基于TMS320X2812的 流水燈設(shè)計(jì)

1、廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 DSP技術(shù)及其應(yīng)用 Guangxi University of Science and Technology課程設(shè)計(jì)說明書 實(shí)驗(yàn)課程： DSP原理、開發(fā)與應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 基于TMS320X2812的 流水燈設(shè)計(jì) 院 （系）： 計(jì)算機(jī)學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 101班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 201000402008 指導(dǎo)教師： 2013年 7 月 3 日 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1四、實(shí)驗(yàn)原理2 4.1 DSP（2812）性能概述 2 4.2 TMS320F2812的引腳圖及功能4 4.3 電源轉(zhuǎn)換5 4.4 復(fù)位電路5 4.5 時

2、鐘電路6 4.6 JTAG仿真接口電路7五、程序設(shè)計(jì)81、流程圖82、程序源代碼9 5.2.1系統(tǒng)初始化函數(shù)9 5.2.2 程序主函數(shù)136、 CCS集成開發(fā)工具與測試15 6.2 CCS窗口簡介15 6.2.1 CCS窗口示例156.2.2 CCS中常用的工具16七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)16八、參考資料17前言隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到我們生活的每一個角落，從軍用到民用，從航空航天到生產(chǎn)生活，都越來越多的使用DSP。DSP的主要應(yīng)用有數(shù)字化移動電話，數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，磁盤/光盤控制器需求，圖形圖像處理需求，汽車電子系統(tǒng)等。應(yīng)用DSP的領(lǐng)域可以說是不勝枚舉。DSP在航空航天方面，主

3、要用于雷達(dá)和聲納信號處理；在通信方面，主要用于移動電話，IP電話，ADSL和HFC的信號傳輸；在控制方面，主要用于電機(jī)控制，光驅(qū)和因公安驅(qū)動器；在電子娛樂方面，主要用于高清晰電視，機(jī)頂盒，家庭影院，DVD等應(yīng)用；還有數(shù)字相機(jī)，網(wǎng)絡(luò)相機(jī)等等?？梢哉f沒有DSP就沒有對互聯(lián)網(wǎng)的訪問，也沒有多媒體，也沒有無線通信。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會出現(xiàn)更多的DSP新應(yīng)用領(lǐng)域。1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 1、 基于TMS320X2812的 Led顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求： （1）繪制系統(tǒng)框圖（VISIO）；（2）包括復(fù)位電路設(shè)計(jì)、JTAG接口設(shè)計(jì)、時鐘電路設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)等，并且用Protel軟件繪制原理圖；（3）編寫程序，實(shí)現(xiàn)功

4、能；（4）理論分析（5）設(shè)計(jì)過程、源代碼和注釋、設(shè)計(jì)說明書。2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)并了解DSP開發(fā)版的基本原理； 學(xué)習(xí)并了解TMS320X2812芯片的基本結(jié)構(gòu)和原理； 熟悉流水燈的軟件實(shí)現(xiàn)原理和硬件設(shè)計(jì)； 熟悉Emulator方式下的程序調(diào)試規(guī)程，并最終能夠熟練掌握在DSP軟硬件環(huán)境下的程序開發(fā)流程；能夠?qū)ΜF(xiàn)有器件進(jìn)行簡單地編程，實(shí)現(xiàn)各種簡單地顯示控制。3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）使用Altium Designer軟件繪制原理圖。 （2）使用VISIO軟件繪制系統(tǒng)框圖和軟件流程圖。（3）使用CCStudio v3.3軟件設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)流水燈。4、 實(shí)驗(yàn)原理通過本設(shè)計(jì)熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時序電路和組合

5、電路設(shè)計(jì)的方法，掌握彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法通過對DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)。在初步了解DSP結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡單的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，掌握DSP的基本應(yīng)用。通過熟悉DSP模板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及CCS軟件，掌握DSP2407的匯編語言編程和調(diào)試方法，了解DSP的指令和I/O端口的寄存器的配置，并結(jié)合DSP實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍖SP進(jìn)行編程控制數(shù)字輸入/輸出端口點(diǎn)亮LED顯示管。實(shí)驗(yàn)的具體要求如下：實(shí)現(xiàn)LED顯示管的循環(huán)顯示：先第1個LED亮，然后是第2個LED亮，第3個LED顯示管亮。第4個燈亮。如此循環(huán)顯示。DSP最小系統(tǒng)4.1 DSP（2812）性能概述（1）F2812 DSP芯片采用高性能靜態(tài)CMOS

6、技術(shù)1 主頻高達(dá)150MHz，每個時鐘周期為6.67ns。2采用低電壓供電，當(dāng)主頻為135MHz時,內(nèi)核電壓為1.8V，主頻150MHz時內(nèi)核電壓為1.9V，I/O引腳電壓為3.3V。（2）支持JTAG在線仿真接口(3）32位高性能處理器1 支持16bX16b和32bX32b的乘法加法運(yùn)算。2 支持16bX16b雙乘法運(yùn)算。3 采用哈佛總線結(jié)構(gòu)模式。 4 快速的中斷響應(yīng)和中斷處理能力。5 統(tǒng)一的存儲設(shè)計(jì)模式。6 兼容C/C+語言以及匯編語言。(4) 片內(nèi)存儲空間1片內(nèi)FLASH空間大小為128KX16b，分為4個8KX16b和6個16KX16b存儲段。 2 OTP ROM空間大小1KX16b。

7、3 L0、L1兩塊4KX16b單地址尋址隨機(jī)存儲器（SARAM）。4 H0：一塊8KX16b隨機(jī)存儲器（SARAM）。 5 M0、M1：兩塊1KX16bSARAM。(5) Boot ROM空間空間大小為4KX16b，內(nèi)含軟件啟動模式以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫。(6) 外部接口1 高達(dá)1MX16b的總存儲空間。2 可編程的等待時間。3 可編程的等待讀寫時序。4 3個獨(dú)立的片選信號。（7） 時鐘和系統(tǒng)控制1 支持動態(tài)鎖相環(huán)倍頻。2 片內(nèi)振蕩器。3 內(nèi)含看門狗定時模塊。（8）3個外部中斷（9）外設(shè)中斷模塊（PIE）可以支持45個外設(shè)中斷（10）3 個32位CPU定時器（11）128位安全密鑰 1 可以包含F(xiàn)

8、lash ROM OTP以及L0 L1SARAM。2 防止系統(tǒng)硬件、軟件被修改。（12）用于控制電機(jī)的外設(shè)1兩路事件管理（EVA、EVB）。（13）串行通信端口1 串行外設(shè)接口SPI。2 兩路串行通信接口SCI，標(biāo)準(zhǔn)URAT口。3 增強(qiáng)型CAN模塊（eCAN）。4 多通道緩沖串行接口（MSBSP）。（14）12位ADC轉(zhuǎn)換模塊1 2X8路輸入通道。2 兩個采樣保持器。3 單一或級聯(lián)轉(zhuǎn)換模式。4 最高轉(zhuǎn)換速度80ns/12.5Msps。（15）56個通用GPIO口（16）先進(jìn)的仿真模式1 具有實(shí)時仿真及設(shè)置斷點(diǎn)的功能。2 支持硬件仿真。（17）開發(fā)工具1 DSP集成環(huán)境CCS。2 JTAG仿真器

9、。（18）低電模式和電源存儲1 支持IDLE、STANDBY、HALT模式。2 禁止/使能獨(dú)立外設(shè)時鐘。（19）封裝1 179引腳BGA封裝，帶擴(kuò)展存儲接口。2 176引腳PGF封裝，帶擴(kuò)展存儲接口。4.2 TMS320F2812的引腳圖及功能如圖2-1為TMS320F2812引腳圖以及各個引腳的作用。4.3 電源轉(zhuǎn)換DSP最小系統(tǒng)僅有5V電源供電，由于DSP芯片供電電壓只能是3.3V，所以在設(shè)計(jì)電路時，需要將5V電源轉(zhuǎn)換為3.3V給CPU供電，因此使用了TI公司的5V/3V的TPS7333Q高性能穩(wěn)壓芯片，并可提供上電復(fù)位信號，該信號/RSDSP接到DSP的復(fù)位引腳上。該芯片最大輸出電流50

10、0mA。TPS7333Q輸出后的10f和0.1f的電容不能省略，否則得不到穩(wěn)定的3.3V電壓。圖4-1為電源轉(zhuǎn)換原理圖。 圖4-1電源轉(zhuǎn)換原理圖4.4 復(fù)位電路DSP系統(tǒng)的復(fù)位電路的設(shè)計(jì)對于系統(tǒng)性能有重要影響。 DSP2812為低電平復(fù)位，由于內(nèi)部有復(fù)位電路，所以直接在復(fù)位引腳/xrs接一個10K的上拉電阻即可；有些電源芯片有復(fù)位引腳，可用于DSP的直接復(fù)位。復(fù)位電路原理圖如圖4-2所示： 圖4-2 復(fù)位電路原理圖4.5 時鐘電路TMS320 F2812 DSP的時鐘可以有兩種連接方式，即外部振蕩器方式和諧振器方式。有源晶振驅(qū)動能力較強(qiáng)，頻率范圍較寬，在1HZ400MHZ之間。無源晶振驅(qū)動能力

11、差，價格便宜，頻率范圍較窄。本文采用的是外部有源時鐘方式，直接選擇一個3.3V供電的30MHz有源晶振實(shí)現(xiàn)。晶振電路如圖4-3所示。 圖 4-3時鐘電路4.6 JTAG仿真接口電路幾乎所有的高速控制器和可編程器件都配有標(biāo)準(zhǔn)仿真接口JTAG，F(xiàn)2812也不例外。JTAG掃描邏輯電路用于仿真和測試，采用JTAG可實(shí)現(xiàn)在線仿真，同時也.是調(diào)試過程裝載數(shù)據(jù)、代碼的唯一通道。通過JTAG接口可將仿真器與目標(biāo)系統(tǒng)相連接。為了與仿真器通信，DSP控制板必須帶有14引腳的雙排直插管座。F2812和14針仿真插座連接的電路如圖4-4。流水燈控制系統(tǒng)電路: 五、程序設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)這里用軟件延時的方法來調(diào)整發(fā)光二極

12、管的延時時間間隔。當(dāng)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮之后，通過改變端口的數(shù)據(jù)輸出，達(dá)到點(diǎn)亮不同的LED顯示管的目的。實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)LED顯示管的循環(huán)顯示：先第1個LED亮，然后是第2個LED亮，第3個LED顯示管亮。第4個燈亮。如此循環(huán)顯示。在給端口賦初值為0000 0001后，其高8位為0000 0000；主要是對低8位進(jìn)行操作。通過對低8位左移一位再與0000 0001相或，得到的值通過端口輸出，便可以完成0000 0001à à0000 1111的顯示，每改變一次顯示的時間間隔是由軟件延時控制產(chǎn)生的。當(dāng)數(shù)據(jù)的最高位等于1的時候，根據(jù)判斷將程序跳轉(zhuǎn)，從1111 1111開始對數(shù)據(jù)的操作變

13、為先與0111 1111B相與，再右移一位，將得到的結(jié)果輸出。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)的最低位為0的時候程序跳轉(zhuǎn)，完成了基本功能的一個循環(huán)，程序跳到循環(huán)開始的地方，即給程序重新賦值為0000 0001，進(jìn)行下一輪的循環(huán)。如此即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求的功能。5.1.程序流程圖5.2 程序部分源代碼5.2.1系統(tǒng)初始化函數(shù)#include "DSP281x_Device.h"#include "System.h" #pragma CODE_SECTION(InitFlash, "ramfuncs");/*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:void *

14、/*函數(shù)描述:初始化系統(tǒng) */*-*/ void InitSysCtrl(void) DisableDog();/禁止看門狗 InitPll(0x02);/設(shè)置系統(tǒng)時鐘=XCLKIN*2/2 InitPeripheralClocks();/設(shè)置外設(shè)時鐘 DINT; / 關(guān)閉總中斷 IER = 0x0000; / 關(guān)閉外設(shè)中斷 IFR = 0x0000; / 清中斷標(biāo)志 InitPieCtrl();/初始化PIE控制寄存器 InitPieVectTable();/使能PIE向量表 /*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:void */*函數(shù)描述:禁止看門狗 */*-*/ void Disa

15、bleDog(void) EALLOW; SysCtrlRegs.WDCR= 0x0068; EDIS;/*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:void */*函數(shù)描述:喂看門狗 */*-*/ void KickDog(void) EALLOW; SysCtrlRegs.WDKEY = 0x0055; SysCtrlRegs.WDKEY = 0x00AA; EDIS; /*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:void */*函數(shù)描述:設(shè)置鎖相環(huán)倍頻系數(shù) */*-*/ void InitPll(Uint16 val) volatile Uint16 iVol; if (SysCtrl

16、Regs.PLLCR.bit.DIV != val) EALLOW; SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV = val; EDIS; for(iVol= 0; iVol<4096; iVol+); /*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:void */*函數(shù)描述:初始化外設(shè)時鐘 */*-*/ void InitPeripheralClocks(void) EALLOW; SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0001;/設(shè)置高速時鐘 2分頻 SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x0002;/設(shè)置低速時鐘 4分頻 /使能外圍模塊時鐘 Sy

17、sCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=1; EDIS;/*-*/*形式參數(shù)：v

18、oid */*返回值:void */*函數(shù)描述:初始化Flash */*-*/ void InitFlash(void) EALLOW; FlashRegs.FPWR.bit.PWR = 3;/設(shè)置Flash為正常工作狀態(tài) FlashRegs.FBANKWAIT.bit.RANDWAIT = 5;/設(shè)置隨機(jī)存取等待時間 FlashRegs.FBANKWAIT.bit.PAGEWAIT = 5;/設(shè)置頁面存取等待時間 FlashRegs.FSTDBYWAIT.bit.STDBYWAIT = 0x01FF;/設(shè)置從睡眠到等待的轉(zhuǎn)換時間 FlashRegs.FACTIVEWAIT.bit.ACTIV

19、EWAIT = 0x01FF;/設(shè)置從等待到激活的轉(zhuǎn)換時間 FlashRegs.FOPT.bit.ENPIPE = 1;/使能流水線模式 EDIS; asm(" RPT #7 | NOP");/軟件延時，等待流水線刷新/*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:狀態(tài)值 */*函數(shù)描述:unlocks the CSM */*-*/ #define STATUS_FAIL 0#define STATUS_SUCCESS 1Uint16 CsmUnlock() volatile Uint16 temp; / 寫入密鑰，應(yīng)將0xFFFF替換成密鑰值 EALLOW; CsmRegs

20、.KEY0 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY1 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY2 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY3 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY4 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY5 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY6 = 0xFFFF; CsmRegs.KEY7 = 0xFFFF; EDIS; / 執(zhí)行空讀 temp = CsmPwl.PSWD0; temp = CsmPwl.PSWD1; temp = CsmPwl.PSWD2; temp = CsmPwl.PSWD3; temp = CsmPwl.PSWD4; temp

21、= CsmPwl.PSWD5; temp = CsmPwl.PSWD6; temp = CsmPwl.PSWD7; if (CsmRegs.CSMSCR.bit.SECURE = 0) return STATUS_SUCCESS; else return STATUS_FAIL; 5.2.2 程序主函數(shù)#include "DSP281x_Device.h"#include "System.h"/*端口宏定義*/*常量宏定義*/ /*全局變量定義*/*函數(shù)聲明*/ void Init_LED(void);/*-*/*形式參數(shù)：void */*返回值:voi

22、d */*函數(shù)描述:主函數(shù) */*-*/ void main(void)unsigned int i,j,temp;InitSysCtrl(); / 系統(tǒng)初始化子程序，在DSP28_sysctrl.c中Init_LED();temp=0x0001;while(1)GpioDataRegs.GPBCLEAR.all |=temp;for(i=0;i<10;i+)for(jzs=0;j<60000;j+);GpioDataRegs.GPBSET.all |=temp;temp<<=1;if(temp=0x0100)temp=0x0001; /*-*/*形式參數(shù)：void *

23、/*返回值:void */*函數(shù)描述:初始化LED端口為輸出 */*-*/ void Init_LED(void)EALLOW;GpioMuxRegs.GPBDIR.all |=0x00FF;EDIS; 六、CCS集成開發(fā)工具與測試6.1 CCS是什么通常，DSP廠商和第三方都會為DSP的開發(fā)應(yīng)用提供各種各樣的軟硬件開發(fā)工具（代碼生成工具和代碼調(diào)試工具等）。早期的DSP開發(fā)工具沒有集成化，需要在DOS環(huán)境下鍵入比較復(fù)雜的命令，使用起來不很方便，調(diào)試、開發(fā)的效率也不高。1999年，TI公司推出了CCS（Code Composer Studio）集成開發(fā)工具（直譯為代碼設(shè)計(jì)工作室），為DSP用戶提

24、供了十分便利的開發(fā)環(huán)境。CCS內(nèi)部集成了以下軟件工具：u DSP代碼生成工具（包括DSP的C編譯器、匯編優(yōu)化器、匯編器和鏈接器等）u CCS集成開發(fā)工具（編輯、鏈接和調(diào)試DSP目標(biāo)程序）。u 實(shí)時分析插件DSP/BIOS和實(shí)時數(shù)據(jù)交換模塊RTDX等（必須有硬件開發(fā)板）。CCS是一種可視化集成開發(fā)工具，它集代碼生成軟件和代碼調(diào)試工具于一體，具有強(qiáng)大的應(yīng)用開發(fā)功能：可視化代碼編輯界面：可以直接編寫匯編語言和C語言程序、.H頭文件和.CMD命令文件等。代碼生成工具：包括DSP的匯編器、C編譯器和鏈接器等。各種調(diào)試工具：包括加載執(zhí)行文件、運(yùn)行、單步操作、設(shè)置斷點(diǎn)、查看編輯存儲器和寄存器、觀察變量、評估

25、程序和執(zhí)行時間等。探針工具：可將PC機(jī)數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)傳到DSP，或者將DSP中數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)數(shù)據(jù)文件中，以便實(shí)現(xiàn)各種算法仿真和數(shù)據(jù)監(jiān)視。圖形顯示工具：可以將DSP程序生成的數(shù)據(jù)繪制成時域/頻域圖等，以便于觀察和分析。通用擴(kuò)展語言GEL：可以讓用戶通過GEL語言編程，建立需要的GEL函數(shù)來擴(kuò)展CCS的功能，包括配置各種參數(shù)、修改變量等。DSP/BIOS工具：它是DSP芯片簡化了的操作系統(tǒng)內(nèi)核，即各種DSP芯片操作系統(tǒng)的底層文件，為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用提供基本的運(yùn)行服務(wù)，具有代碼較少、邏輯精簡等優(yōu)點(diǎn)。開放式的插入架構(gòu)技術(shù)：只需安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，就能夠集成第三方的專用插件。6.2 CCS窗口簡介6.2.1 CCS窗口示例 CCS