基于TMS320F2812最小系统的设计 - 图文

基于TMS320F2812最小系统的设计 I

摘 要

随着DSP应用领域不断的拓宽及其市场高速的增长，DSP系统广泛地存在于我们的生活和工作中。本课题主要针对美国TI公司生产的TMS320F2812 DSP所组成的最小系统进行实验研究，以TMS320F2812为核心，并且进行了外接扩展的数据存储RAM、DC-DC电源系统、JTAG接口、通讯接口等的设计，最终能完成硬件设计以及ADC、SCI模块的软件调试。

文章详细地介绍了DSP的发展历程、各部分电路的设计方法和调试过程。该最小系统既可以满足教学要求，也可以用于简单的工程研究和应用开发。在通常的实时信号处理中，DSP芯片具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，这都是模拟系统所不及的。

关键词：DSP，TMS320F2812，最小系统设计

基于TMS320F2812最小系统的设计 II

ABSTRACT

As the applications of DSP constantly expanding and its market growing in a high-speed, DSP systems are widely used in our lives and work. This issue mainly aim to the experimental study of the United States TI TMS320F2812 DSP minimum system.It mainly discusses TMS320F2812 and studies add extended data storage RAM, DC-DC power systems, JTAG interface, communication interface.Finally, completing the hardware design , software debugging and making it out.

This article introduces the history, circuit parts design methods and the debugging process of DSP. This minimum system not only meet the teaching requirements, but also for simple engineering researches and application development. In the usual real-time signal processing, DSP chip has so many advantages like good predictability, precision, stability, reliability and repeatability and easy to implement adaptive algorithm, which analog systems is less than it.

Keywords: DSP, TMS320F2812, Minimum System Design

基于TMS320F2812最小系统的设计 III

目 录

1 绪论 ...................................................................................................................................... 1

1.1 DSP的发展 ................................................................................................................... 1 1.2 DSP系统构成及其特点............................................................................................... 2 1.3 DSP芯片的应用........................................................................................................... 3 1.4 DSP的发展前景........................................................................................................... 3 1.5 选题背景及意义 .......................................................................................................... 5 2 系统总体设计 ................................................................................................................... 6

2.1 TMS320F2812芯片的选择 ......................................................................................... 6 2.2 TMS320F2812芯片的主要特性 ................................................................................. 6 2.3 DSP最小系统............................................................................................................... 8 2.4 电源模块的设计 .......................................................................................................... 9 2.5 时钟信号的设计 ........................................................................................................ 10 2.6 JTAG边界扫描接口的设计 ...................................................................................... 11 2.7 DSP外围电路的设计................................................................................................. 12 2.8 DSP电路板设计......................................................................................................... 16 2.9 数据采集模块的软件设计 ........................................................................................ 17 3 软件调试及设计 ............................................................................................................. 18

3.1 ADC模块的软件设计 ................................................................................................ 18 3.2 A/D采集实现 ............................................................................................................. 19 3.3 A/D校正实现 ............................................................................................................. 21 3.4 SCI模块的软件设计 .................................................................................................. 22 4 系统抗干扰设计 ............................................................................................................. 25

4.1 干扰的来源及后果 .................................................................................................... 25 4.2 软件硬件抗干扰设计 ................................................................................................ 25 5 系统调试 ........................................................................................................................... 27

5.1 ADC模块的软、硬件调试 ........................................................................................ 27 5.2 SCI模块的软、硬件调试 .......................................................................................... 28 6 结论与展望 ...................................................................................................................... 29

致 谢 .................................................................................................................................... 32 附录A 控制部分硬件原理图 ........................................................................................ 33 附录B PCB版 .................................................................................................................... 34 附录C A/D转换主程序 ................................................................................................... 35

基于TMS320F2812最小系统的设计 1

1 绪论

数字信号处理（DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。在通常的实时信号处理中，它具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，这都是模拟系统所不及的。

1.1 DSP的发展

DSP的发展大致分为三个阶段：

在数字信号处理技术发展的初期（二十世纪50～60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mP D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司之后不久相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32。90年代DSP发展最快，TI公司相继推出第四代DSP芯片TMS320C40/C44、第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X、第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX、集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X征寻代理以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等[1]。

随着CMOS技术的进步与发展，日本的Hitachi公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片，1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期为120ns，且具有双内部总线，从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32。与其他公司相比，Motorola公司在推出DSP芯片方面相对较晚。1986年，该公司推出了定点处理器MC56001。1990年，推出了与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。美国模拟器件公司（AD）在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062等。自1980年以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，DSP芯片的应用越来越广泛，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已经从20世纪80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），处理能力提高了几十倍。DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年占模片区（Die Area）的40%左右下降到5%以下，片内RAM数量增加一个数量级以上。DSP芯片的引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的

基于TMS320F2812最小系统的设计 2

增加，意味着结构灵活性的增加，如外部存储器的扩展和处理器间的通信等[2]。

目前，最新的DSP芯片是由德州仪器于2009年11月5日推出的6核DSP TMS320C6472。TI C6472是TI针对电源优化的多核处理器，在业界总工作频率为3GHz的所有多核DSP中，C6472 DSP具有最高的处理性能与最低的功耗，可实现3.7W性能与0.15mW/MIPS低功耗。

1.2 DSP系统构成及其特点

1.2.1 DSP系统构成

数字信号处理器是利用计算机或专用处理设备，在模拟信号变换成数字信号以后，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10～50倍。一个典型的DSP系统，输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D变换将信号变换成数字比特流。DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理，如进行一系列的乘累加操作（MAC）。最后，经过处理后的数字样值再经D/A（Digital to Analog）变换转换为模拟样值，之后再进行内插和平滑滤波就可得到连续的模拟波形。必须指出的是，上面给出的DSP系统模型是一个典型模型，但并不是所有的DSP系统都必须具有模型中的所有部件。

1.2.2 DSP系统的特点

数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：

（1）接口和编程方便。DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口容易得多；另外，DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。

（2）稳定性和可重复性好。DSP系统以数字处理为基础，受环境温度、湿度、噪声、电磁场的干扰和影响较小，可靠性高；数字系统的性能基本不受元器件参数性能变化的影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。

（3）精度高。16位数字系统可以达到10-5的精度。

（4）特殊应用。有些应用只有数字系统才能实现，例如信息无失真压缩、V型滤波器、线性相位滤波器等等。

（5）集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。当然，数字信号处理在高频信号处理上也存在一定的缺点。DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发和调试工具还不尽完善。

1.2.3 数字信号处理器与通用微处理器的比较

DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/84ov.html