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1、重庆大学本科学生毕业设计（论文）基于DSP的信号发生器的设计与实现二OO九年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityDSP-based signal generator Design and ImplementationJune 2009VI重庆大学本科学生毕业设计（论文） 目录摘 要在21世纪的今天，信号发生器已经广泛地应用于雷达应用，通信系统的仿真与测试等国防、科研和工业领域。而随着社会的不断进步和科研的不断深入，对信号发生器的波形可编程性、波形的精度与稳定性等性能提出了更高的要求。基于DSP的信号发生器正是以其编程的高度灵活性
2、，波形的高精度与高稳定性等特点而脱颖而出，具有极大的应用价值和广泛的应用前景。该信号发生器主要由TMS320C5410和TLC320AD50C两大部分组成。在DSP芯片上完成对波形的编程，通过多通道缓冲串口向TLC320AD50C（数模转换器）发送波形数据，通过TLC320AD50C的插值滤波等措施产生模拟波行输出。该信号发生器的硬件设计中TMS3205410和TLC320AD50C的连接采用SPI协议，TLC320AD50C作为SPI主器件，提供帧同步和时钟信号，多通道缓冲串口作为SPI从器件。该信号发生器的软件编程主要采用模块化的设计思想，把程序细化成易于实现的小模块。编程的语言主要采用执
3、行效率高的汇编语言，同时C和汇编语言混合使用的方式灵活的编写程序。通过软硬件的联合调试最终实现了方波、三角波、锯齿波和正弦波等波形的产生，并成功的实现了其波形的幅度和频率可调性。关键词：信号发生器，TMS3205410,TLC320AD50C,多通道缓冲串口，SPI协议AbstractNowadays in the 21st century, the signal generator has been widely used in national defense, scientific research and industrial fields such as radar applicat
4、ions, the simulation and testing of communication systems. With the developing of society and the deepening of scientific research, the waveform of the programmable and the accuracy and stability properties signal generator is needed for higher improved than before. DSP-based signal generator which
5、is famous for its highly flexibility in its programming, highly-precision waveform characteristics with highly stability and come to the fore,has a great value and extensive application prospects in future. The signal generator is composed of two major parts,the TMS320C5410 and TLC320AD50C. The wave
6、form is programmed on the DSP chips ,then the data is sent through McBSP to TLC320AD50C (DAC),and with the help of the interpolation filtering of the TLC320AD50C, the analog wave line output is formed. The signal generator hardware design ,the connection of TMS3205410 and TLC320AD50C is based on SPI
7、 protocol.TLC320AD50C is as the SPI master device, provides frame synchronization and clock signals, McBSP is as the SPI from the device. The software programming of the signal generator is mainly based on the modular design ideas, the refinement process into a small module is easy to implement. The
8、 programming language is a flexible one which is mainly used efficient assembly language, meanwhile C language and assembly language is mixed-use. The generated of waveforms such as Square wave, triangle wave, sawtooth and sine wave and so on is finally come true ,and the amplitude and frequency adj
9、ustable is successfully realization ,with the joint commissioning of hardware and software.Key words: signal generator, TMS3205410, TLC320AD50C, McBSP, SPI protocol目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 信号发生器简介11.2 函数信号发生器简介11.3 任意信号发生器简介21.3.1基于DSP的信号发生器的发展21.3.2 基于DSP的信号发生器的特点.21.4课题研究的主要内容与要求和实现途径31.4.1 课题研究的
10、主要内容与要求31.4.3 实现途径32 TMS320C5410DSP芯片42.1概述42.2 TMS320C5410DSP的内部结构42.3 TMS320C5410DSP的主要特性52.4 TMS320C5410DSP的定时器62.4.1 概述62.4.2 定时器寄存器72.4.3 定时器操作72.5 时钟发生器82.5.1 硬件可配置的PLL92.5.2 软件可配置的PLL92.5.3 使用PLLCOUNT可编程锁定定时器102.5.4 时钟模式由DIV转换成PLL模式112.5.5 时钟模式由PLL转换成DIV模式112.5.6 改变PLL乘法系数112.5.7 紧跟复位后的PLL操作1
11、12.5.8 当使用IDLE指令的PLL注意事项112.6 中断系统112.6.1 概述112.6.2 中断相关寄存器122.6.3 中断操作流程122.7 多通道缓冲串口142.7.1 概述142.7.2 数据的发送和接收流程152.7.3 可编程的时钟和帧173 TLC320AD50C芯片193.1 TLC320AD50C简介193.2 TLC320AD50C的特点193.3 TLC320AD50C管脚和功能框图193.3.1 芯片管脚193.3.2 功能框图203.4 TLC320AD50C芯片AD/DA的转换速率213.5 Master工作模式213.6 寄存器控制与串口通信213.6
12、.1 寄存器控制213.6.2 串口通信223.7 工作模式控制233.8 AD/DA数据格式244 信号发生器的硬件设计254.1 整体方案的硬件框图254.2 TMS320C5410的硬件设计254.2.1 TMS320C5410的硬件框图254.2.2 时钟电路设计264.2.3 复位电路设计264.2.4 供电电源设计274.3 TLC320AD50C的硬件设计274.4 TMS320C5410与TLC320AD50C的连接295 信号发生器的软件设计305.1 概述305.2 编程思想和编程语言的选择305.2.1 编程思想305.2.2 编程语言的选择305.3 C和汇编的混合编程
13、315.3.1 C和汇编混合编程的方法315.3.2 C和汇编混合编程应该遵循的规则和详细的接口规范315.4 TMS320C5410和TLC320AD50C的串口通信协议335.4.1 MCBSP的时钟停止模式和SPI协议335.4.2 时钟停止模式配置与信号说明345.4.3 作为从SPI的MCBSP的操作345.4.4 作为从SPI的MCBSP的初始化355.5 波形产生原理355.5.1 正弦波的产生原理355.5.2 方波、锯齿波和三角波的产生原理365.6 信号发生器的编程365.6.1 主程序流程框图365.6.2 DSP和AD50的初始化376 结论与展望406.1 结论406
14、.2 展望40致谢41参考文献42重庆大学本科学生毕业设计（论文） 基于DSP的信号发生器的设计1 绪论1.1 信号发生器简介信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数，而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。另外，信号源还可以按照输出信号的类型分类，如射频信号发生器、扫描信号发生器、频率合成器、噪声信号发生器、脉冲信号发生器等等。信号源也可以按照使用频段分类，不同频段的信号源对应不同应
