dsp課程設計--基于dsp的spi接口da轉換系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　DSP是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件是一種特別適合各種數(shù)字信號處理運算的微處理器。以數(shù)字計算的方法對信號進行處理器具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強、體積小及可靠性強等優(yōu)點滿足了對信號快速、精確、實時處理及控制的要求。串行外設接口SPI是一個高速、同步串行接口I/O通常應用于DSP控制器與外部設備或DSP控制器與其他

2、控制器之間的通信。SPI接口的DA轉換采用TLV5617進行數(shù)字到模擬的轉換通過觀察輸出的結果來驗證通信和轉換的情況。TLV5617是單極性，10位串口DA，所以生成的正弦波數(shù)據要換算到TLV5617的數(shù)據范圍，而且根據TLV5617要求的數(shù)據格式還要對換算后的數(shù)據做響應的變換才能最終通過SPI接口發(fā)送給TLV5617。在這個應用中SPI用于控制TLV5617工作，所以配置為主模式。從TLV5617的控制時序中可以發(fā)現(xiàn)串行數(shù)據在時鐘的上

3、升沿鎖存。因此SPI時鐘配置選擇無延下降沿即SPI在時鐘的下降沿發(fā)送數(shù)據在時鐘的上升沿數(shù)據被鎖存在TLV5617.本設計通過對DA轉換的工作原理的分析以及對DSP的數(shù)模轉換系統(tǒng)進行功能分析設計出數(shù)模轉換接口的系統(tǒng)框圖硬件電路圖和軟件程</p><p>　　關鍵詞：D/A轉換，串行外設，TLV5617，SPI，中斷 </p><p><b>　　ABSTRACT</b>

4、</p><p>　　DSP is based on digital signal processing large amounts of information devices is a particularly suitable for the operation of various digital signal processing microprocessor. Digital method of ca

5、lculation of the signal processor has the processing speed is fast, flexible ,precise, strong anti-jamming capability ,small size and high reliability to meet the signal fast, accurate ,real time processing and control

6、requirements .serial peripheral interface (SPI) is a high-speed, synchronous seri</p><p>　　Key words: D/A converter, serial peripheral, the TLV5617, SPI, interrupt</p><p><b>　　目 錄</b&

7、gt;</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 硬件電路設計2</p><p>　　2.1 TMS320LF2407的介紹2</p><p>　　2.2 TLV5617的介紹3</p><p>　　2.3 DA轉換系統(tǒng)原理圖4</p><

8、;p>　　2.4 各引腳的說明4</p><p><b>　　3 軟件設計6</b></p><p>　　3.1程序流程圖6</p><p>　　3.2實驗主程序7</p><p><b>　　4 硬件電路圖9</b></p><p>　　5 產生正弦波的方法

9、及步驟10</p><p>　　5.1實驗步驟10</p><p>　　5.2實驗結果輸出波形10</p><p><b>　　6 結論12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　1 緒論</b>

10、</p><p>　　D/A轉換器的發(fā)展歷史：</p><p>　　隨著電子產業(yè)數(shù)字化程度的不斷發(fā)展，逐漸形成了以數(shù)字系統(tǒng)為主體的格局。D/A轉換器作為模擬和數(shù)字電路的接口，正受到日益廣泛的關注。隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，人們對D/A轉換器的要求也越來越高，新型的模擬/數(shù)字轉換技術不斷涌現(xiàn)。本文著重介紹了當前幾種常用的模擬/數(shù)字轉換技術；并通過對數(shù)字技術發(fā)展近況的分析，探討了模擬/數(shù)字轉換技

11、術未來的發(fā)展趨勢。 </p><p>　　計算機、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號的電路系統(tǒng)。然而，在實際應用中，遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，因此，需要一種接口電路將模擬信號轉換為數(shù)字信號。D/A轉換器正是基于這種要求應運而生的。1970年代初，由于MOS工藝的精度還不夠高，所以模擬部分一般采用雙極工藝，而數(shù)字部分則采用MOS工藝，而且模擬部分和數(shù)字部分還不能做在同一個芯片上。因此，D/A轉換器只能采用多芯片

12、方式實現(xiàn)，成本很高。1975年，一個采用CMOS工藝的10位逐次逼近型D/A轉換器成為最早出現(xiàn)的單片D/A轉換器。</p><p>　　1976年，出現(xiàn)了分辨率為11位的單片CMOS積分型D/A轉換器。此時的單片集成D/A轉換器中，數(shù)字部分占主體，模擬部分只起次要作用；而且，此時的MOS工藝相對于雙極工藝還存在許多不足。1980年代，出現(xiàn)了采用BiCMOS工藝制作的單片集成D/A轉換器，但是工藝復雜，成本高。隨著

13、CMOS工藝的不斷發(fā)展，采用CMOS工藝制作單片D/A轉換器已成為主流。這種D/A轉換器的成本低、功耗小。1990年代，便攜式電子產品的普遍應用要求D/A轉換器的功耗盡可能地低。當時的D/A轉換器功耗為mW級，而現(xiàn)在已經可以降到μW級。D/A轉換器的轉換精度和速度也在不斷提高，目前，D/A轉換器的轉換速度已達到數(shù)百MSPS，分辨率已經達到24位。</p><p><b>　　2 硬件電路設計</b

14、></p><p>　　TMS320LF2407的D/A轉換是基于2407的SPI接口以及TLV5617芯片來完成。</p><p><b>　　圖2-1系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　2.1 TMS320LF2407的介紹</p><p>　　TMS320LF2407系列是TMS320C2x家族中最新、功能

15、強大的DSP芯片，是為了滿足控制應用而設計的。主要是應用于數(shù)字電機控制，電機控制，智能儀器儀表，工業(yè)自動化，機電一體化等。</p><p>　　高性能、高速度：集成了高性能的DSP內核和微處理器的片內外設；每秒3000萬條指令(30MIPS)的處理速度。（LF2407可達40MIPS）</p><p>　　高可靠性、可編程性：LF2407 DSP的16位定點DSP內核為模擬系統(tǒng)的設計者提供

16、了一個不犧牲系統(tǒng)精度和性能的數(shù)字解決方案。</p><p>　　兩個事件管理器模塊EVA和EVB，為開發(fā)者提供完整的、高效的馬達控制方案，提供所有的PWM和I/O，可以控制所有類型的電機。</p><p>　　采用高性能靜態(tài)CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的損耗；30MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到33ns，從而提高了控制器的實時控制能力。</p>&

17、lt;p>　　片內有高達32K×16位的Flash程序存儲器;高達2.5K字×16位的數(shù)據/程序RAM; 544字節(jié)雙端口RAM(DARAM); 2K字的單口RAM(SARAM)。</p><p>　　可擴展的外部存儲器總共具有192K×16位的空間，分別為64K字程序存儲器空間、64K字的數(shù)據存儲空間和64K字的I/O空間。</p><p>　　10位

18、ADC轉換器，其特性為:最小轉換時間為500ns、8個或16個多路復用的輸入通道，采集時間和轉換時間分開，提高了采樣率和輸入阻抗，并且支持自動順序采樣，不需CPU干預。</p><p>　　CAN總線控制器，可以為控制器、傳感器、激勵源以及其它節(jié)點提供良好的通訊，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場和汽車等強噪聲和惡劣的環(huán)境中。</p><p>　　5個外部中斷(兩個驅動保護、復位和兩個可屏蔽中斷)。<

19、;/p><p>　　2.2 TLV5617的介紹</p><p>　　TLV5617A是帶有靈活 3線串行接口的雙 10位電壓輸出數(shù) /模轉換器，DAC串行接口可與 TMS320 SPITM QSPITM和Microwares TM的串行端口兼容。它可用含有 4個控制位和10個數(shù)據位的串行 16位字符串編程。</p><p>　　電阻字符串的輸出電壓由一個 x2增益軌對

20、軌的輸出緩沖器進行緩沖。該緩沖器以一個AB型 Class-AB輸出級來改善穩(wěn)定性并減少穩(wěn)定時間 DAC的可編程的穩(wěn)定時間允許設計者使速度和功耗之間的對比達到最優(yōu)化。器件以 CMOS為處理器，在 2.7 V至 5.5 V的單端電源電壓下工作在標準商業(yè)和工業(yè)溫度范圍內，器件的封裝為 8引腳 SOIC封裝。</p><p><b>　　(1)其特點</b></p><p>

21、　　雙10位電壓輸出數(shù)/模轉換器DAC</p><p><b>　?、倏删幊痰膬炔炕鶞?lt;/b></p><p><b>　?、诳删幊痰姆€(wěn)定時間</b></p><p>　?、劭焖俜绞?.5 s</p><p><b>　?、苈俜绞?2 s</b></p><

22、;p>　?、菘膳c TMS320 和SPITM 串行端口兼容</p><p>　　⑥差分非線性<0.2 LSB 典型值</p><p><b>　　(2) 應用范圍</b></p><p>　?、贁?shù)據伺服系統(tǒng)控制回路</p><p>　?、跀?shù)據偏置和增益調節(jié)器</p><p><b

23、>　?、酃I(yè)處理控制</b></p><p>　　④機械和運作控制器件</p><p><b>　?、莺Ａ看鎯ζ?lt;/b></p><p><b>　　(3) 一般功能</b></p><p>　　TLV5617A 是一個基于串聯(lián)電阻結構的雙10 位單電源的DAC 它由一個串行接口一

24、個速度和掉電控制邏輯一個電阻字符串和一個軌對軌的輸出緩沖器組成輸出電壓全額度由內部基準決定由以下公式給出:</p><p>　　2 REF CODE /0×1000 [V] (1.1)</p><p>　　其中REF 是電壓基準</p><p>　　CODE 是在0x000 至0xFFC 范圍內的數(shù)字輸入值一次上電復位初

25、始化內部鎖存至置位狀態(tài)所有位均為0</p><p><b>　　(4) 串行接口</b></p><p>　　CS 引腳的下降沿開始將數(shù)據一位接一位從最高有效位開始轉移到在SCLK 引腳的下降沿上的內部寄存器中在16 位數(shù)據傳送完或CS 上升時轉移寄存器的內容被移入目標鎖存DACA DACB緩沖器或控制中這取決于數(shù)據字中的控制位。</p><p&g

26、t;　　2.3 DA轉換系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　圖2-2原理圖</b></p><p>　　2.4 各引腳的說明</p><p>　　2.4.1 TMS320LF2407引腳說明</p><p>　　表2-1 DSP SPI引腳圖</p><p>　　2.4.2 TLV5617引腳

27、說明</p><p>　　表2-2 DA引腳說明</p><p><b>　　3 軟件設計</b></p><p><b>　　3.1程序流程圖</b></p><p><b>　　圖3-1 流程圖</b></p><p><b>　　3.2

28、實驗主程序</b></p><p>　　*************************</p><p>　　#include"exp_2407.h"</p><p>　　#include"math.h"</p><p>　　#define pi 3.1415926</p>

29、<p>　　**************************</p><p>　　unsigned int data=0;</p><p>　　unsigned int curve[128];</p><p>　　unsigned int curve1[128];</p><p>　　unsigned int curve2[12

30、8];</p><p>　　void sys_ini()</p><p>　　{asm("setc INTM");</p><p>　　asm("setc SXM");</p><p>　　asm("clrc OVM");</p><p>　　WAGR=0x0

31、049;</p><p>　　*SCSR1=0x00E8;</p><p>　　*MCRB=0xFE3F;</p><p>　　*IFR=0xFFFF;}</p><p>　　void spi_ini()</p><p>　　{*SPICCR&=0x007F;</p><p>　　*SP

32、ICCR=0x004F;</p><p>　　*SPICTL=0x000E;</p><p>　　*SPISTS=0x0080;</p><p>　　*SPIBRR=0x0000;</p><p>　　SPICCR=0x0080;</p><p>　　}void delay()</p><p>

33、　　{unsigned int k;</p><p>　　for(k=0;k<5;k++)}</p><p>　　interrupt void nothing()</p><p><b>　　{return;}</b></p><p>　　void main()</p><p>　　{

34、 int i,p,data;</p><p>　　sys_ini();</p><p>　　spi_ini();</p><p>　　for(i=0;i<128;i++)</p><p>　　{data=(int)(511.5*(1+sin(2*pi*i/127)));</p><p>　　curve[i]=d

35、ata;</p><p>　　curve1[i]=data<<2|0xC000;</p><p>　　curve2[i]=data<<2|0x5000;}</p><p><b>　　for(;;)</b></p><p>　　{for(p=0;p<128;p++)</p>&

36、lt;p>　　{*SPITXBUF=curve2[p];</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　*SPITXBUF=curve1[p];</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}}}</b>&

37、lt;/p><p><b>　　4 硬件電路圖</b></p><p>　　5 產生正弦波的方法及步驟</p><p><b>　　5.1實驗步驟</b></p><p>　　1、示波器探頭和“2407CPU板”的接口OUTA、GND相連。</p><p>　　2、運行CCS軟件

38、，加載程序，運行程序，用示波器可觀察產生的正弦波。</p><p><b>　　圖5-1 軟件圖</b></p><p>　　加載esp10.out”后</p><p>　　5.2實驗結果輸出波形</p><p>　　圖5-2 輸出波形圖</p><p>　　圖5-3 輸出波形圖</p>

39、;<p><b>　　6 結論</b></p><p>　　DSP作為嵌入式處理器家族的一大類，其結構特點決定了它尤其適合做數(shù)字信號處理的應用，而學好數(shù)字信號處理對日后的信息處理的深入學習和應用有著重要意義，因而學好DSP技術也就有著深遠的意義。通過此次課程設計我學習了一個實際的電子系統(tǒng)的完整的設計流程，并熟悉了CCS工程的建立和基于TMS320LF2407的DSP程序的編寫。

40、</p><p>　　在此次課程設計中我也遇到了很多問題，通過閱讀幾本參考書和其他一些資料，自己已經基本明白了他們的作用和配置方法。還有就是程序的調試，DSP的結構比單片機要復雜的多，相應的寄存器也就較多，而很多情況下編寫DSP程序都需要操作和配置寄存器，這既要求對馮諾依曼體系結構的處理器的共性有一定了解，同時也要針對DSP的特點來進行，編程前需對各個硬件模塊之間的內在聯(lián)系進行整體考慮，這樣可以訓練自己的系統(tǒng)思維

41、。當然這些問題都有一定的難度，但是想辦法解決它們的過程也就是學習和進步的過程。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王改名, 赫蘇敏, 王忠杰. HD7279A的原理與應用.2007.</p><p>　　[2] 比高公司.HD7279A串行接口8位LED數(shù)碼管及64鍵鍵盤智能控制芯片.2008.<

42、/p><p>　　[3] TMS320LF/LC240xA DPS Reference Guide-Controller System and Peripheral [M].Texas Instruments Incorporated.2005</p><p>　　[4] 張毅剛等編著.TMS320LF240x系列DSP原理開發(fā)與應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007.8</p&g