DSP2812音乐演奏器

1、南昌航空大学课程设计报告 （嵌入式课设）DSP技术及其应用 Nanchang Hangkong University 课程设计报告实验课程：DSP原理与应用 【嵌入式课设】 实验内容：基于TMS320X2812的音乐演奏器 院 （系）： 信息工程学院 专 业： 自动化 班 级： 120443班 学生姓名： 黄公权、胡盼林、胡美亮、胡朔 学 号： 12044315、 13、 12、 14、 指导教师： 吴家洲老师 2015年 11 月 26 日 目录1.序言 22.设计任务 33.实验目的 34.设计内容 45.实验原理 46.总体设计 7 7.实验总结与组员分工148.参考资料15序言 DSP

2、2812的特点DSP2812是TI公司新推出的功能强大的TMS320F2812的32位定点DSP，是TMS320LF2407A的升级版本，最大的特点是速度比TMS320LF2407A有了质的飞跃，从最高40M跃升到TMS320F2812的150M，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI等，在工控领域占有不少份额。TMS320F2812是基于代码兼容的C28x内核的新型高性能32位定点数字信号处理器，其代码与F24x/LF240x系列DSP代码及部分

3、功能相兼容，C28x内核的指令执行周期达到了667ns，最高运行频率可以达到150MHz，保证了控制系统有足够的运算能力。此外，F2812集成有许多外设，提供了整套的片上系统，从降低了系统成本，实现更简单、高效的控制。其片上外设主要包括2×8路12位ADC(最快80ns转换时间)，2路SCI，1路SPI，1路McBSP，1路eCAN接口等，并带有两个事件管理模块(EVA、EVB)，分别包括6路PWM/CMP，2路QEP，3路CAP，2路16位定时器(或TxPWM/TxCMP)。另外，该器件还有3个独立的32位CPU定时器，以及多达56个独立编程的GPIO引脚。由此可见，F2812在具

4、备数字信号处理器卓越的数据处理能力的同时，又具有适于控制的片内外设及接口，可广泛应用于各种高性能的系统控制中。F2812不同于F24xx系列DSP，它采用统一编址方式。芯片内部有18K的SARAM，包括MO、M1、L0、L1、H0共5个存储块。各存储块保持独立，可以在同一机器周期对不同的RAM块进行访问，从而减少流水线时延。而且F2812内部有128K字的FLASH，地址空间3D8000h3F7FFFh，适用于低功耗、高性能的控制系统。此外F2812提供了外部存储器扩展接口(XINTF)，方便进行系统扩展，其寻址空间可以达到1MB。F2812有多种上电引导方式可供选择，可以通过设置GPIOF4

5、、GPIOF12、GPIOF3、GPIOF2的不同状态进行DSP上电时的程序引导控制。DSP芯片，也称数字信号处理器， 是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。 快速的中断处理和硬件I/O支持。 具有在单

6、周期内操作的多个硬件地址产生器。 可以并行执行多个操作。 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。1.设计任务：1.1基于TMS320X2812的 音乐演奏器设计（通过DSP开发板，开发板老师直接从淘宝上找的，只要求做出基本设计，不要求做出硬件。没有板子，所以简单设计了一下需要用到的电路）要求：（1）绘制系统框图【Edraw（亿图软件）】；（2）包括复位电路设计、JTAG接口设计、时钟电路设计、电源设计等，并且用Altium Designer 10软件及Proteus 7.8软件绘制原理图；（3） 编写程序，音乐演奏功能；

7、（4） 系统理论分析和设计陈述；（5） 设计过程、源代码和注释。2.实验目的： 学习并了解DSP开发版的基本原理，进一步掌握嵌入式技术； 学习并了解TMS320X2812芯片的基本结构和原理； 熟悉“音乐演奏器”实现原理和硬件设计，驱动扬声器蜂鸣器播放一段音乐声； 熟悉Emulator方式下的程序调试规程，并最终能够熟练掌握在DSP软硬件环境下的程序开发流程；能够对现有器件进行简单地编程，实现音乐演奏器地设计。通过DSP2812设计音乐演奏器，对嵌入式进行更深一步地理解和学习。3.设计内容：（1）使用Altium Designer 10软件绘制TMS320F2812引脚图、蜂鸣器电路（音乐演奏

8、电路），用Proteus 7.8绘制复位电路设计、JTAG接口设计、时钟电路设计、电源电路图。（2）使用Edraw（亿图）软件绘制系统框图和软件流程图。（3）使用CCStudio v3.3软件设计程序实现音乐演奏功能。4.实验原理：4.1 DSP（2812）性能概述（1）F2812 DSP芯片采用高性能静态CMOS技术1 主频高达150MHz，每个时钟周期为6.67ns。2采用低电压供电，当主频为135MHz时,内核电压为1.8V，主频150MHz时内核电压为1.9V，I/O引脚电压为3.3V。（2）支持JTAG在线仿真接口(3）32位高性能处理器1 支持16bX16b和32bX32b的乘法加

9、法运算。2 支持16bX16b双乘法运算。3 采用哈佛总线结构模式。 4 快速的中断响应和中断处理能力。5 统一的存储设计模式。6 兼容C/C+语言以及汇编语言。(4) 片内存储空间1片内FLASH空间大小为128KX16b，分为4个8KX16b和6个16KX16b存储段。 2 OTP ROM空间大小1KX16b。3 L0、L1两块4KX16b单地址寻址随机存储器（SARAM）。4 H0：一块8KX16b随机存储器（SARAM）。 5 M0、M1：两块1KX16bSARAM。(5) Boot ROM空间空间大小为4KX16b，内含软件启动模式以及标准数学函数库。(6) 外部接口1 高达1MX1

10、6b的总存储空间。2 可编程的等待时间。3 可编程的等待读写时序。4 3个独立的片选信号。（7） 时钟和系统控制1 支持动态锁相环倍频。2 片内振荡器。3 内含看门狗定时模块。（8）3个外部中断（9）外设中断模块（PIE）可以支持45个外设中断（10）3 个32位CPU定时器（11）128位安全密钥 1 可以包含Flash ROM OTP以及L0 L1SARAM。2 防止系统硬件、软件被修改。（12）用于控制电机的外设1两路事件管理（EVA、EVB）。（13）串行通信端口1 串行外设接口SPI。2 两路串行通信接口SCI，标准URAT口。3 增强型CAN模块（eCAN）。4 多通道缓冲串行接口

11、（MSBSP）。（14）12位ADC转换模块1 2X8路输入通道。2 两个采样保持器。3 单一或级联转换模式。4 最高转换速度80ns/12.5Msps。（15）56个通用GPIO口（16）先进的仿真模式1 具有实时仿真及设置断点的功能。2 支持硬件仿真。（17）开发工具1 DSP集成环境CCS。2 JTAG仿真器。（18）低电模式和电源存储1 支持IDLE、STANDBY、HALT模式。2 禁止/使能独立外设时钟。（19）封装1 179引脚BGA封装，带扩展存储接口。2 176引脚PGF封装，带扩展存储接口。4.2 TMS320F2812的引脚图及功能下图为TMS320F2812引脚图以及各

12、个引脚的作用。4.3、蜂鸣器电路（音乐演奏电路）:5.总体设计 5.1系统框图 5.2基本硬件设计1. 电源转换DSP最小系统仅有5V电源供电，由于DSP芯片供电电压只能是3.3V，所以在设计电路时，需要将5V电源转换为3.3V给CPU供电，因此使用了TI公司的5V/3V的TPS7333Q高性能稳压芯片，并可提供上电复位信号，该信号/RSDSP接到DSP的复位引脚上。该芯片最大输出电流500mA。TPS7333Q输出后的10f和0.1f的电容不能省略，否则得不到稳定的3.3V电压。电源转换原理图如下所示： 2 复位电路DSP系统的复位电路的设计对于系统性能有重要影响。 DSP2812为低电平复

13、位，由于内部有复位电路，所以直接在复位引脚/xrs接一个10K的上拉电阻即可；有些电源芯片有复位引脚，可用于DSP的直接复位。复位电路原理图如下所示： 3 时钟电路TMS320 F2812 DSP的时钟可以有两种连接方式，即外部振荡器方式和谐振器方式。有源晶振驱动能力较强，频率范围较宽，在1HZ400MHZ之间。无源晶振驱动能力差，价格便宜，频率范围较窄。本文采用的是外部有源时钟方式，直接选择一个3.3V供电的30MHz有源晶振实现。晶振电路如图下图所示：4 JTAG仿真接口电路几乎所有的高速控制器和可编程器件都配有标准仿真接口JTAG，F2812也不例外。JTAG扫描逻辑电路用于仿真和测试，

14、采用JTAG可实现在线仿真，同时也.是调试过程装载数据、代码的唯一通道。通过JTAG接口可将仿真器与目标系统相连接。为了与仿真器通信，DSP控制板必须带有14引脚的双排直插管座。F2812和14针仿真插座连接的电路如下所示：5.3软件设计1、利用事件管理器中的16路中的PWM1，输出一段连续变化的PWM波;驱动扬声器蜂鸣器播放一段音乐声,演奏的音乐为女儿情；女儿情曲谱编码 FOR DSP如下：204,480,182,480,151,1440,134,480,121,720,162,240,91,240,162,240,204,480,182,480,182,240,151,480,134,48

15、0,121,1440,101,480,91,480,151,480,134,240,121,240,113,480,121,480,121,480,121,480,101,480,91,1440,101,480,91,960,182,480,121,480,134,1440,151,480,134,960,121,960,204,1440,182,480,162,480,121,960,182,480,182,480,151,240,151,240,91,480,101,480,101,480,91,480,76,480,81,960,91,240,101,240,91,960,91,960,

16、0,480,101,480,101,480,91,480,76,480,81,960,91,240,101,240,121,960,121,960,204,480,182,480,151,1440,134,480,121,720,162,240,182,240,162,240,204,480,182,960,182,960,151,480,134,480,121,1440,101,480,91,480,151,480,134,240,121,240,113,480,121,960,121,960,121,480,101,480,91,1440,101,480,91,960,182,480,12

17、1,480,134,1440,151,480,134,960,121,960,204,1440,182,480,162,480,121,960,182,480,182,480,151,1440,151,960,151,960,204,480,182,480,182,480,151,1440,151,960,151,960,121,960,204,1440,182,480,182,960,182,480,151,1440,151,960,151,960,2. 程序部分源代码#include "DSP281x_Device.h" / DSP281x Headerfile Inc

18、lude File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include Filevoid init_eva(void);void Delay(unsigned int nTime);#define nMusicNumber 119unsigned int nCount;unsigned int musicnMusicNumber2= /女儿情曲谱编码 FOR DSP204,480,182,480,151,1440,134,480,121,720,162,240,91,240,162,240,204,480,182,

19、480,182,240,151,480,134,480,121,1440,101,480,91,480,151,480,134,240,121,240,113,480,121,480,121,480,121,480,101,480,91,1440,101,480,91,960,182,480,121,480,134,1440,151,480,134,960,121,960,204,1440,182,480,162,480,121,960,182,480,182,480,151,240,151,240,91,480,101,480,101,480,91,480,76,480,81,960,91,

20、240,101,240,91,960,91,960,0,480,101,480,101,480,91,480,76,480,81,960,91,240,101,240,121,960,121,960,204,480,182,480,151,1440,134,480,121,720,162,240,182,240,162,240,204,480,182,960,182,960,151,480,134,480,121,1440,101,480,91,480,151,480,134,240,121,240,113,480,121,960,121,960,121,480,101,480,91,1440

21、,101,480,91,960,182,480,121,480,134,1440,151,480,134,960,121,960,204,1440,182,480,162,480,121,960,182,480,182,480,151,1440,151,960,151,960,204,480,182,480,182,480,151,1440,151,960,151,960,121,960,204,1440,182,480,182,960,182,480,151,1440,151,960,151,960,; /女儿情曲谱编码 FOR DSPvoid main(void) InitSysCtrl(

22、); / 系统初始化子程序，在DSP28_sysctrl.c中 EALLOW; GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x00FF; / EVA PWM 1-6 pins GpioMuxRegs.GPBMUX.all = 0x00FF; / EVB PWM 7-12 pins EDIS; DINT; / 关闭总中断 IER = 0x0000; / 关闭外设中断 IFR = 0x0000; / 清中断标志 InitPieCtrl();/初始化PIE控制寄存器 InitPieVectTable();/使能PIE向量表 init_eva(); for(;) Delay(musicnCou

23、nt1/2*5);nCount+;nCount%=nMusicNumber;EvaRegs.T1PR = musicnCount0*350;EvaRegs.CMPR1 =EvaRegs.T1PR/2;EvaRegs.T1CON.bit.TENABLE = 1; void Delay(unsigned int nDelay)int i,j,k=0;for ( i=0;i<nDelay;i+ )for ( j=0;j<64;j+ )k+;void init_eva() EvaRegs.T1PR = 0xFFFF; / Timer1 period# EvaRegs.T1CMPR = 0xFF00; / Timer1 compare EvaRegs.T1CNT = 0x0000; / Timer1 counter EvaRegs.T1CON.all = 0x1042; EvaRegs.T2PR = 0x0FFF; / Timer2 period EvaRegs.T2CMPR = 0x03C0; / Timer2 compare EvaRegs.T2CNT = 0x0000; / Timer2 counter EvaRegs.T2CON.all = 0x1042; EvaRegs.GPTCONA.bit.TCMPOE = 1; EvaRegs.GPTCONA.b