基于DSP的时钟系统设计策画
DSP硬件系统的基本设计中时钟电路的设计Word版
一个完整的DSP系统通常是由DSP芯片和其他相应的外围器件构成。
DSP硬件系统主要包括电源电路、复位电路、时钟电路等。
DSP的时钟电路用来为TMS320C54x芯片提供时钟信号，由一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成，可通过晶振或外部的时钟驱动。
以下我们将着重讨论DSP硬件系统的基本设计中时钟电路的设计。
关键字TMS320C54x 时钟产生器软件可编程PLL绪论 (I)第一章时钟产生器 (1)第二章软件可编程PLL (2)第一节软件配置PLL介绍 (2)一时钟模式介绍 (2)二时钟模式设置 (3)第二节程序 (7)一倍频模式向倍频模式的切换 (7)二倍频模式向分频模式的切换 (8)三分频模式向倍频模式的切换 (8)四分频模式向分频模式的切换 (9)第三章心得体会 (11)第四章参考文献 (12)TMS320C54XX1X2\CLKIN4 1 3 2VddTSM320C54XX1X2\CLKINC1C2晶体外部晶振第二章软件可编程PLL第一节软件配置PLL介绍软件可编程PLL的特点是有高度的灵活性，它包括一个用来提供各种时钟乘数因子的时钟标定位、直接开放和禁止PLL的功能和一个PLL锁存定时器，该锁存定时器可以延迟期间PLL时钟模式的切换直到所存操作完成为止。
一时钟模式介绍带有内部的软件可编程PLL的期间可以设置为下面两种时钟模式：PLL模式：输入时钟（CLKIN）乘以31个可能的因子中的一个因子，这些因子取值范围为0.25~15，他们可以通过PLL电路获取。
DIV（分频器）模式：输入时钟（CLKIN）处以2或4.当用DIV模式时，所有的模拟部分，包括PLL电路，都被禁止以使功耗降到最小。
二时钟模式设置复位操作之后，时钟操作模式立即由3个外部引脚CLKMD1，CLKMD2,CLKMD3的直来确定。
3个CLKMD引脚所对应的模式如表1所示，复位之后，软件可编程PLL可以被变成设置为所需的模式。
下列时钟模式引脚作何可以在复位时开放PLL：C5402中是CLKMD（3-1）=000b 110b.当这些时钟模式引脚被组合式，内部的PLL锁相定时器不再激活，因此，系统必须延迟释放复位以保证PLL锁存时间的延迟得以满足。
DSP实验-时钟设计
DSP 设计报告基于DSP的时钟系统一、方案背景DSP 芯片既具有高速数字信号处理功能,又具有实时性强、功耗低、集成度高等嵌入式微计算机的特点,所以随着科技的发展,DSP 技术在机电控制领域的应用愈加广泛。
LED 可显示字符,且显示清晰美观、功耗低,在电子产品中也广泛应用。
现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。
在一个DSP应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了DSP芯片系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用DSP芯片内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。
本设计主要介绍用DSP芯片内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由TMS320LF2407芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个DSP 电子时钟。
二、系统方案介绍1.本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。
基于DSP芯片的电子钟设计
1、绪论1.1 设计背景在DSP芯片出现之前，数字信号处理只能依靠通用微处理器来完成，由于微处理器芯片速度较低，难以满足高速实时处理的要求。
1965年库利和图基发表了著名的快速傅立叶变换FFT，极大地降低了傅立叶变换的计算量，从而为数字信号的实时处理奠定了算法的基础。
与此同时，伴随集成电路技术的发展，各大集成电路厂商为生产通用DSP芯片做了大量的工作。
1978年AMI公司生产第一片DSP芯片S2811。
1979年美国Intel公司发布了商用可编程DSP器件Intel2920，由于内部没有单周期的硬件乘法器，使芯片的运算速度，数据处理能力和运算精度受到了很大的限制。
运算速度大哟为单指令周期200~250ns，应用范围仅局限于军事或航空领域。
随着时间的推移，许多国际上著名集成电路厂家都相继推出自己的DSP产品。
这个时期的DSP器件在硬件结构上更适合数字信号处理的要求，能进行硬件乘法，硬件FFT变换和单指令滤波处理，其单指令周期为80~100ns，20实际80年代后期，以TI公司的TMS320C30为代表的第三代DSP芯片问世，伴随着运算速度的进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信，计算机领域。
在2000年以后，DSP制造商不仅信号处理能力更加完善，而且是系统开发更加方便，程序编辑更加灵活，功耗进一步降低，成本不断下降。
尤其是各种通用外设集成到片上，大大地提高了数字信号处理能力。
这一时期的DSP运算速度可达到单指令周期10ms左右，可在Windows环境下直接应用C语言编程，使用方便灵活，使DSP芯片不仅在通信，计算机领域得到了广泛的应用，而且逐步渗透到了人们的日常消费领域。
目前DSP芯片的发展非常迅速。
硬件结构方面主要是向多处理器的并行处理结构，便于外部数据交换的串行总线传输，大容量片上RAM和ROM，程序加密，增加IO驱动能力，外围电路内装化，低功耗等方面发展。
软件方面主要是综合平台的完善，使DSP的应用开发更加灵活方便。
关于DSP时钟电路的设计
关于DSP时钟电路的设计时钟电路设计原则：1、系统中要求多个不同频率的时钟信号时，首选可编程时钟芯片，这样有利于时钟信号的同步；2、单一时钟信号时，一般的应用建议选择晶体时钟电路；3、多个同频时钟信号时，可选择有源的晶振作为时钟电路；4、尽量使用DSP片内的PLL，降低片外时钟频率，提高系统的稳定性；5、C6000、C5510、C5409A、C5416、C5420、C5421和C5441等DSP片内无振荡电路，不能用晶体时钟电路；6、VC5401、VC5402、VC5409和F281x等DSP时钟信号的电平为1.8V，建议采用晶体时钟电路；时钟电路主要使用无源晶体与有源晶振两种设计方式。
无源晶体与有源晶振的区别、应用范围及用法：1、无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。
无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。
无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。
建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。
2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。
有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。
相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。
对于时序要求敏感的应用，个人认为还是有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。
基于DSP的电子钟设计
电子信息工程专业项目设计说明书（2011/2012学年第二学期）项目名称：DSP应用系统题目：基于DSP的电子钟设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：设计成绩：1 课程设计目的通过课程设计，使学生综合运用DSP技术课程和其他有关课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高，并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展；初步培养学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法；以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，增强我们的动手能力，为以后学习和工作打下基础。
2 课程设计正文本次课程设计的课题是一个电子时钟设计，采用2812DSP、LED显示模块和相关硬件电路，用DSP相关语言写控制程序，设计一个能够正确显示秒钟的基本DSP应用系统。
2.1 软件系统设计2.1.1主函数流程图如图1所示。
图1主函数流程图2.1.2系统实现代码#include "DSP281x_Device.h" // DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" // DSP281x Examples Include Fileinterrupt void cpu_timer0_isr(void);void Delay(int x);char flag=1;int g_nCount;Uint16 a=0xff00; //十位Uint16 b=0x0000 ; //个位void main(void){g_nCount=0;InitSysCtrl(); //初始化cpu.InitPieCtrl(); //初始化向量表.初始化Pie寄存器.IER = 0x0000; //复位,中断使能寄存器IER,中断标志寄存器IFR.用于将Pie中断服务复位.IFR = 0x0000;InitPieVectTable(); //初始化中断向量表.EALLOW;//关闭寄存器保护，与EDIS配合使用.PieV ectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr; //打开TINT0，地址指针指向前面向向量，前后名字一致.EDIS; //打开寄存器保护.CpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs;CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xffff; //PRD周期寄存器CpuTimer0Regs.TPR.all = 0; //TPR,8位到15位是PSC，0位到7位是TDDR.CpuTimer0Regs.TIM.all = 0; //TIM计数寄存器，存放计数值CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0; //TPR的高16位CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1; //TCR控制寄存器,TSS=1表示关闭定时器，TSS=0时启动CpuTimer0Regs.TCR.bit.SOFT = 1; //SOFT和FREE同时使用，都是1的时候自由运行CpuTimer0Regs.TCR.bit.FREE = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1; //TRB重装载位，=1自动装载周期寄存器的值CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIE = 1; //中断使能计数器，减到0自动为1请求中断.CpuTimer0.InterruptCount = 0; //计数StartCpuTimer0();//执行宏定义，TSS=0时的操作，开始定时器计数IER |= M_INT1;//赋值0X0001PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;//按位操作，7位//打开全局中断EINT; // Enable Global interrupt INTMERTM; // Enable Global realtime interrupt DBGMEALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0000; // Configure MUXs as digital I/Os orGpioMuxRegs.GPBMUX.all=0x0000; // peripheral I/Os//MUX表示工作方式，两种工作方式：外设和I/O，相应位为外设，为0是I/O GpioMuxRegs.GPADIR.all=0xffff; // GPIO PORTs as outputGpioMuxRegs.GPBDIR.all=0x000f; // sets 0~3 bit is output,others is input;GPIO DIR select GPIOs as output //DIR表示方向，输入还是输出管教，相应位为1为输出，为0是输入GpioMuxRegs.GPAQUAL.all=0x0000; // Set GPIO input qualifier valuesGpioMuxRegs.GPBQUAL.all=0x0000;EDIS;while ( 1 ){// GpioDataRegs.GPADA T.bit.GPIOA1=0;GpioDataRegs.GPADA T.all=a;//十位GpioDataRegs.GPBDA T.all=b;//个位if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB8==0){Delay(5);if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB8==0)flag=1;}if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB9==0){Delay(5);if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB9==0)flag=2;}if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB10==0){Delay(5);if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB10==0)flag=3;}if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB11==0){Delay(5);if(GpioDataRegs.GPBDA T.bit.GPIOB11==0)flag=4;}}}interrupt void cpu_timer0_isr(void)//中断先声明后定义{PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1;//中断应答寄存器CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIF = 1;//中断标志位CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1;//重装载位if ( g_nCount==0 ){b++;if(b>0x0009){b=0x0000;a++;}if(a>0xff05){a=0;b=0;}switch(flag){case 0:break;case 1: b--; if(b<=0x0000){b=9;a=a-1;};break;case 2:b++;if(b>0x0009){a=a+1;b=0x0000;};break;case 3:a--; if(a<=0xff00) a=0xff05;break;case 4:a++;if(a>0xff05)a=0xff00;break;}}g_nCount++; g_nCount%=2289;}void Delay(int x)//延时1ms*x{int i,j;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<2275;j++);}2.1.3软件调试软件调试是通过对程序的编译、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。
基于某DSP的无线时钟同步系统设计
华北理工大学轻工学院QINGGONG COLLEGE，NORTH CHINA NIVERSITY OFSCIENCEAND TECHNOLOGY设计说明书课程名称： DSP原理与应用设计题目：基于DSP的无线时钟同步系统设计姓名：学号：专业班级：14物联网1班学院：电气信息学院指导教师：2017年11月28日一、课题来源时钟同步在故障点检修的电力系统，按时间计费的通信系统，高实时性的工业控制系统都起到至关重要的作用。
时钟同步的方法很多，应用最广的当属国际电气和电子工程师协会(IEEE)为时钟同步专门提出的IEEE 1588协议(又称精确时间协议(Precision Time Protocol)。
它是一个能够在控制系统中实现高精度时钟同步的协议，集成了多项技术，能够使时钟系统中各类不同精度、分辨率和稳定性的时钟同步起来。
该协议的应用基于网络，可以在占用最少的网络和局部计算资源的情况下，实现亚微秒级同步精度。
本文设计并实现了一种基于DSP的时钟同步方法，不受网络限制，同步算法直指时钟模块的心脏一一晶振。
由于受温度、湿度、电磁干扰、机械振动与冲击、电源波动等因素的影响，晶振存在标称值与实际值不吻合的现象，从而导致了走时偏差。
本文设计的时钟同步系统有效的修正了走时偏差，并实现时钟同步精度在±4μs级别。
系统的时钟模块的主控制芯片都是采用DSP微处理器C2000系列中的TMS 320F28335双精度浮点型芯片。
F28335是一款高性能芯片，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法，所以对本设计来说非常的适用。
系统采用一个时钟源模块和多个被校钟模块，模块之间实现无线校时通信。
时钟源模块采用20MHz恒温晶振，为了方便对比，三个被校钟模块分别采用lOMHz, 20MHz,26MHz的恒温晶振。
时钟源模块通过无线通信模块定期发送校时信号，被校钟模块根据接收的校时信号，计算跑时误差并采用自适应控制算法实现定时器的时间常数修正，从而达到时钟同步。
基于DSP的液晶显示时钟的设计与实现
第24卷 第5期2009年10月液 晶 与 显 示Chinese Journal of Liquid Crystals and DisplaysVol 124,No 15Oct.,2009文章编号:100722780(2009)0520713205基于DSP 的液晶显示时钟的设计与实现叶 军1,于 霞2(1.青海大学机械系,青海西宁 810016,E 2mail :yejun1991@ ;2.广西工学院机械系,广西柳州 545006)摘 要:通过对DSP 芯片TMS320L F2407A 和液晶模块L CM12864ZK 的分析和研究,利用TMS320L F2407A 的DSP 最小系统板构建了一个时间显示系统,采用L CM12864ZK 液晶模块显示时间,用按键调整时间。
该时钟系统包括硬件电路的实现和系统程序设计两部分。
对液晶显示时钟系统的硬件原理和主程序流程图进行了介绍,并给出了定时器的初始化程序和按照液晶显示模块接口读写时序编写的在DSP 芯片TMS320L F2407A 上的液晶显示初始化程序。
关 键 词:DSP ;TMS320L F2407A ;L CM12864ZK 液晶模块;接口中图分类号:TP334.7;TP36 文献标识码:A 收稿日期:2009202222;修订日期:20092032121 引 言DSP 芯片既具有高速数字信号处理功能,又具有实时性强、功耗低、集成度高等嵌入式微计算机的特点,所以随着科技的发展,DSP 技术在机电控制领域的应用愈加广泛。
L CD 可显示字符、汉字和图形,且显示清晰美观、功耗低,现在已成为电子产品中应用最为广泛的显示方式。
近年来,基于DSP 的L CD 图文显示技术一直受到科技人员的关注。
本文利用DSP 芯片TMS320L F2407A 的数字I/O 口来控制慢速的L CM12864ZK 液晶显示模块,用软件编程来实现对外设L CM12864ZK 液晶显示模块的读写接口时序,并且按照L CM12864ZK 液晶显示模块的时序要求加入相应的等待延时来实现高速的DSP 芯片和低速的液晶显示模块的工作匹配,从而实现基于DSP 的液晶显示时钟设计。
DSP课程设计数字时钟
软件调试：检查软件代码是 否正确，确保时钟模块、显 示模块等设备正常工作
功能测试：测试数字时钟的 功能是否正常，如时间显示、 闹钟设置等
性能测试：测试数字时钟的 性能是否满足要求，如时间 精度、功耗等
稳定性测试：测试数字时钟 的稳定性，如长时间运行是 否正常，是否出现异常情况 等
数字时钟的优化
优化目标
提高时钟精度：优化后的时钟精度更高，误差更小 降低功耗：优化后的时钟功耗更低，更节能 提高稳定性：优化后的时钟稳定性更高，不易受干扰 简化设计：优化后的时钟设计更简洁，易于理解和实现
数字时钟的应用 场景
智能家居领域
智能照明：根 据时间自动调 节灯光亮度和
色温
智能安防：监 控家中安全情 况，如门窗开 关、陌生人闯
低功耗设计可以提 高数字时钟的续航 能力
低功耗设计可以减 少数字时钟的能耗 和碳排放
低功耗设计可以降 低数字时钟的生产 成本和维护成本
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汇报人：
智能家居：作为智 能家电的控制中心， 实现远程控制和定 时操作
工业自动化：用于 生产线的定时控制 和监控，提高生产 效率
医疗设备：用于医疗 设备的定时控制和监 测，提高医疗设备的 准确性和可靠性
交通管理：用于交通 信号灯的定时控制和 监测，提高交通管理 的效率和安全性
数字时钟的发展 趋势
智能化发展
提高时钟的准确性 降低时钟的功耗 提高时钟的稳定性 优化时钟的显示效果
优化方法
提高时钟精度： 采用高精度时 钟源，如晶体
振荡器
降低功耗：优 化电路设计， 减少不必要的
功耗
提高稳定性： 采用稳定的电 源和时钟源， 避免外部干扰
优化显示效果： 采用高亮度、 高对比度的显 示设备，提高
基于DSP的数字钟设计(DOC)
编号（学号）：基于DSP的数字钟设计题目：基于DSP的数字钟设计学院：信息与电气工程学院专业：电子信息工程姓名：指导教师：成绩：完成日期：年月日基于DSP的数字钟设计DSP 芯片既具有高速数字信号处理功能,又具有实时性强、功耗低、集成度高等嵌入式微计算机的特点,所以随着科技的发展,DSP 技术在机电控制领域的应用愈加广泛。
LED 可显示字符,且显示清晰美观、功耗低,在电子产品中也广泛应用。
现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。
在一个DSP应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了DSP芯片系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用DSP芯片内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。
本文主要介绍用DSP芯片内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由TMS320LF2407芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个DSP电子时钟。
数字时钟方案数字时钟是本设计的最主要的部分。
本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。
基于DSP的液晶显示时钟的设计与实现
基于DSP的液晶显示时钟的设计与实现
叶军;于霞
【期刊名称】《液晶与显示》
【年(卷),期】2009(024)005
【摘要】通过对DSP芯片TMS320LF2407A和液晶模块LCM12864ZK 的分析和研究,利用TMS320LF2407A的DSP最小系统板构建了一个时间显示系统,采用LCM12864ZK液晶模块显示时间,用按键调整时间.该时钟系统包括硬件电路的实现和系统程序设计两部分.对液晶显示时钟系统的硬件原理和主程序流程图进行了介绍,并给出了定时器的初始化程序和按照液晶显示模块接口读写时序编写的在DSP芯片TMS320LF2407A上的液晶显示初始化程序.
【总页数】5页(P713-717)
【作者】叶军;于霞
【作者单位】青海大学,机械系,青海,西宁,810016;广西工学院,机械系,广西,柳州,545006
【正文语种】中文
【中图分类】TP334.7;TP36
【相关文献】
1.基于51的液晶显示时钟 [J], 王云辉
2.基于液晶显示屏的数字电子时钟设计 [J], 刘宇超;
3.TI6678多核DSP时钟电路的设计与实现 [J], 邓豹
4.基于液晶显示屏的数字电子时钟设计 [J], 刘宇超
5.基于DSP的液晶显示器设计与实现 [J], 周菲;牛姣姣;万洋洋;赵杜;薛美娟
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dsp课程设计时钟设计
dsp课程设计时钟设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字信号处理器（DSP）的基本原理和时钟设计的方法，培养学生运用DSP技术解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解DSP的基本概念、结构和特点；（2）掌握DSP的编程语言和开发工具；（3）熟悉时钟设计的基本原理和方法；（4）掌握DSP时钟系统的调试和优化。
2.技能目标：（1）能够使用DSP开发工具进行程序设计和调试；（2）能够运用DSP技术实现简单的时钟设计；（3）具备分析问题和解决问题的能力；（4）具备团队协作和沟通能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养对DSP技术的兴趣和好奇心；（2）树立正确的创新意识，勇于探索和实践；（3）注重团队合作，培养良好的团队精神；（4）认识到了解和掌握DSP技术对于国家发展和个人成长的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.DSP基本原理：DSP的概念、结构和特点，DSP的编程语言和开发工具。
2.时钟设计：时钟的基本原理，DSP时钟系统的组成，时钟信号的产生和分配，时钟系统的调试和优化。
3.DSP编程实践：DSP基本编程方法，常用DSP指令集，DSP程序的调试和优化。
4.案例分析：分析典型的DSP应用案例，如数字滤波器、数字信号处理等。
5.实验操作：进行DSP时钟设计的实验，掌握DSP开发工具的使用，培养实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解DSP基本原理和时钟设计方法，引导学生掌握关键知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养团队合作和沟通能力。
3.案例分析法：分析典型DSP应用案例，提高学生的实际应用能力。
4.实验法：进行DSP时钟设计实验，培养学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的DSP教材，为学生提供系统、全面的知识学习。
2.参考书：提供相关的DSP技术参考书，丰富学生的知识储备。
基于DSP高精度时钟同步系统设计
南昌航空大学学报： 自然科学版 Journal of Nanchang Hangkong University： Natural Sciences
No． 1 Vol． 31 ， Mar． ， 2017
基于 DSP 高精度时钟同步系统设计
郑礼超，赵文龙，欧阳明长
［ 2017－01－06 收稿日期］ ［ 2017－02－28 修回日期］ ［ 基金项目］ 南昌航空大学研究生创新基金专项资金（ YC2015035 ） ［ 通讯作者］ 赵文龙（ 1963 — ） ， 男， 教授。主要研究方向： 嵌入式技术应用， 计算机仿真与智能控制技术。
［ 文章编号］ 1001 － 4926 （ 2017 ） 01 － 0091 － 08
Design of High Precision Clock Synchronization System Based on DSP
ZHENG Lichao，ZHAO Wenlong，OUYANG Mingchang
（ 南昌航空大学 信息工程学院，南昌 330063 ）
［ 摘
要］ 在实际应用的电子设备中， 如果处在不与外界互联网通信的情况下， 其计量时间的方式是以设备中的晶振若干个
湿度、 电磁干扰、 机械振动与冲击、 电源波动等因素的影响， 标称值与实际值就会 周期作为时基来计量的 。由于晶振受温度、 存在不吻合的现象， 从而导致运行一段时间后不同的时钟模块走时的不一致 。针对这一问题， 作者提出了对应的自适应同步 控制算法， 并完成了时钟同步系统的设计 。该系统由一个主时钟模块和多个被校钟模块构成， 控制芯片都是采用 DSP 微处 理器 C2000 系列中的 TMS320F28335 。各时钟模块都采用了恒温晶振， 为了方便做对比， 多个被校钟模块选用了不同参数的 恒温晶振。主时钟模块与多个被校时钟模块之间的同步信号采用光耦传输， 一分钟同步一次。系统完成的实际测试结果表 明系统运行到稳态时主时钟和被校时钟之间的时间误差都可以精确到 ʃ 2． 5 μs 以内。 ［ 关键词］ 自适应控制； 时钟同步系统； TMS320F28335 ； 恒温晶振； 光耦 ［ 中图分类号］ TK323 ［ 文献标志码］ A doi： 10． 3969 / j． issn． 10014926． 2017． 01． 015
DSP电子时钟设计
电子时钟设计一、实验目的1．掌握C6713 的中断结构和对中断的处理过程。
2．掌握C6713 定时器的控制和使用方法。
3．掌握键盘的使用原理及编程方法。
4．掌握使用C6713DSP的扩展空间控制外围设备信息的方法；了解蜂鸣器发声原理和音乐发生方法；了解液晶显示器的显示控制原理及编程方法。
5．掌握C6713的系统自启动设计方法。
6．掌握DSP开发的流程及方法。
通过课程设计,使学生综合运用DSP技术课程和其他有关课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高,并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展。
初步培养学生对工程设计的独立工作能力。
学习设计的一般方法，以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，增强我们的动手能力，为以后学习和工作打下基础。
二、实验准备1．连接实验设备：计算机及ICETEK-C6713-EDU 实验箱。
2．将ICETEK-CTR 板的供电电源开关拨动到“开”的位置。
“扩展模块电源开关及其指示灯”。
3．设置Code Composer Studio 3.1在硬件仿真方式下运行。
4．启动Code Composer Studio 3.1。
选择菜单Debug→Reset CPU。
5．打开工程文件： C:\ICETEK\VC5409Ae\VC5409Ae\DTK-LCDKEY\TEXT.pjt。
浏览TXET.c 文件的内容，理解各语句作用。
6．编译、下载程序。
7．运行程序观察结果。
8．更改程序中对页、列的设置，实现不同位置的显示。
9．自己设计一些控制语句，实现不同显示效果。
10．结束程序运行，退出CCS。
三、实验内容1．液晶显示屏显示小时分钟秒（格式为XX:XX:XX），可通过键盘设定为24小时制。
2．小时和分钟可通过键盘定位并修改。
定位时小时位或分钟位闪烁，可用“+”和“-”增加减少两种方法改动时间。
3．整点、半点报时，声音自由设定。
DSP系统中时钟电路的设计
单片机与可编程器件来完成，首先通过一个固定电阻Ｒ６和一个可变电阻Ｗ在分压后将其输入到７４１的负输入端，以给７４１一个参考电压，一般情况下我们是将这两个电阻调整到基本一样大即可。
这样当有外部微弱信号进入单片机内部处理之前都必须先经过这个信号筛选电路，从而有效地滤除了干扰信号。
３． 信号整形电路当接收到的信号从信号筛选电路中出来之后是一个很不规则的方波信号，我们希望最好得到一脉冲信号，为此，又在其后级电路中加入了一级由Ｕ１Ｂ、Ｕ１Ｃ和电阻Ｒ５组成的信号整形电路，经过此部分电路处理过后再送进单片机中进行处理运算，具体原理不再阐述。
４． 距离显示电路由于本超声波测距系统精度要求是１ｃｍ，故本人在进行距离显示电路部分的设计时用到了三个数码管，其可以显示范围为０．０１ｍ至９．９９ｍ， 为了节省硬件开销，本距离显示电路没有使用译码器，而是直接有效地利用了单片机的有限端口来进行译码显示，但是最后由于仍然缺少一个端口，故用到了一个二－四译码器７４ＬＳ１３９。
５． 具体工作原理分析下面我们首先来看一下，在本设计中用到的两个比较关键的频率是如何计算出来的。
第一个频率，超声波的发射中心频率信号本来就是４０ｋＨｚ，并由单片机的Ｐ３．０口输出。
这是由单片机内部的定时器由软件编程所产生，具体程序读者可以参考本刊网站（ｗｗｗ．ｅｌｅｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ）上的源程序，所以这个频率我们就不再进行计算了；第二个频率就是单片机进行数码显示的计数频率，在计算之前首先要明确我们要设计的超声波测距精度是多少，而在本设计中，设计精度为１ｃｍ，也就是０．０１ｍ，超声波发射器的声波传播到反射物，再由反射物反射到接收器，所传播的距离为２倍测量距离，而大家知道，声波在标准气压下１５℃的传播速度为３４１ｍ／ｓ，因此，我们要设计成在一个时钟周期内超声波所传播的距离为０．０２ｍｍ，这样便可以计算出定时器的溢出频率是３４１／０．０２＝１７．０５×１０３，也就是１７．０５ｋＨｚ，这样在一个时钟周期内所测的距离便为０．０１ｍ。
DSP课程设计数字时钟
图 2 CPU 定时器中断结构
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数字时钟
2.2 中断系统
F2812 的中断系统采用的是三级中断机制，分别为外设级、PIE 级和 CPU 级。 对于某一个具体的外设中断请求，只要有任意一级不许可，CPU 最终都不会响 应外设中断。
2.2.1 外设级 假如在程序执行过程中，某一个外设产生了一个中断事件，那么在这个外设 的某个寄存器中与该中断事件相关的中断标志位被置 1。此时，如果该中断相应 的中断使能位已经被置位，也就是值为 1，该外设就会向 PIE 控制器发出一个中 断请求。但是该中断没有被使能，那么外设就不会向 PIE 控制器提出中断请求， 但是相应的中断标志位会一直保持置为状态，直到用程序将其清除为止。当然， 在中断标志保持置为状态时，一旦该中断被使能，那么外设会立即向 PIE 发出中 断请求。 2.2.2 PIE 级 当外设产生中断事件，相关中断标志位置位，中断使能位使能后，外设就会 把中断请求提交给 PIE 控制器。和外设级类似，PIE 控制其中的每一组都会有一 个中断标志位寄存器 PIEIERx 和一个中断使能寄存器 PIEIFRx，x=1~12。每个寄 存器的低 8 位对应 8 个外设中断，高 8 位保留。 2.2.3 CPU 级 CPU 级也有中断标志位寄存器 IFR 和中断使能寄存器 IER。当某一个外设 中断请求通过 PIE 发送到 CPU 是，CPU 中断标志寄存器 IFR 中相应的中断标志 位 INTx 就会被置位。如果 IER 寄存器中相关位的使能情况。如果 IER 中的相关 位被置位，并且 INTM 的值为 0，则中断就会被 CPU 相应。 CPU 接到中断请求，并发现可以去相应时，就得暂停正在执行的程序，转 而去响应中断程序，但是此时，它必须的做一些准备中工作，一边执行外终端程 序之后还能找到原来的地方和原来的状态。
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创新设计与实践实训报告题目: 基于DSP的时钟系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：自动化F0702班学生姓名：学号： 212指导教师：教师职称：副教授起止日期：10.12.20地点: 2 # 210创新设计与实践任务书目录目录....................................................................................................................................................... I II 引言. (1)1方案论证与比较 (2)数字时钟方案 (2)数码管显示方案 (2)2.硬件设计 (3)总体设计 (3)模块设计 (4)2.2.1位选芯片74HC138 (4)2.2.2驱动芯片74HC273 (4)2.2.3数码管显示 (5)2.2.4控制部分 (5)系统总原理图 (8)3.软件设计 (10)程序流程图 (10)程序清单 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)目录....................................................................................................................................................... I II 引言. (1)1方案论证与比较 (2)数字时钟方案 (2)数码管显示方案 (2)2.硬件设计 (3)总体设计 (3)模块设计 (4)2.2.1位选芯片74HC138 (4)2.2.2驱动芯片74HC273 (4)2.2.3数码管显示 (5)2.2.4控制部分 (5)系统总原理图 (8)3.软件设计 (10)程序流程图 (10)程序清单 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)引言DSP 芯片既具有高速数字信号处理功能,又具有实时性强、功耗低、集成度高等嵌入式微计算机的特点,所以随着科技的发展,DSP 技术在机电控制领域的应用愈加广泛。
LED 可显示字符,且显示清晰美观、功耗低,在电子产品中也广泛应用。
现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。
在一个DSP应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了DSP芯片系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用DSP芯片内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。
本文主要介绍用DSP芯片内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由TMS320LF2407芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个DSP电子时钟。
1方案论证与比较数字时钟方案数字时钟是本设计的最主要的部分。
根据需要，可利用两种方案实现。
方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。
该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。
当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点。
而且，由于是软件实现，当DSP 芯片不上电，程序不执行时，时钟将不工作。
基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
数码管显示方案方案一：静态显示。
所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。
该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。
静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。
但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。
方案二：动态显示。
所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。
利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。
显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。
调整参数可以实现较高稳定度的显示。
动态显示节省了I/O口，降低了能耗。
从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。
2.硬件设计总体设计利用TMS320LF2407芯片制作简易电子时钟，由六个LED数码管、五个按键、数码管驱动74HC273及数码管位选74HC138，如下图所示：图系统框图模块设计2.2.1 位选芯片74HC13874HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
74HC138可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态。
74HC138与74HC238逻辑功能一致，只不过74HC138为反相输出。
74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A, B和C），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。
74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（-S2和-S3）和一个高有效（S1）。
除非S2和S3置低且S1置高，否则74HC138将保持所有输出为高。
利用这种复合使能特性，仅需1片74HC138芯片即可轻松实现6个数码管的选择导通。
如图所示：图74HC138译码器2.2.2 驱动芯片74HC27374HC273是一款高速CMOS器件，74HC273引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
74HC273具有八路边沿触发，D 型触发器，带独立的D输入和Q输出。
74HC273的公共时钟（CLK）和主复位（-CLR）端可同时读取和复位（清零）所有触发器。
每个D输入的状态将在时钟脉冲上升沿之前的一段就绪时间内被传输到触发器对应的输出（Qn）上。
一旦CLR输入电平为低，则所有输出将被强制置为低，而不依赖于时钟或者数据输入。
74HC273适用于要求原码输出或者所有存储元件共用时钟和主复位的应用,如下图所示：图74HC2732.2.3数码管显示下图为共阴极数码管的引脚图，每位的段码线（a,b,c,d,e,f,g,dp）分别与1个8位的锁存器输出相连，由DSP控制器控制组合0－9十个数据，如令其显示1则b,c引脚（即2，3引脚）送高电平，此时数码管显示1。
由于各位的段码线并联，8位I/O 口输出段码对各个显示位来说都是相同的，如下图所示：图LED 数码管2.2.4控制部分TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定点DSP控制器，它采用了高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3．3V，减小了控制器的功耗；40MIPS的执行速度使得指令周期缩短到25ns(40MHz)，从而提高了控制器的实时控制能力；集成了32K字的闪存(可加密)、2．5K的RAM、500ns转换时间的A／D转换器，片上事件管理器提供了可以满足各种电机的PWM接口和I／O功能，此外还提供了适用于工业控制领域的一些特殊功能，如看门狗电路、SPI、SCI和CAN控制器等，从而使它可广泛应用于工业控制领域。
图DSP2407最小系统图如上图所示，DSP2407最小系统包括6部分：DSP2407(TMS320LF2407A) 、电源、晶体振荡器接口电路、JTAG接口电路、XF引脚LED指示灯和I/O口LED指示灯。
本最小系统选择了TI公司的TPS767D301作为DC/DC转换芯片。
它是一个双路低压降的电压调节器，输入为+5V电压，可输出一路+固定电压及一路~5V可调电压，每路电流最大输出为1A。
电源电路原理图如下图所示。
+输出电压供LF2407A使用，另一路可输出+，本最小系统暂不用，如下图所示：图DSP2407最小系统电源电路原理图PLL滤波电路。
在DSP内部，有一个锁相环时钟模块PLL(Phase-Lock loops)，它是被作为一个片内未设看待的，接在片内外设总线上，为DSP提供所需的各种时钟信号。
DSP2407的锁相环时钟电路需要片外滤波器电路的配合，PLL局部电路图如下图所示。
DSP2407A最小系统时钟硬件设计有两种工作方法。
一种是利用锁相环时钟模块PLL中提供的内部振荡电路，在DSP芯片的引脚XTAL1/CLKIN与XTAL2之间连接一晶振，启动内部振荡器。
另一种方法是不使用片内的振荡电路，完全由外部有源晶体振荡器产生时钟信号，直接接入XTAL1/CLKIN引脚，此时，XTAL2脚悬空。
这种方法称为晶振方式。
但着一方式仍是用片内的PLL倍频电路来对这一来自片外的时钟进行倍频，以产生所需的时钟。
图锁相环电路PLL片外滤波电路JTAG标准接口。
JTAG(Joint Test Action Group)是1985年指定的检测PCB和IC芯片的一个标准。
仿真器一般提供DSP的JATG时钟信号，只参与数据的传输，即将目标代码通过JATG接口从PC机下载到目标系统的存储器中。
仿真器JTAG的仿真头如下图及JTAG仿真信号表所示：图仿真器JTAG的仿真头表JTAG仿真信号系统总原理图JTAG信号信号说明仿真器输入/输出状态DSP输入/输出状态EMU0 仿真引脚0 输入输入/输出EMU1 仿真引脚1 输入输入/输出PD(Vcc)目标板存在检测信号。
该引脚用于指示仿真器是否与目标板接上，以及目标板是否已经上电。
DSP的PD引脚必须与目标板的电源Vcc相连。
输入输出TCK 测试时钟。
由仿真器提供的的时钟信号。