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基于TMS320VC5402_DSP芯片的信号发生器的设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.33M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    §1.1组成及实现功能………………………………………………2
    §1.3件电路方案及电路原理计……………………………………2
    §1.4.1核心电路芯片TMS320VC5402使用说明……………3
    §1.4.3 电源电路和晶振电路使用说明………………………11
    (1) 中央处理器（CPU）
    (3) 程序存储器ROM
    (4) I/O口
    (5) 定时器
    (6) 中断系统
    (7) 主机接口HPI
    (8) 指令系统
    (9) 片外围电路
    1. 结构框图：
    2. 基本参考应用图示如下
    3. TLC7528 的引脚描述：
    4. 简单应用及时序介绍
    5. TLC7528的工作原理：
    §1.4.3 电源电路和晶振电路使用说明
    1.电源电路使用说明
    2.晶振电路说明
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    DAC0=uDA0；
    1 TMS320VC5416 Features
    2 Introduction
    2.1 Description
    2.2 Pin Assignments
    Figure 2–1. 144-Pin PGE Low-Profile Quad Flatpack
    2.3 Signal Descriptions
    Table 2–1. Signal Descriptions
    Table 2–1 Signal Descriptions (Continued)
    Table 2–1 Signal Descriptions (Continued)
    Table 2–1. Signal Descriptions (Continued)
    2.3 信号描述：
    基于 TMS320VC5402 DSP 芯片的信号发生器的设计 摘 要 信号发生器发展到今天，在电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程 中，扮演着一个相当重要的角色，有着相当广泛的应用，极大加快了电子测 试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。 本文主要介绍了基于 TMS320VC5402 DSP 的信号发生器的设计情况。这 是一个以 DSP 为核心来实现信号发生器的系统，该系统具有结构简单灵活， 抗干扰能力强、产生频率较高、应用广泛等特点。 该系统的组成核心 TMS320VC5402 DSP 芯片是 TI 公司生产的 16 位 定点处理芯片，它有运算速度快、具有可编程特性、接口灵活和外围电路丰 富等特点。选择该芯片作为设计信号发生器的核心芯片，能够提高信号发生 器所产生信号的频率，使信号发生器有更加广泛的应用。这个设计的硬件部 分是有该 DSP 芯片和 D/A 转换芯片 TLC7528 组成，DSP 芯片用于产生各 种波形，D/A 转换芯片用于把数字信号转换为模拟信号。在以上硬件的基础 上，通过软件编程来实现锯齿波、三角波，方波、梯形波和正弦波等波形。 通过软件调试后，所要求的各种波形都能按要求实现。由于设计的时间 短等原因，本次设计只是原理性的设计，要达到实用，还有许多的工作要做。 由于经验不足，在设计中还有许多不足之处，需要进一步改进。 关键词：DSP， D/A 转换器，信号发生器，波形 i
    THE DESIGN OF THE SIGNAL GENERATOR BASED ON TMS320C5402 DSP CMOS CHIP ABSTRACT Signal generator which is developed now is playing an important role in the electron test 、electron design 、simulate emulate 、communication engineering and so on, signal generator is used very comprehensive and expedite the efficiency of the electron design and electron design,signal generator exert immense effect in the electron technology and the signal emulate.This text mainly introduce the design of the signal generator based onTMS320VC5402 DSP CMOS chip. This is a signal generator system which is make DSP as its core ,this system with configuration simpleness agility, anti-jamming capability better, frequency higher, application abroad and so on. The core of this system TMS320VC5402 DSP CMOS chip is made by TI company which has 16 bit pointing dispose chip, it has operation rate high, having programme characteristic, interface agility and periphery circuit abundance characteristic. Choosing this chip as the core of the signal generator, it could enhance the frequency of the signal generator and make the signal generator used more widely. The hardware of this design is made by TMS320VC5402DSP C chip and D/A conversion chip TLC7528.DSP chip produce waves and D/A conversion chip is used change digital signals to analog signals. Based on these hardware, we use software to carry out sawtooh wave, triangle wave, square wave, trapezia wave and sine wave. After soft ware debugging and all the waves could be actualized as we need. Because of the time is short, this design is only elements design, if ii
    we want use it in life, we need do much more. Because experience lacking, the design has much shortage, needing more change. KEY WORDS： DSP，D/A conversion apparatus，signal generator，wave iii
    目 录 摘 要 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . i ABSTRACT……………………………………………………………… 错误！未定 义 书 签 。 目 录…………………………………………………………………… 错误！未定 义 书 签 。 第二章 第 一 章 前 言 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 系 统 的 硬 件 设 计 … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 § 1 . 1 组 成 及 实 现 功 能 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 § 1 . 2 硬 件 系 统 设 计 思 想 … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 § 1 . 3 件 电 路 方 案 及 电 路 原 理 计 … … … … … … … … … … … … … … 2 § 1 . 4 相 关 电 路 介 绍 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 § 1 . 4 . 1 核 心 电 路 芯 片 T M S 3 2 0 V C 5 4 0 2 使 用 说 明 … … … … … 3 § 1 . 4 . 2 D / A 转 换 器 T L C 7 5 2 8 使 用 说 明 … … … … … … … … … 8 § 1 . 4 . 3 电 源 电 路 和 晶 振 电 路 使 用 说 明 … … … … … … … … … 1 1 软 件 系 统 设 计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 4 § 2 . 1 I C E T E K — 5 1 0 0 . U S B 2 . 0 使 用 说 明 … … … … … … … … … … 1 4 § 2 . 2 锯 齿 波 的 设 计 方 案 … … … … … … … … … … … … … … … … 1 4 § 2 . 3 三 角 波 的 设 计 方 案 … … … … … … … … … … … … … … … … 1 7 § 2 . 4 方 波 的 设 计 方 案 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 9 § 2 . 5 梯 形 波 的 设 计 方 案 … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 § 2 . 6 正 弦 波 的 设 计 方 案 … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 6 § 2 . 7 软 件 系 统 调 试 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 9 结 论 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 4 参 考 文 献 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 5 致 谢 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 6 附 录 设 计 图 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 7 英 语 译 文 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 8 iv
    前 言 信号发生器，主要作为激励信号或仿真信号，广泛应用于航空航天、国 防、电力电子、电子设计、生物医疗、环保、机械运动、新型材料等各个领 域。随着技术的进步，各领域对信号发生器的要求也越来越高，最早的信号 发生器多是用模拟电路设计的，这使信号发生器的性能受到了很多的限制， 随着大规模集成电路的应用，信号发生器也开始数字化，但是大部分都用硬 件设计很少有用软件来设计，由于用硬件设计的电路存在波形质量差，控制 难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，所以一旦工作需求功能有增加， 则电路复杂程度会大大增加。 本设计“ 基于 TMS320VC5402 DSP 芯片的信号发生器的设计”所设 计的信号发生器正是针对以上缺点，利用 DSP 芯片采用程序设计的方法来 产生信号，由于 DSP 芯片具有小巧灵活、控制方便、成本低、易于产品化、 抗干扰能力、，适应范围广、运算速度快，控制加灵活等特点，所以，该设计 所设计的的信号发生器能够达到更高的频率，控制改变波形也更加灵活。 本文第一章主要介绍了硬件电路的组成和主要芯片的使用方法，硬件电 路 是 由 TMS320VC5402 DSP 芯 片 和 D/A 转 换 芯 片 TLC 7528 组 成 ， 通 过 ICETEK-5100USB V2.0A 连接 PC 机和 DSP 芯片。第二章则主要介绍了软件编 程和软件的调试方法，我们使用 C 语言来进行软件编程，通过 C5000 对软件 程序进行调试，以得到所需要波形。 由于本人水平有限，设计中难免出现不妥或错误，恳请各位老师，同学， 及其他读者给予批评指教。 1
    第一章 硬件系统设计 §1.1 系统的组成及实现功能 本 次 设 计 所 设 计 的 信 号 发 生 器 是 采 用 TI 公 司 生 产 的 DSP 芯 片 TMS320VC5402 和 D/A 转 换 芯 片 TLC7528 组 成 ， 其 中 DSP 芯 片 TMS320VC5402 是系统的核心。整个系统设计简单灵活，功能却很强大，通过软件编程可实 现以下功能： 1） 能产生正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等常用波形。 2） 产生的各种波形可以改变相位、频率和幅度。 §1.2 硬件系统设计思想 本系统是以 TMS320VC5402 这个 DSP 芯片为核心，通过 DSP 芯片产生各种 的波形，通过 D/A 转换芯片实现把数字信号转换为模拟信号。整个硬件系统 所要做的就是正确连接 DSP 芯片和 D/A 转换芯片，确保芯片正常工作，整个 系统能正常运行。 §1.3 硬件电路方案及电路原理设计 这个硬件方案是由 TMS320VC5402 数字信号处理芯片和 TLC7528 D/A 转换芯片所组成的，其核心部分就是 TMS320VC5402 数字信号处理芯片， 它的作用是接受 PC 机传来的各种数据，然后再对接收到的数据进行加工和 运。DSP 芯片是通过使用 ICETEK—5100.USB2.0 作为连接 PC 机与 DSP 芯片的 工具，当 DSP 对数据进行计算以后，它就把得到的数据输出到 D/A 转换器 TLC7528，D/A 转换器对接收到的离散的数字信号进行运算，把数字信号转 换为连续的模拟信号，然后通过示波器把模拟波形输出到示波器上。这就是 整个硬件方案的工作原理。整个硬件方案围绕 DSP 和 D/A 转换器展开，这 个硬件方案可以产生正弦波、方波、锯齿波、三角波、梯形波等常见波形。 2
    这些波形的输出频率、幅度等值可以通过控制 DSP 的输入程序来控制，也 就是说，这些波形的频率、幅度是可以调节的。近年来，由于 DSP 技术的 飞速发展，其运算速度有了很大的提高，由于本方案选择了 DSP 作为产生 信号源的芯片，所以，相对于运算速度较慢的单片机来说，DSP 产生的信号 源频率可以达到更高。 基于 TMS320VC5402 的信号发生器的硬件方案如下图所示： 图 1—1 信号发生器硬件方案 这个硬件方案的原理图见附录。 §1.4 相关电路介绍 下面介绍一下本次设计中用到的电路和芯片，其中包括电源电路，晶振 电路，TMS320VC5402DSP 芯片，D/A 转换芯片 TLC7528。 §1.4.1 核心电路芯片 TMS320VC5402 使用说明 TMS320VC5402 数字信号处理器是 TI 公司为实现低功耗，高速实时信 号处理而专门设计的 16 位定点数字信号处理器，采用改进的哈佛结构，具 有高度的操作灵活性和运行速度，适用于远程通信等实时嵌入式应用的需要。 3
    广泛应用于电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中。 TMS320VC5402 具有的主要优点如下： (1) 围绕一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线而建立的改进哈 佛结构，提高了系统的多功能性和操作的灵活性。该结构采用双存储空间， 程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立 编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、执行指令 操作、数据吞吐并行完成，大大提高了数据处理能力和指令的执行速度，非 常适合于实时的数字信号处理。 (2) 具有高 度的并行性和 专用硬件逻辑 的 CPU 设计， 提高了芯片的 性 能。 (3) 具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统，更适用于快速算法的 实现和高级语言编程的优化。 (4) 模块化结构设计，使派生器件得到了更快的发展。 (5) 采用先进的 IC 制造工艺，降低了芯片的功耗，提高了芯片的性能。 (6) 采用先进的静态设计技术，进一步降低了功耗，使芯片具有更强的 应用能力。 TMS320VC5402 主要有中央处理器 CPU，特殊功能寄存器，数据存储 器 RAM，程序存储器 ROM，I/O 接口功能，串行口，主机通信接口 HPI，定 时器，中断系统等 10 部分组成。 各部分功能如下： (1) 中央处理器（CPU） 它是 DSP 芯片的核心，它有以下特点： (a) 采用多总线结构，通过一组程序总线、三组数据总线和四组地址总 线来实现。 (b) 40 位算术逻辑运算单元 ALU，包括一个 40 位的桶形移位寄存器和 两个独立的 40 位累加器。 (c) 17×17 位并行乘法器，与 40 位专用加法器相连，可用于进行非流 水线的单周期乘法—累加运算。 (d) 比较、选择、存储单元，可用于 Viterbi 译码器的加法－比较－选择 运算。 (e) 指数编码器，是一个支持单周期指令 EXP 的专用硬件。可以在一个 4
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