信息與通信]基于dsp信號發生器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 刻的了解信號發生器的工作原理。 DSP 信號發生器的總體構成 信號發生器總體設計原理框圖如圖 21 所示。 圖 21 總設計原理框圖 用戶首先通過鍵盤輸入波形參數，實現了波形的選擇和頻率相位的設定，通過鍵盤和 DSP 的接口將波形參數送往 DSP 進行處理。 DSP 獲取信息之后，從 RAM 中提取相應 地數據信息，進行處理，并將處理結果送往 DA轉化輸出部分。 由于 DSP 所處理的數據電平標準與 DA轉換器的電平標準不一致，進行轉換后將數據送入鎖存器，經 DA轉換成模擬量數據后輸出。 LCD 顯示部分的鎖存器先將數據轉換輸出部分的結果鎖存，當用戶開啟 LCD 顯示器后即可觀察到所選擇的波形。 DSP 芯片的選型 本次設計所選用的芯片是 TMS320C5402 。由于其低廉的價格、低功耗和高性能等特點而被廣泛應用于通信和個人消費電子領域。它是 TI 公司在 1996 年推出的定點 DSP 芯片 ,使用先進的修正哈佛結構和 8 總線結 構 ,使處理器性能得到了很大提高。其片內集成了一個具有高度并行性的算術邏輯單元、片內外設和片內存儲器等幾部分。獨立的程序和結構總線 ,還允許訪問程序存儲器和數據存儲器 ,實現并行操作。芯片還可以在數據總線和程序總線之間傳遞數據 ,以便處理器在一個單一的周期也可以執行乘法累加操作、位移操作、邏輯、算術運算和訪問數據和程序存儲器的強大功能。此外 ,芯片支持匯編語言和 C 語言混合編程、靈活的尋址方式和高效的流水線操作使得其適合高速實時信號處理。 談世磊：基于 DSP 信號發生器設計 4 第三章 硬件設計 硬件組成 本系統由 TMS320C5402 DSP 芯片配 以適當的外圍電路，很好的完成了要求的功能 。它主要由 DSP 主控制器，輸出 D/A 通道和獨立鍵盤等幾個主要部分組成。基于 DSP 的信號發生器的硬件結構圖如圖 31 所示。 圖 31 信號發生器硬件結構 電源電路和晶振電路的設計 電源電路 一個完整的 DSP系統通常是由數字信號處理芯片和其他相應的外圍芯片組成的，下面描述本次設計中所用到的電源電路。 TMS320VC5402 DSP 芯片采用低電壓設計，并且使用雙電源供電，即內核電源 CVDD和 I/O電源 DVDD。 I/O 電源采用 電源供電，而內核電源采用 供電，降低內核電源的目的是為了降低功耗。由于 TMS320VC5402 DSP 芯片采用雙電源供電，所以在使用時需要考慮它們的加電次序。在理想情況下， DSP 芯片上的兩個電源應該同時加電，但在有些場合很難做到。若不能做到同時加電，應先對 DVDD 加電，然后再對 CVDD 加電，同時要求 DVDD 電壓不超過 CVDD 電壓 2V。這個加電次序主要依賴于芯片內部靜電保護電路。內部保護電路如圖 32 所示： 銅陵學院畢業論文 5 圖 32 內部靜電保護電路圖 由 圖可以看出， DVDD電壓不超過 CVDD電壓 2V，即 用 4 個二極管降壓，而 CVDD電壓不超過 DVDD電壓 V，即一個二極管降壓，否則可能損壞芯片。 圖 33 是產生 的電源電路 圖 33 產生 這個是產生 電壓的電路圖，考慮大部分數字系統使用的電源是 5V，圖中 VCC采用 5V電壓。通過電壓調節器產生 電壓。 圖 34 是產生 電壓的電路： 談世磊：基于 DSP 信號發生器設計 6 圖 34 產生 這個是產生 電壓的電路圖，和產生 電壓的電路相同，在考慮大部分數字系統使用的電源是 5V 的情況下，圖中 VCC 采用 5V 電壓 。再通過電壓調節器產生 電壓。 晶振電路 振蕩器是用來將直流電源能量轉換為一定波形的交變振蕩信號能量的轉換電路。利用石英晶體的壓電效應可以做成晶體諧振器。石英晶振的固有頻率十分穩定，它的溫度系數（溫度變化 1176。 C 所引起的固有頻率相對變化量）在 106以下。另外，石英晶振的振動具有多諧性，即除了基頻振動以外，還可利用其泛音振動。前者稱基頻晶體，后者稱泛音晶體。在工作頻率較高的晶體振蕩器中，多采用泛音晶體振蕩電路。在泛音晶振電路中，為了保證振蕩器能準確地振蕩在所需要的奇次泛音上，不但必須有效的抑制 掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩，而且必須正確的調節電路的環路增益，使其在工作泛音頻率上略大于 1，滿足起振條件。而在更高的泛音頻率上都小于 1，不滿足起振條件。 本次設計所用的晶振電路如圖 35 所示 ： 圖 35 晶振電路圖 銅陵學院畢業論文 7 復位電路 在 S2 不閉合的情況下， RS為 高電平， DSP 處于正常工作狀態。當按一下 RESET鍵后， 就會 產生一個復位信號， TMS320C5402 的 RS就有 產生 一個低電平脈沖，實現系統 復位。 圖 36 復位電路 數模轉換部分設計 D/A 轉換器采用 TLV5619，它是基于并行 12 位單電源 D/A 轉換器。器件在 CS 為低電平時被選中，可以實現 12 位數據的雙緩沖和單緩沖兩種方式。 采用雙緩沖方式時，輸入數據在 WE 的上升沿寄存于輸入寄存器， LDAC 的低電平被鎖存至 DAC鎖存器，并刷新 DAC 轉換器，更新輸出。為了實現數據的雙緩沖，控制具有負載特性的 DAC， LDAC 必須在 WE 的上升沿唄驅動為低電平。 采用單緩沖方式時， LDAC 始終保持低電平，使 DAC 鎖存器處于直通方式， WE 的上升沿鎖存數據，并且刷新 DAC轉換器，更新輸出結果。 TLV5619 與 TMS320VC5402 的連接方式如下所示。除了 DSP 和 DAC 芯片外，還需要一片 74AC138 作為電路的地址譯碼器。DAC采用單緩沖方式，占用 DSP 芯片的資源為 0x0084H。 談世磊：基于 DSP 信號發生器設計 8 圖 37 DSP芯片與 D/A芯片的硬件電路連接圖 LCD 顯示電路的設計 本次設計所用的 LCD 顯示器為 LCM320240，它是由北京青云公司生產的 320x240 點陣 LCD模塊。支持 4/8 位 6800/8080MPU 接口，提供中英文文字對齊功能，內含 7602 個簡體中文字型，內建粗體寧形與行距設定，工作電源 ()與 DSP 兼容。本次論文設計采用的是 6800 時序， 8位數據并行方式。 圖 38為顯示電路原理圖。 鍵盤電路的設計 通過鍵盤可選擇波形的形式，可輸入不同的參數或數字而得到不同的輸出結果。此系統的鍵盤采用矩陣式鍵盤實現，如圖 39 所示 。 銅陵學院畢業論文 9 圖 38 顯示電路原理圖 談世磊：基于 DSP 信號發生器設計 10 圖