应用CPLD和DSP的人机接口模块设计
毕业设计171基于CPLD的DSP系统接口设计
基于CPLD的DSP系统接口设计中文摘要本论文详细介绍了基于CPLD的DSP系统接口设计的方案与实现方法。
在本次设计过程中,主要是以模块思想来设计整个DSP系统。
在整个硬件系统设计中,以DSP芯片为核心,用CPLD来实现控制数据中转、与外围设备的通信。
本论文介绍了如何利用CPLD设计并实现TMS320C5416芯片与SRAM、FLASH、串并转换器等外围设备之间的接口,即利用了CPLD 实现TMS320C5416系统接口的扩展。
关键词:DSP;系统接口; CPLDDesign DSP system connection with CPLDAbstractThe present paper in detail introduced the DSP system connection of based on the CPLD designs plan and the realization method. In this design process, mainly designs the entire DSP system by the module of thought.In the entire hardware system design process, takes the DSP chip as the core, realizes the control data relay by the CPLD decoding, and the auxiliary equipment correspondence. This introduced how switching using CPLD connection designs the between TMS320C5416 chip and SRAM, FLASH, string and auxiliary equipment and so on, namely used CPLD to design the TMS320C5416 system connection the expansion.Key words: DSP ; The interface of system ;CPLD第一章:绪论§1.1 课题的提出及意义随着信息化技术的飞速发展,各种便携式电子产品和个人助理不断涌现,但是,许多消费电子的采集处理系统有着自身的不足,采集装置的复杂化,图像实时处理对处理器的依赖,图像处理系统的造价、速度及体积都成为限制图像技术应用的瓶颈。
基于DSP与CPLD的协调控制系统设计
• 115•研制了一种针对储能装置的协调控制系统,该系统是基于DSP+CPLD构成,采用DSP芯片TMS320F28335为核心,在逻辑电路中采用CPLD 芯片EPM570F256C5N来实现对系统开入开出量的监测及通信控制,DSP芯片通过总线与CPLD 芯片通讯连接。
使用DSP内部自带的12位A/D来完成16路电压和电流信号的采样,完成进线侧电压电流信息的采集及处理,同时监测BMS和储能整流模块的运行状态,完成同上级监控和本地监控的以太网通讯,以实现对监控系统和BMS、储能整流模块的协调控制。
1.引言大规模储能技术在很大程度上可以解决光伏发电、风电和分布式能源所面临瓶颈问题,可以实现新能源发电的平滑输出,成为代替常规机组调峰、调频的稳定可靠运行的经济而有效的手段(叶季蕾,薛金花,王伟,等.储能技术在电力系统中的应用现状与前景:中国电力,2014)。
目前国内外大规模储能装置的成本过高限制了储能技术的发展与应用,各种储能系统的协调优化技术都需要有新的突破(艾欣,董春发,储能技术在新能源电力系统中的研究综述:现代电力,2015)。
储能装置是一个复杂的通讯网络系统,目前其控制器通常采用传统的变流器控制板来实现。
传统的变流器控制板运行效率低,可靠性差且运用不够灵活,不能满足储能装置的通讯网络需求(仇志凌,基于LCL 滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究:浙江大学,2009)。
为进一步改善储能装置的控制系统,本文提出了一种基于DSP 与CPLD 的储能装置协调控制器,响应速度快、可靠性高、且具有动态调节的能力,解决了传统储能装置控制板运行效率低、可靠性差的问题。
采用具有快速响应和动态调节能力的储能技术能够有效提高新能源电力系统的稳定性。
2.系统功能及结构本系统主要完成BMS 信息的采集及处理、装置进线侧电压电流信息的采集及处理、系统级的功率分配及策略控制、底层模块的开出控制、电池开关位置和交流侧开关位置等开入信息的采集以及同基于DSP与CPLD的协调控制系统设计许继电源有限公司 赵瑞霞 刘建鹏 吴道阳河南卷烟工业烟草薄片有限公司 吕新亮许继电源有限公司 胡占磊 王聪慧 王 锐上级监控和本地监控的通讯功能,以实现对储能监控系统和BMS 、储能变流模块的协调控制。
CPLD在DSP系统中的应用设计
CPLD在DSP系统中的应用设计摘要:以Altera公司MAX700旧系列为代表,介绍了CPLD在DSP系统中的应用摘要:实例。
该方案具有一定的普遍适用性。
关键词:RESET BOOT HPI CPLD的延时 时序关键词:DSP的速度较快,要求译码的速度也必须较快。
利用小规模逻辑器件译码的方式已不能满足DSP系统的要求。
同时,DSP系统中经常需要外部快速部件的配合,这些部件往往是专门的电路,可由可编程器件实现。
CPLD的时序严格、速度较快、可编程性好,非常适合于实现译码和专门电路。
本文以MAX7000系列为例,具体介绍其在以TI公司的TMS320C6202为平台的网络摄像机系统中的应用。
1 CPLD在DSP系统中的功能介绍系统中的功能介绍1.1 DSP系统简介本文所论述的编码器系统是基于DSP的MPEG-4压缩编码器的,主要由前端视频采集、数据预处理以及MPEG-4视频压缩编码三部分组成。
基于DSP的MPEG-4编解码器由于其所选用的DSP运算能力强、编程灵活,且实现不同的图像编码算法时只需对DSP内部的程序进行改写便可实现诸如MPEG、H.263等多种图像编码,因而具有良好的应用情景。
CPLD芯片对整个编码器起着逻辑控制作用,系统结构如图1所示。
1.2 CPLD在系统中的功能要求1.2.1 产生复位信号系统上电时,CPLD产生复位信号,使整个系统中的FPGA和DSP模块复位,进入初始状态;系统上电后,数据采集模块自动启动。
系统内共使用三种电源:5V、3.3V、1.8V。
其中,5V电源由供电电源接人,3.3V、1.8V电源由TPS56300(TI产品)提供。
采用TPS3307(TI产品)为系统提供电源管理,该芯片可同时管理三种电源。
当监测到电源电压低于一定值时,产生复位信号。
TPS3307在其自身电源电压大于1V的情况下即可以输出复位信号。
当系统出现错误时,可以采用手工方式复位。
复位信号产生原理图如图2所示。
dsp与cpld综合课程设计
dsp与cpld综合课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解DSP与CPLD的基本概念、原理及其在数字信号处理中的应用。
2. 掌握DSP与CPLD的硬件描述语言和编程方法。
3. 学习DSP与CPLD的接口技术,了解其在实际系统设计中的应用。
技能目标:1. 培养学生运用DSP与CPLD进行数字信号处理的能力,能独立完成简单的数字信号处理算法设计。
2. 提高学生使用硬件描述语言进行程序编写和调试的能力。
3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字信号处理和电子设计的兴趣,激发创新意识。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力,能在团队项目中发挥积极作用。
3. 培养学生严谨、务实的科学态度,遵循工程规范,养成良好的工程素养。
课程性质:本课程为电子技术领域的一门实践性课程,结合理论教学与实际操作,培养学生掌握DSP与CPLD技术。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,对数字信号处理有一定了解,但编程和实际操作能力有待提高。
教学要求:结合课程性质、学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手能力培养,提高学生的实际应用能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字信号处理基础:复习数字信号处理的基本概念、算法和实现方法,重点掌握离散傅里叶变换、快速傅里叶变换等基本理论。
教材章节:第一章 数字信号处理基础2. DSP与CPLD硬件平台介绍:介绍DSP与CPLD的硬件结构、性能特点和应用领域。
教材章节:第二章 DSP与CPLD硬件平台3. 硬件描述语言编程:学习硬件描述语言(如VHDL、Verilog等)的基本语法和编程方法,掌握程序编写、仿真和调试技巧。
教材章节:第三章 硬件描述语言编程4. DSP与CPLD接口技术:学习DSP与CPLD之间的接口原理和设计方法,了解常用接口技术及其在实际系统中的应用。
教材章节:第四章 DSP与CPLD接口技术5. 数字信号处理算法实现:结合实际应用,运用DSP与CPLD实现数字滤波器、快速傅里叶变换等算法。
基于DSP和CPLD的运动控制器简化设计与应用
基 于DS 和 CP D的运 动 控 制 器 简化 设 计 与 应 用 P L
何 林 , 宪翠 , 孟 董 砚 , 高 洁
( 河北 工 业大 学 电气 与 自动化 学 院 , 津 3 0 3 ) 天 0 1 0
Absr c A meh d s e i n d f r h mut-un to d a o l x mo in c ntolr, b s d n t e DS t a t: to i d sg e o te li f ci n mo ulr c mp e to o r le a e o h P I / O s a e p c a d CPL n D.Usng t e rc d i h i h lO s a e o P n h o ru o i c pa iiis f p c f DS a d t e p wef ll gc a blte o CPLD ,t e r u e f t e DS bu a h e s o P s e n h b a hiv d e c e e .Co mpa e wih he r d to a moin o to lr t e i lfe moi n o r le sg iia ty e c s oh rd t t ta ii n l t c n rle , h smp i d o i to c ntol r i nfc n l rdu e b t t r wa e r s u c s a d t o he had r e o r e n he c mplxt ft to o tol r ti ra est e fe i iiy,r la iiy a e s tlt f e i o he mo in c nr le .I nce s h lx blt y e ib l nd v r aii o t y
cpld在dsp系统中的应用设计(精)
CPLD在DSP系统中的应用设计摘要:以Altera公司MAX700旧系列为代表,介绍了CPLD在DSP系统中的应用实例。
该方案具有一定的普遍适用性。
关键词:RESET BOOT HPI CPLD的延时时序DSP的速度较快,要求译码的速度也必须较快。
利用小规模逻辑器件译码的方式已不能满足DSP系统的要求。
同时,DSP系统中经常需要外部快速部件的配合,这些部件往往是专门的电路,可由可编程器件实现。
CPLD的时序严格、速度较快、可编程性好,非常适合于实现译码和专门电路。
本文以MAX7000系列为例,具体介绍其在以TI公司的TMS320C6202为平台的网络摄像机系统中的应用。
1 CPLD在DSP系统中的功能介绍1.1 DSP系统简介本文所论述的编码器系统是基于DSP的MPEG-4压缩编码器的,主要由前端视频采集、数据预处理以及MPEG-4视频压缩编码三部分组成。
基于DSP的MPEG-4编解码器由于其所选用的DSP运算能力强、编程灵活,且实现不同的图像编码算法时只需对DSP内部的程序进行改写便可实现诸如MPEG、H.263等多种图像编码,因而具有良好的应用情景。
CPLD芯片对整个编码器起着逻辑控制作用,系统结构如图1所示。
1.2 CPLD在系统中的功能要求1.2.1 产生复位信号系统上电时,CPLD产生复位信号,使整个系统中的FPGA和DSP模块复位,进入初始状态;系统上电后,数据采集模块自动启动。
系统内共使用三种电源:5V、3.3V、1.8V。
其中,5V电源由供电电源接人,3.3V、1.8V电源由TPS56300(TI产品)提供。
采用TPS3307(TI产品)为系统提供电源管理,该芯片可同时管理三种电源。
当监测到电源电压低于一定值时,产生复位信号。
TPS3307在其自身电源电压大于1V的情况下即可以输出复位信号。
当系统出现错误时,可以采用手工方式复位。
复位信号产生原理图如图2所示。
其中,RST#为整个系统的复位信号,由MAX7000输出。
基于CPLD的DSP系统人机接口模块设计
基于CL 的DP PD S 系统人机接I模块设计 Z l
Hu n Ma hn n e fc sg a e PL ma — c ieIt ra eDe inB s donC D
摘 要: 介绍 了一种基于C L P D的T 3 0 F 4 7 MS 2L 20 A型 DS P在人机接 口模 块中的应 用,以C L P D为桥 梁,实现 了快速 D P S
N7L C 2 5 这个芯片的数据 或 , 5×1 的一组像素点 S 4 V 4 4A芯片 , 实现的 , 这对于高速数据处理的D P S 来 是 由5×7 5×8
在 I 每 每 说 是 无法 接 受 的 ,我 们 设 计 的 主 要 用 阵 排 列 而 成 的 。 组 为 一位 , 位 间有 传 输 方 向是 双 向 的 , 引 脚 D R的 作用
最 擦 0 0 领域和实时测控方 面有非常广泛 的应 边 界 扫 描 ; 小 编程 / 除 周 期 为 10 0 用, 目前 的 C L P D普 遍 基 于 E P OMT 次 。 2R l l
CL P D硬件结构设计如图所示
CL P D的 设 计主 要 是 利 用 C L P D对
Fah l 电可擦除技术 , s 可实现 10 以上 次 0
擦 写 循环 。
其 中 DS ( g a Sg aPo esr 键盘 、液 晶和各种状态指示灯 进行 控 PDitl i l rcs ) i n o 与 CL P D的连接是通过 DS P的外部存 制。 由于 T 3 0 F 47 MS 2 L 2 0 A的 I / O管脚
和 慢 速 器 件 的接 口模 块 设 计 ,并 给 出 了 D P与人 机接 口模 块 通 过 C L S P D接 口的硬 件 原 理 图 。
基于DSP CPLD可重构数控系统的设计
基于DSP+CPLD可重构数控系统的设计1、前言随着计算机技术的高速发展,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式,其核心思想之一是柔性化制造,制造系统能够随着加工条件的变化动态调整。
目前,各类MCU 快速发展,它们不仅运算速度快、价格便宜、种类繁多,而目不同M CU 针对不同的应用在其片上集成了专用控制电路,满足了不同的应用需求还提高了电路的安全性和稳定性。
综合上述的分析与论证,本文设计了一种基于DSP+CPLD 现场可编程门阵列器件的可重构数控系统。
2、硬件设计本运动控制卡是以PC 机作为主机的运动控制卡,选用DSP作为核心微处理器,卡上集成编码器信号采集和处理电路,D/A输出电路,扩展存储器电路和PC-DSP通讯电路。
PC机把粗处理的数据通过DSP-PC 通讯接口传递给运动控制系统,DSP通过对光电编码器反馈信号处理电路的结果分析,计算出与给定位置的误差值,再通过软件位置调节器获得位置控制量,计算出运动速度控制量,产生的输出信号经D/A 转换将模拟电压量送给伺服放大器,通过对伺服电机的控制实现对位置的闭环控制。
系统的结构框图如图 1 所示。
选用美国TI公司的16位定点DSP TMS320LF2407A作为本运动控制器的核心处理器,地址译码、时序逻辑、编码器信号处理电路用CPLD来完成,用PCI 接口芯片实现双口RAM与PC 机的通讯,双口RAM用来存储和缓冲DSP与PC 机间的通讯数据,SRAM 用来存储运动控制器运行时的程序和数据。
(1).DSP外部中断接口处理对于数控机床来说,由于受工作行程等各方面的限制,在其超过控制范围时,引入包括限位中断和编码器INDEX 信号中断。
每个控制轴有正反方向的两个限位开关,产生两个限位信号,4 个轴共8 个限位信号:LIMA+, LIMA -、LIMB +, LIMB -、LIMC +, LIMC-,LIMD+, LIMD -其中“+”表示正限位,“-”表示负限位。
基于CPLD的DSP接口扩展板子设计
基于CPLD的DSP接口扩展板子设计作者:杜培来源:《环球市场》2019年第23期摘要:DSP芯片的高速运算能力使其拥有强大的数据处理功能,现已广泛的运用于现实生活的众多领域,需要与多种外设协同工作。
但其自身的接口数量有限,片上资源还应用于核心的运算功能,因此需要外部扩展模块进行DSP的接口扩展。
CPLD具有高速,高集成度和可编程性的特点,控制能力强,因此本设计选择了CPLD作为接口扩展的控制和协调模块。
关键词:DSP;CPLD;接口扩展一、概述DSP芯片是专门应对数字信号处理而制作的一种特殊的芯片,具有运算速度快、使用灵活、便于嵌入式应用等特点,现在已经成为数字信号处理系统中使用的主要处理器。
DSP通常采用程序总线和数据总线分开的哈佛结构。
这种结构允许同时访问数据和指令,比采用冯诺伊曼结构的传统处理器拥有更快的处理速度。
但是和DSP处理器相配套的外设部件却没有那么高的运算速度,而且随着产品多功能的发展,需要和DSP芯片相连接的外设越来越多,与之对应的接口数量却十分有限,因此需要实现DSP的多外设扩展。
CPLD(英文全称是Complex ProgrammableLogic Device),即复杂可编程逻辑器件,拥有强大的逻辑控制功能和可编程性,在数字处理领域应用越来越广。
与之配套的应用软件开发的也很完善,使之使用起来更加方便快捷。
CPLD近些年来发展十分迅速,性价比越来越高。
结合DSP的特点,CPLD非常适用于DSP的外设接口扩展。
二、总体设计两种核心部件的拥有不同特点:DSP软件控制的灵活性和运算能力强;CPLD硬件上高速,高集成度和可编程性,控制能力强。
为了使DSP和CPLD都能充分发挥各自的长处,采用对CPLD进行逻辑编程,来增加DSP芯片的外设接口数量的方式,来提高整个板子的资源利用。
整个板子的正常运行主要依靠CPLD的地址分配和逻辑控制来实现,CPLD在整个板子中充当了DSP和外围设备之间的接口角色。
基于DSP和CPLD的小型无人机飞控计算机设计
基于DSP和CPLD的小型无人机飞控计算机设计
0 引言
小型无人机在现代军事和民用领域的应用已越来越广泛。
在经历了早期的遥控飞行后,目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。
导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求;随着小型无人机执行任务复杂程度的增加,对飞控计算机运算速度的要求也更高;而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。
高精度不仅要求计算机的控制精度高,而且要求能够运行复杂的控制算法,小型化则要求无人机的体积小,机动性好,进而要求控制计算机的体积越小越好。
1 概述
目前,随着微电子技术的飞速发展,市场上出现了众多功能强大,功耗、体积大大缩小的集成电路。
芯片制造工艺的进步,像ARM,DSP等集成众多外围电路的CPU芯片以及EPLD,FPGA等大规模逻辑器件也已经出现,其性能比以前的芯片增强,外部电路也大为精简。
其中,数字信号处理器(DSP)以强大的指令系统、接口功能以及友好的开发环境显示出功能完善,速度快,开发方便等优势,能够有效解决小型飞控计算机中高速与微型。
基于CPLD的DSP人机接口模块设计
基于CPLD的DSP人机接口模块设计CPLD(Complex programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)是在传统的PAL、GAL 基础上发展而来的,具有多种工作方式和高集成、高速、高可靠性等明显的特点。
在超高速领域和实时测控方面有非常广泛的应用,日前的CPLD 普遍基于E2PROM 和Flash 电可擦除技术,可实现100 次以上擦写循环。
CPLD 选择及其扩展模块的设计由于TMS320LF2407A 是3.3v 电平供电的,所以CPLD 我们也选择3.3v 电平供电的XL 型号。
XC95144XL 是Xilinx 公司XC9500 系列的一种。
它的性能指标为;IO 口可配置为3.3v 或5v 操作。
所有输出都提供24mA 驱动能力;XC295144XL 有100 个宏单元、3200 个可用门和144 个寄存器;实现在系统编程,所有器件都支持IEEE1149(JTAG)边界扫描,最小编程/擦除周期为10000 次。
其中,DSP(Digital Signal Processor)与CPLD 的连接是通过DSP 的外部存储器接口实现的。
我们通过/IS 管脚将其扩展到外部I/O 空间,数据总线的高8 位和地址总线的低8 位与CPLD 相连,并且我们将DSP 的CLKOUT 引脚与CPLD 的IO/GCK2 连接,为CPLD 提供时钟源,由干CLKOUT 输出的频率非常高,所以DSP 与CPLD 的连线应该尽量短,而且要做一些抗干扰的处理,XINT2 是DSP 的中断引脚,它的作用是当CPLD 确定键盘按键的数值后,利用中断将键值传送到DSP 中。
CPLD 硬件结构设计如CPLD 的设计主要是利用CPLD 对键盘、液晶和各种状态指示灯进行控制。
由于TMS320LF2407A 的I/O 管脚和各种特殊功能是复用的,如果将键盘、。
CPLD的DSP多SPI端口通信设计
CPLD的DSP多SPI端口通信设计本文介绍一种采用运动控制专用DSP 芯片DSP56F801 设计的超声波电机运动控制装置。
由于该超声波电机需要采用两相四路对称PWM 信号来实现驱动控制,而DSP 芯片无法直接产生所需PWM 信号,采用软件方法又会占用大量的DSP 计算时间,于是设计了基于可编程逻辑器件(CPLD)的对称PWM 信号发生器。
该信号发生器在DSP 的控制下,可以实现输出两相PWM 控制信号的占空比及相位差调节;同时采用具有SPI 接口的可编程振荡器LTC6903,实现在DSP 控制下的PWM 控制信号频率调节。
由此可见,为了实现DSP 对PWM 控制信号占空比、相位差及频率的控制,需要采用适当的通信方式实现DSP与CPLD 及LTC6903 之间的控制信息传递。
DSP56F801 芯片具有一个SPI 通信端口。
本文在分析SPI 数据传输时序关系的基础上,设计并实现了基于CPLD 的多SPI 接口通信。
1 工作原理SPI 是一个同步协议接口,所有的传输都参照一个共同的时钟。
在同一个SPI 端口可以实现一个主机芯片与多个从机芯片的相连,这时主机通过触发从设备的片选输入引脚来选择从设备,没有被选中的从设备将不参与SPI 传输。
SPI 主使用4 个信号:主机输出/从机输入(MOSI)、主机输入/从机输出(MISO)、串行时钟信号SCLK 和外设芯片选择信号(SS)。
主机和外设都包含一个串行移位寄存器,主机通过向它的SPI 串行移位寄存器写入一个字节来发起一次传输。
寄存器是通过MOSI 引脚将字节传送给从设备,从设备也将自己移位寄存器中的内容通过MISO 信号线返回给主机。
这样,两个移位寄存器中的内容就被交换了。
外设的写操作和读操作是同步完成的,因此SPI 成为一个很有效的串行通信协议。
SPI 端口的通信网络结构框。
应用CPLD和DSP的人机接口模块设计
应用CPLD和DSP的人机接口模块设计
冯志强
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】介绍一种基于CPLD和TMS320LF2407A型DSP的人机接口模块应用系统,这种系统在新型路面剪切实验机上得到了较好的应用,能够很好地实现数据采集、电动机调速等目的.以CPLD为桥梁,实现快速DSP和慢速外设的接口模块设计,并给出其硬件电路原理图.
【总页数】3页(P103-105)
【作者】冯志强
【作者单位】大连理工大学机械工程学院现代制造所,大连,116023
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.基于CPLD和DSP的雷达信号数字采集接口模块设计 [J], 罗军;孙海善;魏家祥;曾浩
2.基于CPLD的DSP系统人机接口模块设计 [J], 冯志强
3.基于CPLD的DSP系统人机接口模块设计 [J], 冯志强
4.基于DSP和CPLD的液晶模块的设计 [J], 薛红娟;江海河;张飞军
5.TMS320C54XX系列DSP人机接口模块设计与实现 [J], 杨明远;何颖
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最新-CPLD在DSP系统中的应用设计 精品
CPLD在DSP系统中的应用设计摘要以公司700旧系列为代表,介绍了在系统中的应用实例。
该方案具有一定的普遍适用性。
关键词的延时时序的速度较快,要求译码的速度也必须较快。
利用小规模逻辑器件译码的方式已不能满足系统的要求。
同时,系统中经常需要外部快速部件的配合,这些部件往往是专门的电路,可由可编程器件实现。
的时序严格、速度较快、可编程性好,非常适合于实现译码和专门电路。
本文以7000系列为例,具体介绍其在以公司的3206202为平台的网络摄像机系统中的应用。
范文先生网收集整理1在系统中的功能介绍1.1系统简介本文所论述的编码器系统是基于的-4压缩编码器的,主要由前端视频采集、数据预处理以及-4视频压缩编码三部分组成。
基于的-4编解码器由于其所选用的运算能力强、编程灵活,且实现不同的图像编码算法时只需对内部的程序进行改写便可实现诸如、.263等多种图像编码,因而具有良好的应用情景。
芯片对整个编码器起着逻辑控制作用,系统结构如图1所示。
1.2在系统中的功能要求1.2.1产生复位信号系统上电时,产生复位信号,使整个系统中的和模块复位,进入初始状态;系统上电后,数据采集模块自动启动。
系统内共使用三种电源5、3.3、1.8。
其中,5电源由供电电源接人,3.3、1.8电源由56300产品提供。
采用3307产品为系统提供电源管理,该芯片可同时管理三种电源。
当监测到电源电压低于一定值时,产生复位信号。
3307在其自身电源电压大于1的情况下即可以输出复位信号。
复位信号产生原理图如图2所示。
其中,#为整个系统的复位信号,由7000输出。
_#为手动复位信号,由按键接人7000,经7000去抖动后输出给3307。
_#为电源管理芯片3307产生的复位信号包括手动复位和电源监控功能。
1.2.2模式的实现系统复位后,需要进行自举。
在复位信号为低期间,[40]管脚上的设置值被锁存,决定芯片的存储器映射方式以及自举模式。
但3206202没有专门的管脚作为[40]输入管脚,而是将扩展总线的[40]映射为[40],利用上拉/下拉电阻在复位时进行芯片启动模式设置。
CPLD在的dsp系统中的应用设计
2.!,-54%-5- 没 有 专 门 的 管 脚 作 为 =FF2.F7/ G1H 5I 输 入 管 脚 ! 而 是 将 扩 展 总 线 的 <7 G1H5I 映
射 为 =FF2.F7/ G1H5IE 利 用 上 拉 J 下 拉 电 阻 在 复 位时进行芯片启动模式设置" 总线上的其它位
!""#$$$"
因 为 =>? 自 举 有 特 定 的 时 间 要 求 ! 在 复 位 信 号 结 束 后 ! 配 置 管 脚 的 值 必 须 至 少 保 持 @A-, " 通 过 对 复 位 信 号 作 一 定 的 延 时 ! 可 以 满 足 要 求 " 采 用 B?C= 将 信 号 作 一 定的延时!并不能简单 地在信 号后 串接一 些非 门或 其它 门 电 路 !因 为 开 发 软 件 在 综 合 设 计 时 会 将 这 些 门 作 为 冗 余逻 辑处 理!达不 到延 时 的 效 果 " 所 以 采 用 高 频 时 钟 驱 动一移位寄存器! 对 移位寄 存器 进行正 确的 设置 后 !输 出即为延时后的数据" 语句如下$ +(D+E,F 13),%/*% %G(H)I2@ J ;; 采 用 /,3 的 G(H)I2 0 "##KL9
!’(’, -#. 口 接 口 逻 辑 实 现 .*/+0 1 压 缩 编 码 器 压 缩 后 的 数 据 ! 通 过 网 络 传 输
控制模块传输到网络上去! 从而实现网络实时图像传 输 " 而 7!* 与 网 络 传 输 模 块 & .4)C-#- ’ 通 过 A*? 口 连 接 " 其 接 口 逻 辑 由 4*67 完 成 " 硬 件 连 线 图 如 图 , 所 示 " 根 据 系 统 的 逻 辑 要 求 以 及 实 际 的 仿 真 结 果 ! 4*67 选 用 /*.#$-D!64D1 " 该 芯 片 共 有 -C55 门 ! $-D 个 宏 单
基于DSP与CPLD的I2C总线接口的设计与实现
基于DSP与CPLD的I2C总线接口的设计与实现带有I2C总线接口的器件可以十分方便地将一个或多个单片机及外围器件组成单片机系统。
尽管这种总线结构没有并行总线那样大的吞吐能力,但由于连接线和连接引脚少,因此其构成的系统价格低、器件间总线连接简单、结构紧凑,而且在总线上增加器件不影响系统的正常工作,系统修改和可扩展性好。
即使有不同时钟速度的器件连接到总线上,也能很方便地确定总线的时钟。
如今,为了提高系统的数据处理精度和处理速度,在家用电器、通讯设备及各类电子产品中已广泛应用DSP芯片。
但大多数的尚未提供I2C总线接口,本文将介绍一种基于CPLD的已实现的高速DSP的I2C总线接口方案。
1I2C通信协议I2C总线是一种用于IC器件之间的二线制总线。
它通过SDA(串行数据线)及SCL(串行同步时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息,通过软件寻址实现片选,减少了器件片选线的连接。
CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线,还可对该单元的工作状况进行检测,从而实现对硬件系统的扩展与控制。
I2C总线接口电路结构如图1所示,I2C总线时序图如图2所示。
600)this.style.width=‘600px’;”border=0>600)this.style.width=‘600px’;”border=0>I2C总线根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送主或接收从方式。
总线上主和从即发送和接收的关系不是一成不变的,而是取决于数据传送的方向。
SDA和SCL均为双向I/O线,通过上拉电阻接正电源。
当总线空闲时,两根线都是高电平。
连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路的,以具有?quot;与”功能。
I2C总线的数据传送速率在标准工作方式下为100kbit/s,在快速方式下,最高传送速率可达。
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仪器仪表/检测/监控现代制造工程2007年第2期应用CPLD和DSP的人机接口模块设计冯志强(大连理工大学机械工程学院现代制造所,大连116023)摘要:介绍一种基于CPL D和T MS320LF2407A型DSP的人机接口模块应用系统,这种系统在新型路面剪切实验机上得到了较好的应用,能够很好地实现数据采集、电动机调速等目的。
以CPLD为桥梁,实现快速DSP和慢速外设的接口模块设计,并给出其硬件电路原理图。
关键词:DSP;人机接口;CPL D中图分类号:TP274文献标识码:B文章编号:1671)3133(2007)02)0103)03The design abou t hum an co m pu ter i n ter fa ce m odu leba sed on th e CPLD and DSPFeng Zhi2qiang(Institute ofAdvanced m anuf acturi n g Technology,School ofMechanical&Engi n eeringof Da li a n Un i v ersity of Technol o gy,D alian116023,C HN)Abstr ac t:P resents a hu m an co mpu ter interface m o dule desig n based on t he CPLD and DSP,t h i s syste m have ach ieved good per2 for m ance i n t he ne w pattern road d i rect shear machine,it can easil y get the a i m for data acqu ire and m otor ti m i ng.W it h the CPL D as a bri dge,it ach i eves t he i nte rface m o dule be t w een t he fast DSP and sl o w per i phera l equ i p m ents,and then i ntroduces its hard2 ware circu it sche m atic.K ey word s:DSP;H u m an co mpu ter i nterface;CPL D0引言路面剪切实验机是用于测量路面结构层与路面层之间剪切力的一种试验仪器,市面已有的成熟产品,大多以单片机为控制核心器件,无法实现精确测量的目的。
DS P作为新型控制器,早已有很多成熟的应用,尤其是其中的L F2407A特别适合电动机控制并能实现数据采集等功能。
数字信号处理器(D i g ital Signal Processor,DS P)是一种具有特殊结构的微处理器。
DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,采用多级流水线操作,提供特殊的DSP指令,用来快速实现各种数字信号处理算法。
T MS320L F2407A(以下简称2407A)是美国德州仪器(TI)公司生产的一款应用于控制领域的高性能定点DSP芯片,是T I2000系列DSP中应用较成熟的一款,内核为16位的定点DSP CPU,具有低成本、低功耗、高速运算能力,采用高性能静态C MOS技术,供电电压为313V,指令周期可达25ns,片内集成了多种外设模块及存储器,构成了真正的单芯片控制器,具有很高的性价比。
在工业自动化领域已经得到了广泛的应用,如电动机数字化控制、测控仪表、运动控制。
复杂可编程逻辑器件(Co mplex Pr ogre mmable Log2 ic Device,CPL D)是在传统的P AL、G AL基础上发展而来的,具有多种工作方式高度集成、高速、高可靠性等明显的特点,在超高速领域和实时测控方面有非常广泛的应用。
用户可以根据自己需要,设计构造其逻辑功能,实现硬件设计的软件化。
CPLD具有丰富的可编程I/O引脚,具有在系统可编程、使用方便灵活的特点。
近年来,CPLD器件成本不断下降,集成密度、速度和性能大幅度提高,一个芯片就可以实现一个复杂的数字电路系统,再加上使用方便的开发工具,使用CPLD器件可以极大地缩短产品开发周期,给设计、修改带来很大方便。
1CPLD的选择及其扩展模块的设计CPL D的设计主要是利用CPL D对键盘、液晶和各种状态指示灯进行控制。
由于T MS320LF2407A的I/103现代制造工程2007年第2期仪器仪表/检测/监控O 管脚和各种特殊功能是复用的,如果将键盘、LCD 显示以及各种状态指示灯直接和DSP 相连,这将造成它的极大浪费,所以本文在它们中间用CPL D 作为桥梁。
另一原因是键盘和LCD 显示是在一个相对较低的速度下实现的,这对于高速数据处理的DSP 来说是无法接受的,本文设计的主要用意是:对于LCD 显示,将DSP 中的数据发送到CPL D ,然后DSP 去做其他的事情,而后续显示的任务由CPL D 完成,CPL D 将在LCD 允许的速度下对其进行操作即可达到显示目的。
对于键盘,在完成键盘的各种处理后通过中断来通知DSP ,然后DSP 进行取数操作,这样并不会影响到整个系统的运行速度。
由于T MS320LF2407A 是313V 电平供电的,所以CPL D 也选择313V 电平供电的XL 型号。
XC95144XL 是X ili n x 公司XC9500系列的一种,性能指标为:I/O 口可配置为313V 或5V 操作;所有输出都提供24mA 驱动能力;XC95144XL 有100个宏单元、3200个可用门和144个寄存器;实现在系统编程,所有器件都支持I EEE1149(JT AG )边界扫描;最小编程/擦除周期为10000次。
其中,DSP 与CPLD 的连接是通过DSP 的外部存储器接口实现的。
通过/I S 管脚将其扩展到外部I/O 空间,数据总线的高8位和地址总线的低8位与CPL D 相连,并且将DSP 的CL KO UT 引脚与CPLD 的I O /GC K 2连接,为CPL D 提供时钟源,由于CL KOUT 输出的频率非常高,所以DSP 与CPL D 的连线应该尽量短,而且要做一些抗干扰的处理,X I N T2是DSP 的中断引脚,它的作用是当CPL D 确定键盘按键的数值后,利用中断将键值传送到DS P 中。
CPL D 硬件结构设计如图1所示。
图1 CPL D 硬件电路原理2 液晶显示模块的硬件设计由于LCD 具有低功耗、体积小、质量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点,它广泛用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。
对于数据采集系统,液晶显示模块的主要功能是显示系统的采样速率及试样所受的应力值。
为了解决快速DSP 和慢速外设之间接口的问题,根据上述分析系统采用了以CPLD 为桥梁的液晶显示模块。
211 液晶显示模块的选择1)数显液晶模块:这是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件,只能显示数字和一些标识符号。
2)液晶点阵字符模块:它由点阵字符液晶显示器和专用的行列驱动器及必要的连接件、结构件装配而成,可以显示数字和西文字符,一般本身具有字符发生器。
这种模块的点阵排列是由5@7或5@8,5@1的一组像素点阵排列而成的。
每组为一位,每位间有一点间隔,每行间也有一点的间隔,所以不能显示图形。
直剪仪数据采集系统的显示特点是不仅能显示模拟拉剪的过程,也要能显示中文、西文操作菜单和各种测量数据,所以以上两种液晶显示模块均不符合本仪器的显示要求。
本文选用的是大连东福的ED M240128F 点阵图形LCD 。
它的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能,显示驱动所需的参数如占空比系数,驱动传输的字节数/行以及字符的字体选择等均由引脚电平设置,这样初始化在通电时就已经基本设置完成,软件操作的主要精力就可以全部用于显示画面的设计上,可以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式进行显示,以及文本方式下的特征显示,还可以实现图形拷贝操作。
它采用T6963C 内核控制器,图2所示为液晶显示模块硬件设计的原理图。
图2 液晶显示模块的硬件设计原理212 电平转换芯片的选择CPL D 为313V 的器件,而L CD 是5V 的器件,为了CPLD 和L CD 之间的电平匹配,需要借助电平转换芯片来完成从313V 到5V 之间的相互转换。
选择的电平转换芯片是TI 公司的S N74L VC4245A 芯片,这个芯片的数据传输方向是双向的,在引脚D I R 的作用下,既可以实现从313V 向5V 转换,也可以实现从5V104仪器仪表/检测/监控现代制造工程2007年第2期图3 键盘的硬件原理图向313V 转换。
为了液晶模块能够正确地工作,液晶需要通电复位。
本设计中采用的字体是8@8点,所以在硬件电路设计时将FS 引脚拉低。
在硬件设计时,需要注意的问题:1)在VDD 对地(VSS)间接011L F 左右电容去耦,接10L F 或20L F 电容滤波;2)模块的复位脚/RST 接一个复位电路,而且也将/RST 与CPLD 相连,这样也可以利用DSP 对其进行复位,使得可以是液晶进行定时刷新,预防一些其他干扰;3)在做实验时,FG (铁框地线)不能悬空,暂时与数字地连接。
3 键盘的硬件设计键盘在信号采集系统中是一个关键部件,它能向系统输入数据、传送命令等功能,是人工干预系统的主要手段,本系统所用键盘是4@4矩阵式键盘。
16个键盘有0~9数字键,上翻、下翻键,编程键,输入键,擦除键,点号键等。
键盘的行线和列线分别连接CPLD 的一个I/O 引脚。
键盘的行线上有一个217k 8的上拉电阻将行线所连接的CPL D 的I/O 引脚上拉直高电平。
图3所示为键盘设计的硬件原理图。
键盘工作原理:按键设置在行、列线交点上,行、列线分别连接到按键开关的两端。
行线通过上拉电阻接到313V 上。
平时无按键动作时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,行线的电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
列线电平如果为低,则行线电平亦为低;列线电平如果为高,则行线电平亦为高。
这一点是识别矩阵键盘按键是否按下的关键所在。
由于矩阵键盘中行、列线为多键共用,各按键均影响该键所在行和列的电平。
因此各按键彼此将互相影响,所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理,才能确定闭合键的位置。
4 结语本文简单介绍T116位控制器DSP 与液晶显示模块及键盘模块之间的接口方案,利用CPLD 来进行逻辑转换和控制;提供一种高速器件和慢速接口直接的连接方法,通过这个接口方案研究,为以后系统的开发提供一种新的思路。