dsp课程设计报告

DSP课程设计总结（2014-2015学年第2学期）

题目：数据采集处理和控制系统设计

专业班级：电子1202

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设计成绩：

2015 年7 月

目录

一设计目的 (1)

二系统分析 (1)

1.1设计要求 (1)

1.2主要任务 (1)

三硬件设计 (2)

3.1 硬件总体结构 (2)

3.2 DSP模块设计 (4)

3.3 电源模块设计 (6)

3.4 时钟模块设计 (6)

3.5 存储器模块设计 (7)

四软件设计 (9)

4.1 软件总体流程 (9)

4.2 核心模块及实现代码 (9)

五课程设计总结 (29)

六参考文献 (29)

此设计结合硬件、软件得到一个基于TMS320VC5416芯片，能完成数据采集、频谱分析、滤波、LCD显示的DSP系统。以此加强了对DSP功能的认识，复习了Altium Designer 软件的使用方法。并在此基础上利用CCS软件编程实现A/D采集，FFT变换处理，低通滤波，显示滤波成分等功能的完整的小型数字处理系统。

二系统分析

1.1设计要求

(1)硬件设计要求

设计一个功能完备的，能够独立运行的精简DSP硬件系统，使用Altium Designer绘制出系统原理图和PCB图。

(2)软件设计要求

利用实验箱的模拟信号产生单元产生不同频率的信号，或者产生两个频率的信号叠加。在DSP中采集信号，并且对信号进行频谱分析，滤波等。通过串口命令选择算法功能，将计算的信号频率或者滤波后的信号频率在LCD上显示。

1.2主要任务

（1）DSP 硬件系统设计

设计DSP基本结构并绘制单片机最小系统原理图和PCB图。

（2）数据采集处理和控制系统设计

利用CCS软件编程实现数据采集x(n)→对数据FFT处理、分析频率成分→根据频率成分设计FIR低通滤波器h(n)→卷积x(n)*h(n)=y(n)得到滤波之后的信号→分析滤波之后y(n)的频率成分→LCD显示高频，低频和滤波器的截止频率。

3.1 硬件总体结构

1

图1 硬件总体结构

本次实验使用TMS320VC5416芯片作为主芯片。外围电路包括：电源、复位电路、时钟发生器（外接晶振或外接晶体）、、外部存储器FLASH 、仿真接口电路JTAG 、外部中断（不用：上拉）、I/O （不用：输出悬空，输入上拉）与主机通信的并行接口HPI （不用：悬空）。

（1）原理图设计

图2 单片机最小系统原理图 READY

RS DSP _

R/W

X2/CLKIN 电源 复位电路 JTAG

晶振 FLASH WR OE D0-D15 A0-A19

（2）PCB板设计

图3 PCB图（1）

图4 PCB图（2）

如图所示，由于其右上部分地址线和数据线较多，铺铜不方便，所以Vcore层分布在TM320VC5416芯片的左下部分。+3.3V为顶层红色部分，GND为底层蓝色部分。

3.2 DSP模块设计

图5DSP模块（1）

上图为TMS320VC5416芯片的设计，该芯片不用的输入引脚要拉高，输出引脚悬空。

①本设计用到了该芯片的数据信号线，初始化、中断和复位线，部分存储器控制信号线，部分振荡器/定时信号线，串口信号线，电源引脚线和JTAG测试引脚线。②主CPU每个电源管脚旁边都有一个0.1uF的去耦电容，去耦电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。③CLKMOD1、CLKMOD2、CLKMOD3分别接1、1、0，表示锁相环一倍频

图6 DSP模块（2）图6 DSP模块（3）

图7 电源模块

73HD316为DC-DC转换芯片，将+5V电压转换成Vcore和+3.3V电压，电源和地之间要接滤波电容。Vcore为内核电压，+3.3V为外设电压，这样可以减小功耗。

3.4 时钟模块设计

图8 时钟模块

10MHZ晶振的输出接到TM320VC5416芯片的X2/CLKIN管脚，芯片的X1悬空，即使用外部晶振。

图9 存储器模块

存储器的数据线和地址线分别接CPU的数据线和地址线。DSP控制信号R/W_L接FLASH的WE_L和OE表示DSP向FLASH写和从FLASH读有效。当DSP从FLASH读时，DSP输出高电平，但FLASH的OE为低有效，应接一个非门。

3.6 复位电路设计

图10 复位电路

如图所示有两种复位方法：（1）上电复位，利用RC的延迟特性，刚开始上电，由于电容电压不能突变，RESET处为低，直到电容充电完毕，变高，实现复位；（2）手动复位，S1闭合，电容放电，电平变低，断开，电容充电过程与上电复位相同，实现复位。发光二极管用来表示DSP的工作状态三个电源是否正常工作。

3.7 仿真接口电路设计

图11 仿真接口电路

JTAG仿真接口，用于将外部的程序、数据导入DSP内部，完成运算处理。是外部存储器与DSP的一个媒介。

四软件设计

4.1 软件总体流程

4.2 核心模块及实现代码

（1）主要代码

//------------------头文件--------------------------------------

#include"DspRegDefine.h"//VC5402 寄存器定义

#include"stdio.h"//输入输出接口定义

#include"math.h"//数学计算定义

//---------------------------------------------------------------

/* ****************** 宏定义 ***************

************************************************************

*/