基于TMS320F2812的电子广告牌设计

技术创新
《微计算机信息》
(嵌入式与SOC )2009年第25卷第8-2期360元/年邮局订阅号：82-946
《现场总线技术应用200例》
DSP 开发与应用
基于TMS320F2812的电子广告牌设计
The Design Of Electronic Billboard Based On TMS320F2812
(郑州大学)
孙江峰王福源江红锋
SUN Jiang-feng WANG Fu-yuan JIANG Hong-feng
摘要:电子广告牌在现实生活中应用广泛。

本文阐述了电子广告牌显示的基本原理,给出了硬件设计和软件设计方法,介绍
了用TI 公司提供的CCS 软件(Code Composer Studio 2.21)结合ICETEK-5100USB 仿真器及ICETEK-F2812-A 进行仿真,最后给出了在F2812评估板中实现的电子广告牌的实验效果图。

关键词:电子广告牌;TMS320F2812;DSP;LED 中图分类号:TP273文献标识码:B
Abstract:Electronic billboard are put into applications widely in real life.This paper describes the electronic signs which show the basic principles of the hardware and software design methods,The results are provided through the software CCS (Code Composer Studio 2.21)combining ICETEK -5100USB simulator and ICETEK -F2812-A simulation,Finally,the paper prescribes electronic billboard experimental results map in F2812evaluation.
Key words:Electronic billboard;TMS320F2812;DSP;LED
文章编号:1008-0570(2009)08-2-0120-02
1引言
TMS320F2812是美国德州仪器公司(TI 公司)推出的新一代32位定点数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP),其内部含有Flash,基于TMS320F2812应用系统的开发也非常流行。

目前数字信号处理(DSP)应用系统的开发中,绝大部分都采用CCS 环境,CCS 是TI 公司推出的功能强大的软件开发环境,现在该集成软件环境可以用于TI 各系列DSP 系统的软件程序开发。

其中的编程语言可以采用C 语言和汇编语言,C 语言编程本身固有的灵活性及其较强的可移植性极大的促进了DSP 的开发速度。

CCS 仿真环境可以是纯软件仿真环境,也可以设置为硬件环境。

硬件环境指CCS 软件结合仿真器连接F2812评估板的开发环境。

通常,设计电子广告牌可以采用很多种方法,最常用的是用单片机实现,也可以用FPGA 实现或者CPLD 实现。

而本文采用具有高速处理和运算能力的DSP 芯片TMS320F2812设计。

利用TI 公司提供的CCS 开发平台,结合C 语言可以快速方便地进行电子广告牌的设计,提高产品开发速度。

2电子广告牌工作原理
电子广告牌(就是高亮LED 组成的发光字),在现实生活中随处可见,例如学校名字和饭店或者宾馆的名字等。

其原理就是用发光LED 组成广告牌的字体。

LED 亮的同时也就显示出了字体本身,本设计以郑州大学为例设计电子广告牌。

先显示“郑”,然后“郑州”,然后“郑州大”,最后“郑州大学”,显示完毕后继续循环显示。

3TMS320F2812的基本特点
TMS320F2812是一种实时、快速、特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器。

它采用哈佛总线结构,利用多总线
在存储器、
外围模块和CPU 之间转移数据。

总线有22根地址线和32根数据线,数据读写线都是32位,这种多总线结构使得它可以在一个周期内并行完成取指令、读数据和写数据,同时它采用了指令流水线技术,使得信号的处理速度明显提高。

TMS320F2812DSP 含有丰富的片内外设,例如数/模转换器ADC 、通用定时器、串行通信接口(SPI)等等。

主要应用领域为自动控制领域,可以很方便地实现诸如AD 采样、PWM 输出、非屏蔽中断、脉冲测量等功能。

而且,由于拥有工作频率达150MHz 的32位DSP 内核处理器,可以高效可靠地实现诸如自适应控制、卡尔曼滤波和状态控制等先进控制技术。

此外,TMS320F2812片内拥有高达128K ×16位的FLASH 程序存储器,可以满足大多数情况下程序存储的需要此外。

因此,TMS320F28X 系列DSP 越来越成为自动控制领域的首选控制芯片。

4电子广告牌的设计DSP 实现
4.1硬件设计
图1硬件结构图
硬件结构图如图1所示。

TMS320F2812内部有三个32位的通用定时器(TIME0/1/2),定时器1和2被保留给实时操作系统(DSPBIOS),只有定时器0可以提供给用户使用。

电子广告牌的设计就采用定时器0精确定时。

通过对计数初值的设置来确定发光字的显示间隔时间。

“郑州大学”用四个发光二极管(LED 阵列)代替。

通过对发光二极管显示阵列控制寄存器的值进行设置可以控制四个二极管的亮灭。

孙江峰:在读硕士研究生
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为了能清晰的看到显示的效果,设计中专门加入液晶显示器控制模块,“郑州大学”可由字模块提取插件生成,结果可以在液晶显示器显示。

4.2软件设计
软件设计就是针对DSP 新品及其内部定时器模块进行编程进而控制发光二极管的亮灭和液晶显示屏的显示。

(1)程序流程图
图2程序流程图
如图2,首先初始化DSP 时钟,然后初始化液晶显示器和中断向量,然后初始化定时器。

采用中断方式实现CPU 和定时器的通信,当定时时间到,定时器0向CPU 发送中断请求。

CPU 相应中断,调用中断服务子程序,中断服务子程序执行的过程也就是LED 阵列和液晶显示器显示的过程。

(2)程序代码
C 语言编程本身固有的灵活性及其较强的可移植性极大的促进了DSP 的开发速度,所以编程语言可以采用C 语言。

其中字体的显示时间可以由计数初值和中断服务程序中的函数参数共同控制。

5电子广告牌的实现及仿真
本设计利用TI 公司提供的CCS 软件(Code Composer Stu －dio 2.21)结合ICETEK-5100USB 仿真器及ICETEK-F2812-A 进行电子广告牌设计及仿真。

设置CCS2.21在硬件仿真方式下运
行,然后打开用C 语言编写好源程序,进行编译、
下载程序,然后运行程序,可以看到显示结果。

(1)评估板上发光二极管显示效果图
图3发光二极管显示效果图
(2)液晶显示效果图
a
b
c
d
图4液晶显示效果图
仿真结果表明,通过合理设置定时时间,可以灵活调整发光字的显示间隔。

本设计中的电子广告牌显示效果良好,达到预期的目的。

6总结
总之,电子广告牌设计的核心精确定时,这样在实际应用中具体的显示效果可以灵活调整。

本设计用DSP 芯片实现。

随着信息技术的深入和计算机技术的飞速发展,数字信号处理技术已经发展成为一门关键的技术学科,而DSP 芯片作为数字信号处理的一个重要应用也必然得到了越来越广泛地应用。

本文作者创新点:采用DSP 芯片TMS320F2812,它具有一般芯片的信号高速处理和运算能力,又同单片机一样,在片内集成了丰富的外设,可以提高产品开发速度。

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RFID 射频识别
均值来比较定位精度。

和原来VIRE 算法一样,我们取N=30,即把每4个参考标签组成的网格分成30x30=900个小网格。

而阈值则不同,可能由于各个阅读器特性的不同,我们取阈值为1的时候,发现各个阅读器的近似图并没有交点,取阈值为3时有较好的精度,所以在计算中,我们都取阈值为3。

图3为我们得到的采用两种算法定位的误差比较图,其中横坐标为追踪标签的序号,纵坐标为定位误差。

从图中我们可以看出在这九个点上,改进算法比原来的VIRE 算法都有较高的精度,定位误差都有所
减少。

其中1号和9号这两个边界附近的点改善明显,因此可以看出改进算法能够显著提高边界点的定位精度。

图2实验中设备布置图
图3定位误差比较
4结束语
本文针对VIRE 中通过线性插值来计算虚拟参考标签RSSI 值所存在的问题,在进行大量实验采集数据进行分析的基础上,提出了一种分区域的基于Lagrange 插值公式来计算虚拟参考标签RSSI 值的方法。

实验结果表明改进算法确实减少了定位误差,提高了定位精度。

但由于条件的限制,我们只是在小范围的室内环境中进行了实验,下一步我们希望能够在更大范围内进行实验,以确定Lagrange 插值公式能否准确计算虚拟参考标签RSSI 值。

在我们的实验中,都是对静止的标签进行定位,并且是取较长一段时间内数据的平均值做定位,因此我们下一步也将考虑对运动物体进行跟踪定位,采用实时数据进行实时定位。

但运动着标签的RSSI 值是很不稳定的,如何消除噪声,增强算法的适应性和稳健性是关键问题。

本文的创新点:针对VIRE 算法所存在的问题,提出了一种分区域的基于Lagrange 插值公式来计算虚拟参考标签RSSI 值的算法,改进算法的定位精度提升了5%到50%。

参考文献
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[5]John H.Mathews,Kurtis D.Fink,数值方法(MATLAB 版)[M],周璐等译,第四版.北京:电子工业出版社,2005,161-16.[6]RF Code Corporation,/.作者简介：朱娟（1957-），女，副教授，硕士，主要研究方向为软件开发环境与信息集成,图形学与CAD ；周尚伟（1983-），男，浙江金华人，硕士研究生，主要研究方向为网络软件开发环境，室内定位技术；马启平（1983-）,男,广东惠东人,硕士研究生,主要研究领域无线射频技术。

Biography:ZHU Juan (1957-),female,Associate Professor,Re -search area:Network software development environment and In -formation Integration,Computer Graph and CAD.(510006华南理工大学)朱娟周尚伟马启平
通讯地址：(510006广东省广州大学城华南理工大学C14-207)
朱娟
(收稿日期:2009.07.05)(修稿日期:2009.08.05)
(上接第121页)参考文献
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作者简介:孙江峰(1980-)男(汉族),郑州大学通信与信息系统专业,在读硕士研究生,主要从事通信理论及DSP 方面的设计与开发;王福源(1946-)男(汉族),郑州大学信息工程学院教授,主要从事通信理论和DSP 方面的设计与开发;江红锋(1979-)男(汉族),郑州大学通信与信息系统专业,在读硕士研究生,主要从事通信理论及DSP 方面的设计与开发。

Biography:SUN Jiang-feng (birth year-1980),Male(Han),Com -munication and Information System in Zhengzhou University,Post -graduate master in reading,Mainly engaged in the design and development of Communication theory and DSP.
（450002郑州郑州大学信息工程学院）孙江峰王福源江红锋(College of Information Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou,450002,China)SUN Jiang-feng WANG Fu-yuan JIANG Hong-feng
通讯地址：(450052河南省郑州市大学路75号郑州大学老校区信息工程学院06级研究生)孙江峰
(收稿日期:2009.07.05)(修稿日期:2009.08.05)
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