dsp實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)課件

DSP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹

（一）、系統(tǒng)概述

教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)屬于一種綜合的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙CPU設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了DSP的多處理器協(xié)調(diào)工作。兩個(gè)DSP通過HPI口并行連接，CPU1可以通過HPI主機(jī)接口訪問CPU2的存儲(chǔ)空間。該系統(tǒng)采用模塊化分離式結(jié)構(gòu)，使用靈活，方便用戶二次開發(fā)?？蛻艨筛鶕?jù)自己的需求選用不同類型的CPU適配板，我公司所有CPU適配板是完全兼容的，用戶在不需要改變?nèi)魏闻渲们闆r下，更換CPU適配板即可作TI公司的不同類型的DSP的相關(guān)試驗(yàn)。除此之外，在實(shí)驗(yàn)板上有豐富的外圍擴(kuò)展資源（數(shù)字、模擬信號發(fā)生器，數(shù)字量IO擴(kuò)展，語音CODEC編解碼、控制對象、人機(jī)接口等單元），可以完成DSP基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、算法實(shí)驗(yàn)、控制對象實(shí)驗(yàn)和編解碼通信試驗(yàn)。（二）、硬件組成

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其硬件資源主要包括：CPU單元數(shù)字量輸入輸出單元存儲(chǔ)器及信號擴(kuò)展單元BOOTLOADER單元語音模塊液晶模塊CPLD接口A/D轉(zhuǎn)換單元D/A轉(zhuǎn)換單元信號源單元溫控單元步進(jìn)電機(jī)直流電機(jī)鍵盤接口電源模塊1、CPU單元

CPU單元包括CPU1、CPU2兩塊可以更換的CPU板，用戶可根據(jù)需要選擇不同種類的CPU板。板上除CPU之外還包括以下單元：1）CPU模式選擇CPU通常情況下可以根據(jù)用戶需求工作在不同的模式下，主要用MP/MC的電平來決定。當(dāng)MP/MC為高電平時(shí)，DSP工作在微處理器模式，當(dāng)MP/MC為低電平時(shí)，DSP工作在為計(jì)算機(jī)方式。在不同模式下存儲(chǔ)器映射表有所不同。2）電源模塊

在2407CPU板上由于TMS320LF2407數(shù)字信號處理器內(nèi)核采用3.3V供電，因此需要將通用的5V轉(zhuǎn)換成3.3V,為中央處理器提供內(nèi)部電源。

2、數(shù)字量輸入輸出單元

8bit的數(shù)字量輸入（由八個(gè)帶自鎖的開關(guān)產(chǎn)生），通過74LS244緩沖；8bit的數(shù)字量輸出（通過八個(gè)LED燈顯示），通過74LS273鎖存。數(shù)字量的輸入輸出都映射到CPU的IO空間。數(shù)字量顯示的八個(gè)LED數(shù)碼管，通過HD7279控制。3、存儲(chǔ)器及信號擴(kuò)展單元：

1)靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM(IS61C25632K×8bit)

在該實(shí)驗(yàn)板上，使用的存儲(chǔ)器接口芯片是ISSI公司的IS61C256，它具有以下特點(diǎn)：訪問速度10、12、15、20、25ns可選；低功耗：400mW（典型）；低靜態(tài)功耗-250μW（典型）CMOS器件；-55mW（典型）TTL器件；全靜態(tài)操作，無需時(shí)鐘或刷新；輸入輸出和TTL電平兼容；單5V供電。2)、DSK擴(kuò)展信號插座：接插件P7、P8是和TI公司DSK兼容的信號擴(kuò)展接口，可連接圖像處理、高速AD、DA、USB、以太網(wǎng)等擴(kuò)展板，也可以連接TI公司的標(biāo)準(zhǔn)DSK擴(kuò)展信號板。4、BOOTLOADER單元：使用的存儲(chǔ)器接口芯片是28C25632K×8bit，地址為5402DSP數(shù)據(jù)空間8000H～0FFFFH

5、語音處理單元

語音CODEC采用TLC320AD50芯片。該芯片采用sigma-delta技術(shù)提供高精度低速信號變換，有兩個(gè)串行同步變換通道、D/A轉(zhuǎn)換前的差補(bǔ)濾波器和A/D變換后的濾波器。Sigma-delta結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高精度低速的數(shù)模／模數(shù)轉(zhuǎn)換。芯片的各種應(yīng)用軟件配置可以通過串口來編程實(shí)現(xiàn)。主要包括：復(fù)位、節(jié)電模式、通信協(xié)議、串行時(shí)鐘速率、信號采樣速率、增益控制和測試模式。最大采樣速率22.05kb/s,采樣精度16bit。語音處理單元由語音輸入模塊、TLC320AD50模塊、輸出功率模塊組成。語音輸入模塊采用偏置和差動(dòng)放大技術(shù)，并經(jīng)過濾波和處理后將輸入到語音編解碼芯片TLV320AD50，音頻信號通過D/A轉(zhuǎn)換后輸出，由于TLC320AD50輸出的是差動(dòng)信號，因此首先經(jīng)過差動(dòng)放大，然后可以推動(dòng)功率為0.4W的板載揚(yáng)聲器，也可以接耳機(jī)輸出。

語音處理單元接口說明：J14：音頻輸入端子，可輸入CD、聲卡、MP3、麥克風(fēng)等語音信號。J15：音頻輸出端子，可接耳機(jī)、音箱。J3：語音處理單元輸入信號接口J1：語音處理單元輸出信號接口J6：地語音處理單元撥碼開關(guān)說明：S1:撥碼開關(guān)：1ON：幀同步脈沖接通，缺省設(shè)置；OFF：幀同步脈沖關(guān)斷；2ON：串口時(shí)鐘接通，缺省設(shè)置；OFF：緩沖串口時(shí)鐘關(guān)斷；S2:撥碼開關(guān)1ON：直流量輸入，OFF：交流量輸入，缺省設(shè)置2ON：揚(yáng)聲器輸出;OFF：揚(yáng)聲器關(guān)閉，缺省設(shè)置語音處理單元可調(diào)電位器說明：“輸入調(diào)節(jié)”：逆時(shí)針音量變大順時(shí)針音量變小“輸出調(diào)節(jié)”：逆時(shí)針音量變大順時(shí)針音量變小6、液晶模塊本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選用中文液晶顯示模塊LCM12864ZK，其字型ROM內(nèi)含8192個(gè)16*16點(diǎn)中文字型和128個(gè)16*8半寬的字母符號字型；另外繪圖顯示畫面提供一個(gè)64*256點(diǎn)的繪圖區(qū)域GDRAM；而且內(nèi)含CGRAM提供4組軟件可編程的16*16點(diǎn)陣造字功能。電源操作范圍寬(2.7Vto5.5V)；低功耗設(shè)計(jì)可滿足產(chǎn)品的省電要求。同時(shí)，與CPU等微控器的接口界面靈活(三種模式并行8位/4位串行3線/2線)；LCD數(shù)據(jù)接口基本上分為串行接口和并行接口兩種形式，本實(shí)驗(yàn)采用串行接口方式，用戶根據(jù)需要改變跳線JS1改用并行接口方式。

7、CPLD接口

采用XILINX公司的XC95144XL芯片，完成譯碼和時(shí)序控制。JTAG4為CPLD下載接口?？捎肵ILINX公司的軟件，通過并口下載電纜對CPLD在線編程。8、D/A轉(zhuǎn)換單元數(shù)模轉(zhuǎn)換采用DAC08芯片，分辨率8位，精度1LSB，轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)85ns。DAC08可以應(yīng)用在8-bit,1usA/D變換，伺服電機(jī)、波形發(fā)生、語音編碼、衰減器、可編程功率變換器、CRT顯示驅(qū)動(dòng)、高速modems以及其他要求低成本、高速等多功能場合。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，DAC08采用對稱偏移二進(jìn)制輸出方式，輸出電壓范圍-5V~+5V。9、A/D轉(zhuǎn)換單元

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選用AD7822，單極性輸入，采樣分辨率8BIT，并行輸出；內(nèi)含取樣保持電路，以及可選擇使用內(nèi)部或外部參考電壓源，具有轉(zhuǎn)換后自動(dòng)Power-Down的模式，電流消耗可降低至5μA以下。轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為420ns?？蓱?yīng)用在數(shù)據(jù)采樣、DSP系統(tǒng)及移動(dòng)通信等場合。10、信號源單元

頻率、幅值可調(diào)雙路三角波、方波和正弦波產(chǎn)生電路采用兩片8038信號發(fā)生器，輸出頻率范圍20～100KHz，幅值范圍-10V~+10V。輸出波形、頻率范圍可通過波段開關(guān)來選擇。頻率、幅值可獨(dú)立調(diào)節(jié)。兩路輸出信號可以經(jīng)過加法器進(jìn)行信號模擬處理和混疊，作為信號濾波處理的混疊信號源?；殳B后的信號從信號源1輸出。信號源單元波段開關(guān)說明：波形選擇波段開關(guān)撥到底板絲印的相應(yīng)位置選擇對應(yīng)的波形（正弦、三角、方波），頻率選擇波段開關(guān)撥到底板絲印的相應(yīng)位置選擇對應(yīng)的頻率范圍（0~2K、2K~10K、10K~120K）。信號源單元電位器說明：“頻率調(diào)節(jié)”左旋變小右旋變大“幅值調(diào)節(jié)”左旋變大右旋變小J8：信號源1輸出

J7：信號源2輸出

J5：地11、溫度控制單元由溫度信號采集單元、加熱信號驅(qū)動(dòng)單元、模擬溫箱加熱控制電路組成。溫度信號采集單元電路的熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化，經(jīng)運(yùn)放處理，輸出一個(gè)電壓變化(逐漸減小)的溫度信號給系統(tǒng)板的A/D采集輸入端；加熱信號驅(qū)動(dòng)單元將系統(tǒng)板送來的加熱信號分兩路處理：一路放大后驅(qū)動(dòng)加熱指示二極管發(fā)光；另一路經(jīng)隔離后驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通。模擬溫箱加熱控制電路由加熱信號隔離電路、AC220V控制電路（可控硅）輸出電路組成。12、步進(jìn)電機(jī)單元步進(jìn)電機(jī)多為永磁感應(yīng)式，有兩相、四相、六相等多種，實(shí)驗(yàn)所用的電機(jī)為兩相四拍式，通過對每相線圈中的電流的順序切換來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。脈沖信號是有DSP的IO端口(地址8001H)的低四位提供。13、直流電機(jī)單元該單元由電壓調(diào)整、驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測反饋電路組成。由系統(tǒng)板送來的電壓信號與可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓經(jīng)加法運(yùn)算后，輸出驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)運(yùn)行；速度檢測、反饋電路由于電機(jī)同軸轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上的強(qiáng)力磁鋼、霍爾磁感應(yīng)放大器、單周期速度信號采集器組成，當(dāng)與電機(jī)同軸運(yùn)行的轉(zhuǎn)盤上的磁鋼與霍爾片正對時(shí)，霍爾片輸出負(fù)電壓，經(jīng)整形、放大，供系統(tǒng)采集。14、鍵盤接口鍵盤接口是由芯片HD7279按制的，HD7279是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式