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1、 DSP 课程设计题 目：基于 DSP的信号发生器设计 院 （系）：电气工程及其自动化学院 专 业：电子信息工程 12-01 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2015 年 12 月 21 日2目 录一、摘要 3二、概 述42.1设计要求42.2 基本组成4三、系统设计4四、硬件设计54.1组成及实现功能54.2硬件电路方案及电路原理354.3核心电路芯片TMS320VC540264.4 D/A 转换器 TLC7528 设计64.5电源电路复位电路和晶振电路设计8五、软件设计115.1方波的设计方案115.1余弦波的设计方案135.3三角波的设计方案17六、实验结果19七、总 4结20八、参考
2、文献21附录22摘 要根据已掌握的手把手教你学 DSP课程知识，完成课程设计要求的项目。了解正弦波方波三角波的产生，以及幅值和频率的调整方法，掌握信号产生的一般方法并学习使用 CCS 图形显示功能进行程序调试。通过硬件设计和程序编写过程，加深对课程知识的理解和掌握，培养应用系统设计的能力，以及分析问题和解决问题的方法，并进一步拓宽专业知识面，培养实践应用技能和创新意识。信号发生器发展到今天，在电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中，扮演着一个相当重要的角色，有着相当广泛的应用，极大加快了电子测试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。本文主要介绍了基于 TMS320
3、VC5402 DSP 的信号发生器的设计情况。这是一个以 DSP 为核心来实现信号发生器的系统，该系统具有结构简单灵活，抗干扰能力强、产生频率较高、应用广泛等特点。该系统的组成核心 TMS320VC5402 DSP 芯片，这个设计的硬件部分是有该5DSP 芯片和 D/A 转换芯片 TLC7528 组成，DSP 芯片用于产生各种波形，D/A 转换芯片用于把数字信号转换为模拟信号。在以上硬件的基础上，通过软件编程来实现三角波，方波和余弦波等波形。关键词：DSP， D/A 转换器，波形概 述2.1 设计要求：（1）绘制出系统框图； （2）包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、JTAG 接口设计等
4、，绘制原理图； （3）给出程序流程图； （4）能够实现方波信号（余弦信号、三角波信号）通过对系统的全面分析得出设计结论（被处理信号的频率范围、采用的信号处理算法等） ；2.2 基本组成:硬件电路是由 TMS320VC5402 DSP 芯片和 D/A 转换芯片 TLC 7528 组成，通过 ICETEK-5100USB V2.0A 连接 PC 机和 DSP 芯片。软件方面，我们使用 C 语言来进行软件编程，通过 C5000 对软件程序进行调试，以得到所需要波形。6系统设计本次设计所设计的信号发生器是采用 TI 公司生产的 DSP 芯片TMS320VC5402 和 D/A 转换芯片 TLC7528
5、 组成，其中 DSP 芯片TMS320VC5402 是系统的核心。整个系统设计简单灵活，功能却很强大，通过软件编程可实现以下功能：1） 能产生余弦波、三角波、方波等常用波形。2） 产生的各种波形可以改变相位、频率和幅度。硬件设计4.1 组成及实现功能本次设计所设计的信号发生器是采用 TI 公司生产的 DSP 芯片 TMS320VC5402和 D/A 转换芯片 TLC7528 组成，其中 DSP 芯片 TMS320VC5402 是系统的核心。本次设计主要实现波形发生器能产生余弦波、三角波、方波等常用波形，并且产生的各种波形可以改变相位、频率和幅度。4.2 硬件电路方案及电路原理这个硬件方案是由
6、TMS320VC5402 数字信号处理芯片和 TLC7528 D/A 转换芯片所组成的，其核心部分就是 TMS320VC5402 数字信号处理芯片，它的作用是接受 PC 机传来的各种数据，然后再对接收到的数据进行加工和运算。DSP 芯片是通过使用 ICETEK5100.USB2.0 作为连接 PC 机与 DSP 芯片的工具，当 DSP 对数据进行计算以后，它就把得到的数据输出到 D/A 转换器 TLC7528，D/A 转换器对接收到的离散的数字信号进行运算，把数字信号转换为连续的模拟信号，然后通过示波器把模拟波形输出到示波器上。这就是整个硬件方案的工作原理。整个硬件方案围绕 DSP 和 D/A
7、 转换器展开，这个硬件方案可以产生余弦波、方波、三角波等常见波形。这些波形的输出频率、幅度等值可以通过控制 DSP7的输入程序来控制，也就是说，这些波形的频率、幅度是可以调节的。基于 TMS320VC5402 的信号发生器的硬件方案如下图所示：D 0 D 7I ST M S 3 2 0 V C 5 4 1 6A 1 5R / WD B 0 D B 7C ST L C 7 5 2 8D A C A / D A C BW RD A / 0 - D A 7图 42 信号发生器硬件方案4.3核心电路芯片 TMS320VC5402TMS320VC5402 数字信号处理器是 TI 公司为实现低功耗，高速实
8、时信号处理而专门设计的 16 位定点数字信号处理器，采用改进的哈佛结构，具有高度的操作灵活性和运行速度，适用于远程通信等实时嵌入式应用的需要。广泛应用于电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中。TMS320VC5402 具有的主要优点如下：(1) 围绕一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线而建立的改进哈佛结构，提高了系统的多功能性和操作的灵活性。该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、执行指令操作、数据吞吐并行完成，大大提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。(
9、2) 具有高度的并行性和专用硬件逻辑的 CPU 设计，提高了芯片的性能。(3) 具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统，更适用于快速算法的实现和高级语言编程的优化。(4) 模块化结构设计，使派生器件得到了更快的发展。8(5) 采用先进的 IC 制造工艺，降低了芯片的功耗，提高了芯片的性能。(6) 采用先进的静态设计技术，进一步降低了功耗，使芯片具有更强的应用能力。TMS320VC5402 主要有中央处理器 CPU，特殊功能寄存器，数据存储器RAM，程序存储器 ROM，I/O 接口功能，串行口，主机通信接口 HPI，定时器，中断系统等 10 部分组成。4.4 D/A 转换器TLC7528 设计T
10、LC7528C 是双路、8 位数字模拟转换器，内部具有各自单独的数据锁存器，其特性包括两DAC 非常精密的一致性，数据通过公共8 位输入口转送至两DAC 数据锁存器的任意一个。控制输入端DACA/DACB 决定哪一个DAC 被装载。器件的装载周期与随机存取存储器的写周期类似，能方便地与大多数通用微处理器总线或端口相接口。 器件的工作电压5V 至15V，功耗小于15mW（典型值）。2 或4 象限的乘法功能使该器件成为许多微处理器的增益设置和信号控制的良好选择。它可工作于电压模式，与电流输出相比较，更适合于电压输出。 TLC7528C 的工作温度范围从0至70。TLC7528C的工作特点如下：(a
11、)：易于微处理器接口；(b)：片内数据锁存；(c)：在每一个A/D转换范围内具有单调性；(d)：适合于包括TMS320借口的数字信号应用的快速控制信号；(e)：价格便宜。1. 基本参考应用图示如下9I n p u t B u f f e r L a t c hC o n t r o l L o g i cL a t c hD A C AD A C AVD D1 7D B 0 1 4D B 7 7D A C A / 6D A C BC S 1 5W R 1 6D G N DR E F BR E B AO U T AO U T BR F B BA G N D图45 TLC7528的基本参考应用图2
12、. TLC7528 的工作原理：TLC7528 包括两个相同的 8 位乘法 D/A 转换器 DACA 和 DACB。每一个 DAC 由反相 R-2R 梯形网络、模拟开关以及数据锁存器组成。二进制加权电流在 DAC 输出与 AGND 之间切换，于是在每一个梯形网络分支中保持恒定电流，与开关状态无关。大多数仅需要加上外部运算放大器和电压基准。TLC7528 通过数据总线、CS、WR 以及 DACA 与 DACB 等控制信号与微处理器接口。当 CS 与 WR 均为低电平时 TLC7528 模拟输出对 DB0DB7 数据总线输入端的活动做出响应。在此方式下，输入锁存器是透明的，输入数据直接影响模拟输出
13、。当 CS 与 WR 信号变为高电平时，DB0DB7 输入端上的数据被锁存，直到 CS与 WR 信号再次变为低电平时为止。CS 为高电平时，不管 WR 的信号为何种状态，数据输入被禁止。当用 5V 电源电压工作时，此器件的数字输入提供 TTL 兼容，此器件可以用在 5V15V 范围内任何电源电压工作，但是，电源电压工作在 5V 以上时，输入逻辑电平与 TTL 不兼容。104.5电源电路复位电路和晶振电路设计一个完整的 DSP 系统通常是由 DSP 芯片和其他相应的外围芯片组成的，下面介绍本次设计中用到的电源电路、复位电路和晶振电路。1.电源电路TMS320VC5402 DSP 芯片采用低电压设计，并且采用双电源供电，即内核电源 CVDD和 I/O 电源 DVDD。I/O 电源采用 3.3V 电源供电，而内核电源采用 1.6V供电，降低内核电源的目的是为了降低功耗。由于 TMS320VC5402 DSP 芯片采用双电源供电，使用时需要考虑它们的加电次序。在理想情况下，DSP 芯片上的两个电源应该同时加电，但在有些场合很难做到。若不能做到同时加电，应先对
