江苏理工学院 DSP综合实训 人机界面 - 图文

DSP综合训练大作业

电气信息工程学院

DSP技术及应用

综合训练 大作业

班 级 10电子2W 姓 名 xxxxxx 学 号 xxxxxx 指导老师 倪 福 银

2013年 10 月

DSP综合训练大作业

目 录

序言-----------------------------------------------------------------------------------------------1 第一章 DSP理论技术概述-------------------------------------------------------------2

1.1 课程设计目的与意义 --------------------------------------------2 1.2 DSP芯片的选择与封装 ------------------------------------------2 1.3 DSP系统设计的方法和步骤---------------------------------------4 1.3.1 DSP典型系统设计-------------------------------------------4 1.3.2 硬件设计--------------------------------------------------4 1.3.3 软件设计--------------------------------------------------5 1.4 DSP前沿技术与应用---------------------------------------------5 1.4.1 通信领域应用----------------------------------------------6 1.4.2 其它领域应用----------------------------------------------6 1.4.3 实例------------------------------------------------------6

第二章 DSP硬件部分设计----------------------------------------11

2.1 硬件设计任务概述----------------------------------------------11 2.2 总体方案设计--------------------------------------------------11 2.3 模块电路原理图设计--------------------------------------------12 2.3.1 TMS320C5509芯片------------------------------------------12 2.3.2 时钟电路-------------------------------------------------12 2.3.3 电源电路-------------------------------------------------13 2.3.4 JTAG仿真接口电路-----------------------------------------14 2.3.5 复位电路-------------------------------------------------15 2.3.6 LCD电路--------------------------------------------------15 2.3.7 2*4键盘控制LED------------------------------------------16 2.3.8 滤波电容电路模块-----------------------------------------17 2.4 硬件设计小结--------------------------------------------------17

第三章 DSP软件部分设计----------------------------------------21

3.1 软件设计任务概述-----------------------------------------------21 3.2 程序设计思路与算法原理-----------------------------------------21 3.3 软件设计流程---------------------------------------------------21 3.4 源程序解析-----------------------------------------------------22 3.5 软件设计结果与小结---------------------------------------------50

第四章 小结-----------------------------------------------------55

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序 言

DSP是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是DSP的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与DSP密不可分。可以说，DSP是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。

数字信号处理器并非只局限于音视频层面，它广泛的应用于通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域。数字信号处理器DSP的出现，很好的解决了上述问题。简单地说，数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。有时人们也将DSP看作是一门应用技术，称为DSP技术与应用。

数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二制码的形式，适合计算机处理。一维(1-D)信号: 一个自变量的函数。二维(2-D)信号: 两个自变量的函数。多维(M-D)信号: 多个自变量的函数。系统：处理信号的物理设备。或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备。模拟系统与数字系统。信号处理的内容：滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。但很多人认为：数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。数字控制、运动控制方面的应用主要有磁盘驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷绘机控制、马达控制、电力系统控制、机器人控制、高精度伺服系统控制、数控机床等面向低功耗、手持设备、无线终端的应用主要有：手机、PDA、GPS、数传电台等。

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第一章 DSP理论技术概述

1.1 课程设计目的与意义

DSP应用的快速发展为数字信息产品带来广阔的发展空间，并将支持通信、计算机和消费类电子产品的数字化融合。数字信号处理作为信号与系统的后续课程，主要是要让学生明白连续系统和离散系统的区别，掌握离散信号的分析计算方法。同时数字信号处理是一门理论与实践结合较为紧密的一门专业基础课程，是理工科电类专业的一门专业基础课程，随着数字处理技术在现代工业生活中的应用越来越多，数字信号处理技术也在更多领域中有了广泛应用。该课程是信息类学科（含通信工程专业、电子信息工程专业、测控技术与仪器专业、计算机信息类专业）的共同专业基础主干课程。

数字信号处理作为一门专业基础课，不仅仅需要学生掌握相应的专业知识，同时也是在培养学生对于专业领域和方向上分析问题解决问题，完成实际工作需要的一个过程。课程的教学目的是使学生了解DSP及DSP控制器的发展过程及其特点，使学生较熟练地在硬件上掌握DSP及DSP硬件器的结构、各部件基本工作原理，在软件上掌握DSP的指令系统、程序设计方法，学会TMS320系列中1至2种DSP芯片的基本使用方法，并能重点利用DSP及DSP控制器设计典型的应用系统, 为今后从事相关设计与研究打下基础。

1.2 DSP芯片的选择与封装

DSP由于具有高性能和灵活可编程的优点而得到广泛的应用，各个公司针

对不同应用出品的DSP芯片品种繁多，因此在进行DSP系统设计时就涉及到对DSP芯片的合理选择问题。旨在通过对各种DSP芯片型号及其功能参数的介绍，阐述在进行DSP系统设计时如何对DSP芯片型号进行合理的选择。

⑴运算速度：首先我们要确定数字信号处理的算法，算法确定以后其运算量和完成时间也就大体确定了，根据运算量．及其时间要求就可以估算DSP芯片运算速度的下限。

⑵运算精度：一般情况下，浮点DSP芯片的运算精度要高于定点DSP芯片的

运算精度，但是功耗和价格也随之上升。一般定点DSP芯片的字长为16位、24

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位或者32位，浮点芯片的字长为32位。累加器一般都为32位或40位。

⑶字长的选择：一般浮点DSP芯片都用32位的数据字，大多数定点DSP芯片

是16位数据字。字长大小是影响成本的重要因素，它影响芯片的大小、引脚数以及存储器的大小，设计时在满足性能指标的条件下，尽可能选用最小的数据字。

⑷存储器等片内硬件资源安排：包括存储器的大小，片内存储器的数量，总

线寻址空间等。片内存储器的大小决定了芯片运行速度和成本。

⑸开发调试工具：完善、方便的的开发工具和相关支持软件是开发大型、复

杂DSP系统的必备条件，对缩短产品的开发周期有很重要的作用。

⑹功耗与电源管理：一般来说个人数字产品、便携设备和户外设备等对功耗

有特殊要求，因此这也是一个该考虑的问题。它通常包括供电电压的选择和电源的管理功能。供

⑺价格及厂家的售后服务因素：价格包括DSP芯片的价格和开发，工具的价

格。如果采用昂贵的DSP芯片，即使性能再高，其应用范围也肯定受到一定的限制。

DSP的封装也有较多形式

⑴DIP 双列直插式封装，插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料

有塑料和陶瓷两种。

⑵SIP单列直插式封装 引脚从封装的一个侧点引出，排列成一条直线。当

装配到印刷基板上的封装成侧立状。

⑶SDP 也叫SOIC小外型封装，表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出

呈海鸥翼型。

⑷PLCC 带引线的塑料芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个

侧面引出，呈J字型，是塑料制品。

⑸QFP 四侧引脚扁平封装，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼型，基材有陶瓷、

金属和塑料三种。

⑹BGA 球型触点阵列表面封装之一，在印刷基板的背面按阵列方式制作出球

型凸点，以代替引脚。

⑺SOJ J型引脚小外型封装表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出象

下呈J字型。

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