《DSP技术与应用》课程设计报告-基于C5402的DSP最小系统设计.doc

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1、摘要： 基于 DSP 的系统设计过程中，最小系统的设计是整个系统设计的第一步，系统设计 总是从最小系统开始，逐步向系统应用扩展，最终实现以 DSP 为核心的大系统的设计。 因此，最小系统设计是 DSP 系统设计的关键。DSP 最小系统设计包括 DSP 电源设计 和地线的设计，JPTG 仿真口的设计，复位和时钟电路的设计，上拉和下拉引脚的设 计等。DSP 的典型应用于网络，无线通信家电，另外还有虚拟现实，噪声对消技术,电 机控制，图像处理等等。可以说 DSP 是现代信息产业的重要基石，它在网络时代的地 位与 CPU 在 PC 时代的地位是一样的。它是信息产业的重要基石。具有高速，专门为 运算密集

2、型而设计，目前速度已达到亿次每秒。高可靠性，也就是高重复性，例 如雷达滤波器。性价比高等特点。 关键词：复位电路；时钟电路；JPTG 仿真口；电源；TMS3205402 目录目录 1 设计目的设计目的.1 2 我的设计模块我的设计模块.1 2.1 TM320C54021 2.2 JTAG 仿真接口的连接仿真接口的连接.2 2.3 引脚和测试信号引脚和测试信号.3 3 最小系统的测试最小系统的测试.4 4 C5402 DSP 最小系统最小系统 PROTEL 图（部分）图（部分）.5 总总 结结7 参考文献参考文献.8 DSP 系统开发与应用工程实习报告 1 1 设计目的设计目的 理解 DSP 系

3、统开发的基本思路及方法，学习软硬件开发过程及资料收集与整理， 学会撰写课程设计报告，学会对所学知识进行总结与提高，复习 C 语言的使用理解， C54XX 汇编语言指令集。 2 我的设计模块我的设计模块 2.1 TM320C5402 TMS320VC5402 是 C5000 系列中性价比较高的一颗芯片。独特的 6 总线哈佛结构,使 其能够 6 条流水线同时工作,工作频率达到 100MHz。VC5402 除了使用 VC54x 系列中 常用的通用 IO 口（GeneralPurposeIO,简称 GPIO）外,还为用户提供了多个可选的 GPIO：HPI8 和 McBSP。 TMS320VC5402（

4、简称 VC5402）是 TI 公司的 C54X 家族的成员之一，它是基于 先进的改进哈佛结构的 16 位定点 DSP，拥有一条程序总线和 3 条数据总线。片内集 成有一个具有高度并行性的算术逻辑单元(ALU)、专有硬件逻辑、片内存储器和片内 外设等几部分.TMS320VC5402 的引脚图如图 1-1 所示。 图 2-1 TMS320VC5402 引脚图 C54x 的 CPU 结构包括:40 比特的 ALU ,其输入来 16 比特立即数、16 比特来自数据 DSP 系统开发与应用工程实习报告 2 存储器的数据、暂时存储器、T 中的 16 比特数、数据存储器中两 16 比特字、数据存 储器 32

5、 比特字、累加器中 40 比特字;2 个 40 比特的累加器 ,分为三个部分 ,保护位 39-32 比特 、高位字 31 - 16 比特 、低位字 15 - 0 比特 ;桶型移位器 ,可产生 0 到 31 比特的左移或 0 到 16 比特的右移; 1717 比特的乘法器 ,40 比特的加法 器;比较选择和存储单元 CSSU ;数据地址产生器 DA2 GEN 程序地址产生器 PA GEN 。 C54x 的片内外设包括:通用 I/ O 引脚 XF 和;两个定时器 Timer0 和 Timer1 ;片 内锁相环 PLL ;8 比特 HPI 口;多通道缓冲存串口 McBSP ;可编程等待状态产生器;可

6、 编程 bank2 switching 模块;外部总线接口;IEEE1149. 1 标准 J TA G 口。 TMS320VC5402 - 100 的一种型号,最高频率 10 一般 5016bit 片内 ROM 、16 K 16 个 DMA 通道、2 部程序空间可扩展到 1M 16bit 。1 个 40 位的算术逻辑单元 ,2 个 40 位的累加器,2 个 40 位的专用加法器 ,1 个 1717 的并行乘法器,1 个 40 位的 桶形移位器。8 个辅助寄存器和 1 个软件栈。内部集成 Viterbi 加速器 , 用于提高 Viterbi 编译码的速度。可工作在三种低功耗方式（IDL E1 、

7、I2 DL E2 、IDL E3) 。 (1192 K WORD 寻址空间 64 KW 程序空间、64 KW 数据空间、64 KW I/ O 空 间 ,某些型号的程序空间可扩展到 8M WORD 。片内存储区可灵活配置为程序/ 数据存储器。多种复用外设; McBSP 、HPI 、GPIO 、TDM 、DMA 、Timer 、PLL 。双电源供电,提供 PGE 和 B GA 两种形式的封装。 2.2 JTAG 仿真接口的连接仿真接口的连接 JTAG（Joint Test Action Group，仿真测试引脚接口）用于连接最小系统板和仿真 器，实现仿真器对 DSP 的访问，JTAG 接口的连接需

8、要和仿真器上的接口一致。不论 什么型号的仿真器，其 JTAG 接口都必须满足 IEEE 1149.1 的标准。满足 IEEE 1149.1 标准的 14 脚 JTAG 接口如图 2-2 所示。 图 2-2 14 脚仿真口引脚 DSP 系统开发与应用工程实习报告 3 各个引脚的含义请参照 DSP 的引脚说明。一般情况下，最小系统板需要引出双排 的 14 脚插针和图 2-2 中的一致。在大多数情况下，如果系统板和仿真器之间的连接 电缆不超过 6inch，就可以采用如图 2-3 所示的接法。这里需要注意的是，其中 DSP 的 EMU0 和 EMU1 引脚都需要上拉电阻，推荐阻值为 4.7k或者 10

9、k。 图 2-3 小于 6inch 的 JTAG 连接方法 如果 DSP 和仿真器之间的连接电缆超过 6inch，则必须采用图 2-4 所示的接法，在数据传输 引脚加上驱动 图 2-4 大于 6inch 的 JTAG 连接方法 如果系统板上有多个 DSP，则多个 DSP 之间的 JTAG 接口采用菊花链的方式连接在一起，接 法如图 2-5 所示。 图 2-5 多个 DSP 的 JTAG 连接方法 DSP 系统开发与应用工程实习报告 4 2.3 引脚和测试信号引脚和测试信号 1上拉电阻或者下拉引脚 DSP 芯片的有些引脚必须接 4.7k 的上拉电阻，不同型号的芯片这些 引脚有所不同，一般情况下这

10、些引脚包括：未使用的中断信号、READY（数据准备好输入引脚） 、 保持输入引脚、EMU0（仿真中断引脚 0） 、EMU1（仿真中断引脚 1） 、所有的 XBUS 总线的数据 引脚、一些保留未使用的 RSV 引脚等。 2信号灯 系统板上可加入信号灯，用于指示最小系统的电源情况。当电源指示灯出现异常情况 时可及时断电，以保护电路不被损坏。信号指示灯一般有：+5V 的电源指示灯（电路 板供电正常） 、电压转换输出 3. 3V 指示灯（I/O 供电正常） 、电压转换输出 1.8V 或 1.5V 指示灯（核供电正常）以及其他信号指示灯。 3测试孔 C54x 芯片的 BGA 封装使得焊接好 DSP 后，

11、无法检测到每个引脚的状态，为此必须将一 些可能需要测试的引脚通过连线引出。同时也可以将设计时不能确定的引脚引出，以 确保在以后的改动中可以直接从这些测试孔跳线。 3 最小系统的测试最小系统的测试 检测最小系统设计是否成功有以下 4 个步骤。 1 上电后，检测 3.3V 和 1.8V 或 1.5V 电压是否正常。如果正常，则进入下一步；否则检查电源部 分电路。 2 上电后，直接测量 CLKOUT0 和 CLKOUT1 引脚，查看是否有时钟信号输出，以及时钟信号的 频率是否和设置的一样。若 CLKOUT 信号正确，则进入下一步；否则检查时钟和复位信号。 3 连接好仿真器，查看是否能打开仿真软件 C

12、CS。如果可以打开 CCS，则进入下一步；否则检查 JTAG 接口电路和上拉电阻。 4 通过 DSP 下载程序到 DSP 中运行，查看运行结果 下面试一个测试最小程序 .mmregs ；定义存储器映像寄存器 begin: ssbx XF ；XF 引脚置高 nop ；空操作等待 rpt #800 ；将下一条指令重复 801 次 nop ；空操作等待 rpt #800 ；将下一条指令重复 801 次 nop ；空操作等待 rsbx XF ；XF 引脚置低 nop ；空操作等待 DSP 系统开发与应用工程实习报告 5 rpt #800 ；下面一条指令重复 801 次 nop ； 空操作等待 rpt

13、#800 ；下面以条指令重复 801 次 nop ；空指令等待 b begin ；无条件跳转到 begin .end ；程序代码结束 配置文件如下： MEMORY PAGE 0: PARAM: org=0080h len=1780h PAGE 1: DARAM: org=0080h len=1080h SECTIONS .text: PARAM PAGE 0 .bss : DARAM PAGE 1 .data: DARAM PAGE 1 4 4 C5402C5402 DSPDSP 最小系统最小系统 PROTELPROTEL 图（部分）图（部分） DSP 系统开发与应用工程实习报告 6 图 4-

14、1 我画的最小系统部分 该 PROTEL 图是整个最小系统中我负责画的部分，其余部分由小组其他成员完成 DSP 系统开发与应用工程实习报告 7 总结 本学期我们开设了TMS320C54XX DSP这门学科我觉得很难，但却十分重要， 而且都是理论方面的指示，所以必须学好它。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要 躬行。 ”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以课程 设计是身份必要的。 DSP 是运算密集型处理器，是为了高速运算而存在。单片机是事务型处理器，是 为了处理事务而存在。DSP 中的中断比单片机中要少很多。例如：手机。现在的手机 都有单片机的核(ARM)和 DSP 的

15、核。RM 主要用来控制键盘，DSP 的核主要是做语音的 压缩和解压，无线信道的调制和解调。 在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。对系统的设计以前就没有接触过， 对芯片也不了解。后来在网上找到了他们的资料，才有了一些了解，发现他们是很实 用的，真是受益匪浅啊。还有就是，我是我们组的组长，在给组员分配任务的时候可 以说是绞尽脑汁，因为能给别人分配任务，首先要对别人做的部分有一定的了解，这 就造成了工作量的加大。不过，在此过程中，我也确实比别人多学到了很多知识，看 来适当的压力也是动力能推动我前进。 总之，在这次课程设计中我学到了很多，给我很多专业知识以及专业技能上的提 升，同时又是一门讲道课

16、，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大 的空间。这些让我一生受用。 我对走硬件这条路充满了信心，一定要一步一个脚印，踏踏实实学习工作，创造 属于我的智慧的结晶。在此，感谢指导老师对于我在课程设计期间的耐心指导，尤其 是加深了我对中断向量文件，在此我表示真诚的感谢！同时在此我也对，王翔同学， 叶洪同学对我的帮助表示真诚的感谢。 DSP 系统开发与应用工程实习报告 8 参考文献 1 李利等. DSP 原理及应用.北京：中国水利水电出版社，2002 2 张勇.C/C+语言硬件程序设计.西安：西安电子科技大学出版社，2007 3 邹彦. DSP 原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社,

17、2005 4 张雄伟.DSP 集成开发与应用实例.北京：电子工业出版社，2007 5 汪安民.TM320C54XX DSP 实用技术.北京：清华大学出版社，2006 指导教师评语指导教师评语 学号1071306108姓名董鑫班级计算机 1073 班 选题 名称 基于 C5402 的 DSP 最小系统设计 序号评价内容 权重 （%） 得分 1考勤记录、学习态度、工作作风与表现。5 2 自学情况： 上网检索机时数、文献阅读情况（笔记） 。10 3 论文选题是否先进，是否具有前沿性或前瞻性。 5 4 成果验收： 是否完成设计任务；能否运行、可操作性 如何等。 20 5 报告的格式规范程度、是否图文并茂、语言规 范及流畅程度；主题是否鲜明、重心是否突出、 论述是否充分、结论是否正确；是否提出了自 己的独到见解。 30 6文献引用是否合理、充分、真实。5 7 答辩情况： 自我陈述、回答问题的正确性、用语准确 性、逻辑思维、是否具有独到见解等。 25 合计 指导教师（签章）： 年 月 日