0 R/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)

10、鎖定狀態(tài)標(biāo)志；MCLKOFF、MCLKCLR、和MCLKSTS用于輸入時(shí)鐘失效檢測。3.流程圖開始中斷結(jié)束DSP初始化時(shí)鐘初始化中斷向量初始化定時(shí)器執(zhí)行程序等待中斷發(fā)生改變LED燈狀態(tài)YN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，寫入程序，剛開始，4個(gè)LED燈全滅,等待一秒鐘，4個(gè)LED等全亮,如此循環(huán).測試結(jié)果成功完課程題目的。效果圖如圖5所示： 圖5 效果圖設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次DSP課程設(shè)計(jì)，我覺得學(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

11、了一些經(jīng)驗(yàn)，很有意義。在本次課程設(shè)計(jì)過程中出現(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程序。其二是不能DSP程序燒入試驗(yàn)箱的問題，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)電源等等很多知識(shí)，不僅復(fù)習(xí)了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且還接觸并學(xué)到了很多書本上沒有的知識(shí)。使我解決問題時(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)過仔細(xì)調(diào)查確定問題的原因和解決問題的

12、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，程序較簡潔、可讀性、邏輯性較強(qiáng)，基本演示了全部功能。（45分）3.完成規(guī)定的部分功能，硬件電路設(shè)計(jì)無明顯錯(cuò)誤，程序設(shè)計(jì)無明顯錯(cuò)誤，能夠完成部分功能的演示。（40分）（二）設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫情況（45分）1.態(tài)度認(rèn)真，報(bào)告內(nèi)容充實(shí)、撰寫規(guī)范。（20分）2.對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，語言組織精

13、煉，測試數(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。總分任課教師簽字審核人簽字附錄：附錄A：實(shí)物圖圖A 圖B附錄B：CMD文件MEMORYPAGE 0 : BEGIN : origin = 0x000000, length = 0x000002 BOOT_RSVD : origin = 0x000002, length = 0x00004E RAMM0 : origin = 0x000050, length = 0x0003B0 RAML0 : origin = 0x008000, length = 0x001000 RAML1 :

14、 origin = 0x009000, length = 0x002000 ZONE7A : origin = 0x200000, length = 0x00FC00 CSM_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,

15、 length = 0x000b50 IQTABLES2 : origin = 0x3FEB50, length = 0x00008c FPUTABLES : origin = 0x3FEBDC, length = 0x0006A0 BOOTROM : origin = 0x3FF27C, length = 0x000D44 PAGE 1 : RAMM1 : origin = 0x000400, length = 0x000400 RAML4 : origin = 0x00B000, length = 0x002000 RAML5 : origin = 0x00D000, length = 0

16、x001000 RAML6 : origin = 0x00E000, length = 0x001000 RAML7 : origin = 0x00F000, length = 0x001000 ZONE7B : origin = 0x20FC00, length = 0x00040SECTIONS codestart : BEGIN, PAGE = 0 ramfuncs : RAML0, PAGE = 0 .text : RAML1, PAGE = 0 .cinit : RAML0, PAGE = 0 .pinit : RAML0, PAGE = 0 .switch : RAML0, PAG

17、E = 0 .stack : RAMM1, PAGE = 1 .ebss : RAML4, PAGE = 1 .econst : RAML5, PAGE = 1 .esysmem : RAMM1, PAGE = 1 IQmath : RAML1, PAGE = 0 IQmathTables : IQTABLES, PAGE = 0, TYPE = NOLOAD IQmathTables2 : IQTABLES2, PAGE = 0, TYPE = NOLOAD FPUmathTables : FPUTABLES, PAGE = 0, TYPE = NOLOAD DMARAML4 : RAML4

18、, PAGE = 1 DMARAML5 : RAML5, PAGE = 1 DMARAML6 : RAML6, PAGE = 1 DMARAML7 : RAML7, PAGE = 1 ZONE7DATA : ZONE7B, PAGE = 1 .reset : RESET, PAGE = 0, TYPE = DSECT csm_rsvd : CSM_RSVD PAGE = 0, TYPE = DSECT csmpasswds : CSM_PWL PAGE = 0, TYPE = DSECT .adc_cal : load = ADC_CAL, PAGE = 0, TYPE = NOLOAD附錄C：源程序#include DSP2833x_Device.h #include DSP2833x_Examples.h interrupt void zz(void);#define LED (*(unsigned short int *)0x180000)#define SRAM_Base_Adress0x100000void main(void) InitSysCtrl(); InitXintf16Gpio(); DINT; InitPieCtrl(); InitPieVectTable(); EALL