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1、DSPDigital Signal Processing,数字信号处理，作为一门涉及许多学科而又广泛 应用于许多领域的新兴学科，通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号 的方法，这些信号由数字序列表示。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每 秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中FI益重要的 电脑芯片。人机交互的方便性在硕件层次上很大程度由人机接口技术来决定。目前的人 机接口技术主要表现为鼠标和键盘的操作。本文以芯片HD7279驱动LED数码管及16 键盘为例，对DSP进行了人机接口的设计。设计采用了 HD7279的串行接口同时驱动8 位共阴式数码管
2、及连接16键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功 能。关键词：人机接口，DSP, HD7279,数码管，键盘ABSTRACTDSP 一 Digital Signal Processing, digital signal processing, as an emerging subject involving many disciplines and widely applied in many fields, to deal with real signals by using mathematical skills to perform the conversion or c
3、ollect the information. These signals are showed by digital sequence. It not only has the programmability, but also the running speed, actually, can perform millions of complex program instructions per second, far more than the general microprocesso匚 As a computer chip, it plays an increasingly impo
4、rtant role in the digital electronic world. The convenience of HCI at the hardware level is greatly decided by the man-machine interface technology. The cuiTent interface technology is mainly expressed in the mouse and keyboard operation. Based on the example of HD7279 chip driving LED digital tube
5、and 16-keyboards, we design the DSP man-machine interface. The design uses the HD7279 serial interface to drive a total of 8 vaginal digital tube and connect the 16 keys of the keyboard matrix, and the single chip can complete LED displaying and all functions of keyboard interface.Key words: the man
6、-machine interface, DSP, HD7279, digital tube, keyboard1. 绪论12 硬件设计52. 1系统框图52.2硬件电路图62.3硬件体系结构73. 软件设计123. 1 DSP开发环境CCS介绍123.2软件中断向量文件123. 3程序流程图133.4程序代码163.5系统软件调试224 心得体会24参考文献25致谢261.绪论本次课题设计的题目为基于HD7279的DSP的人机接口设计。数字信号处理是数字技术与信息处理技术的基础，20世纪60年代以来，在通信、 控制、消费电子、广播电视、医疗卫生、国防和司法等各个领域得到了越来越广泛与深 入的应
7、用，支撑了整个社会的数字化与信息化发展。随着现代社会的信息化进程，各个 领域需要处理的信息量越来越庞大，移动电话等便于携带的终端系统越来越多、功能越 来越强，因此，信号处理的实时性和低功耗显得越来越重要和迫切。在这个背景下，数 字信号处理器应运而生，即DSP。DSP具有区别于普通处理器的结构与工作原理，特别 适合于大规模复杂数据与信号的实时处理，并具有高精度和低功耗特性，目前己经在通 信、控制、医疗和消费电子产品等许多领域显示岀越来越重要的应用价值。DSP芯片的主要目标是提供实施数字信号处理的运行平台，特别强调处理的高速 性，为此在结构、指令系统、指令流程上，均比普通微处理器有了很大的改进，主
8、要特 点有：（1）哈佛结构。这种结构使程序和数据空间彼此独立。（2）多总线结构。许多 DSP芯片内部都采用多总线结构，这样可以保证在一个机器周期内可以多次访问程序空 间和数据空间。（3）支持流水线操作。在DSP中，采用流水线结构，在程序运行过程 中是取指、译码和执行等操作可以重叠进行。这样，在执行本条指令的同时，述依次完 成了后面指令的取操作数、译码和取指，将指令周期降低到最小值。（4）硕件乘法器。 DSP芯片配有硕件乘法器，并与专用累加器一起构成了乘法累加运算单元MAC,可在 一个周期内完成依次乘法和依次累加操作，从而保证在单指令周期内完成数字信号处理 中用得最多的乘法累加运算。（5）并行执
9、行多个操作。DSP内部一般都包括有多个处理 单元，它们可以在一个指令周期内同时进行运算。（6）快速的运算速度。在4G无线通信领域，数据吞吐量已经达到了 3G时代的100到1000倍;在多媒体处 理器领域，毎天都有新的标准涌现出来;在更多其它DSP应用领域，密集的数据处理器 需求不断给处理器设计团队带来新的挑战。随着更多新应用的更高要求，未来的DSP 发展将呈现哪些趋势?根据有关调查，可总结出以下五大发展趋势121 ：第一，DSP内核指令并行处理能力增强，SIMD（单指令多重数据）和VLIW（极长指 令字）将会在新一代高性能处理器中占据主导地位。现在，儿乎所有的DSP厂商都使用 T VLIW构架
10、，这一指令构架大大加强了 DSP处理器的指令并行能力，而SIMD指令 集能够大幅度提高数据并行处理能力，在通用处理器上也得到了大量使用。第二，在某些苛求高性能的应用中，多核DSP方案会越来越多。这点得益于半导 体制造工艺的发展，单颗芯片上可以集成越来越多的晶体管，也符合处理器整体多核化 的趋势，因为考虑到功耗的原因，单一内核通过提高主频的方式已经难以为继。依靠多 核并行处理提高性能，已经成为整个行业的选择。第三，同时支持定点和浮点计算。该趋势与通用处理器的发展方向保持一致，最早 处理器也是整数运算单元和浮点运算单元分离的，现在的处理器都集成了整数和浮点计 算单元。从目前面世的产品來看，德州仪器
11、的TMS320C66X系列多核DSP已经融合了 定点和浮点功能。德州仪器半导体事业部业务拓展经理丁刚表示：“在保证高性能的同 时，统一定点和浮点支持更便于编程。TI已经完成了这点，我们认为业界也会跟进ADI 的技术市场经理张铁虎对此表示认同今后几年，我们可以见到DSP向着32位的方向 发展，同时支持整数和浮点算术指令集。第四，单片DSP。单片DSP又被称为DSC(digital signal controller,数字信号控制器), 这也是SoC的概念，通过先进技术集成更多功能和接口来降低整体板级成本、功耗和大 小，包括各种模拟数字片上外设、硬件加速、通用处理内核。德州仪器的达芬奇平台就 是一
12、个SoC的典型例子，此外还有飞思卡尔的MC56F82xx系列。MC56F82xx是基于 56800E内核DSC系列的成员，它结合了微控制器(MCU)的功能和数字信号处理器(DSP) 的处理能力，提供广泛的外设，包括带有NanoEdge布局技术的高速脉宽调制器以及两 个超高速模数转换器(ADC)o第五,DSP + MCU,也就是微控制器的融合。微控制器的成本低，是主要执行智能 定向控制任务的通用处理器，能很好执行智能控制任务，但是它的缺点就是数字信号处 理功能比较差，而DSP正好能弥补这一功能缺陷。许多应用都需要兼具智能控制和数 字信号处理两种功能，因而，把DSP和微处理器进行结合，用单一芯片实
13、现这两种功 能，将会大大加速个人通信产品、智能电话、无线网络产品的开发，从而简化设计、减 小PCB体积、减小功耗并降低整个系统成本。最早兼具DSP与MCU功能的平台应用于发动机控制领域，Z后扩展到语咅处理、 传感器处理等应用，并取代了原有的带数字滤波器的合成模拟滤波器。现今，这一平 台越来越广泛的应用到计算机、电话设备及以太网相关领域，同时在医疗、屯器、空调、 不间断电源、切换式电源、半导体照明等很多方面也不乏它们的身影。爱特梅尔公司亚太区战略营销总监曹介龙认为：“随着新一代具DSP功能MCU的 面世，入门级DSP和普通MCU的差别变得越来越小，越来越模糊。爱特梅尔具有整 数定点DSP算法、单
14、周期乘法和累加指令的32位AVR MCU正是一个很好的例子。在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程DSP市场的驱动引擎，而嵌入式 DSP市场则更有潜力。不管是何种形式，DSP技术仍是新兴IP电话市场的枢纽。没有 DSP技术就没有对互联网的访问和多媒体，也不可能有无线通讯。因此，DSP仍将是整 个半导体产业的技术驱动力。总Z, DSP处理器芯片将來的发展趋势是速度越來越快、精度越来越高、功能越來 越强、功耗越来越低。随着信息技术的发展和数字化产品的普及，Internet得到广泛深入的应用；从消费 电器到工业设备，从民用产品到军用器材，嵌入式系统被应用到网络、手持通信设备、 国防军事、消费电子
15、和自动化控制等各个领域。DSP作为数字信号处理领域的嵌入式处理器得到了广泛应用，采用DSP器件来实现数字信号处理系统离不开人机交互，系统 在运行时需要操作者的干预（对系统进行输入）以及系统对干预做出相应（系统输出） 4|O人机接口是指人与计算机Z间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口， 这些设备包括键盘、显示器、打印机、鼠标器等。人机接口是计算机同人机交互 设备Z间实现信息传输的控制电路。它与人机交互设备一起完成两个任务：（1）信 息形式的转换；（2）信息传输的控制。在人机交互设备与人机接口 Z间的信息传输 中，目前大多釆用：并行通信方式。人机接口的目标是让机器为人服务，降低人的沟 通难度
16、，人机Z间基于自然语言的智能化沟通将成为必然，由于人与人和人与机器的沟 通方式没有差别，机器能够随时随地介入人的工作、生活中，帮助人们自动记录、整理 资料。尽管机器是否能够完全取代人脑还是一个有争议的问题，但机器代替人的部分脑 力劳动已经成为现实，正在协助人们处理智力事件。人机接口是嵌入式控制系统的重要组成部分，用于人机Z间实时交换控制系统并返 回系统状态。嵌入式系统大都采用液晶屏和键盘作为人机接口的输入、输出设备。这里 设计的人机接口作为数据采集系统的组成部分，为系统控制和运行监测提供方便，而其 本身在各种嵌入式控制系统中又具有广泛的实用性。广义的人机界面：在人机系统模型中，人与机Z间存在一个相互作用的“面”，称为 人机界面，人与机Z间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示 都“作用于人，实现机人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经 过脑
