基于TMS320X2812的流水灯设计解读

1、Guangxi University of Science and Technology实验课程： DSP原理、开发与应用 实验内容： 基于 TMS320X2812 的 流水灯设计 院 （系）： 计算机学院专 业： 通信工程班 级： 101 班学生姓名：学 号： 201000402008指导教师：2013 年 7 月 3 日DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书目录一、设计任务 1二、实验目的 1三、设计内容 1四、实验原理 2DSP （ 2812）性能概述 2TMS320F2812 的引脚图及功能 4电源转换 5复位电路 5时钟电路 6JTAG 仿真接口电路 7五、程序设计 81、流

2、程图 82、程序源代码 9系统初始化函数 9程序主函数 13六、CCS集成开发工具与测试 15CCS 窗口简介 156.2.1 CCS 窗口示例 15CCS 中常用的工具 16七、实验总结 16八、参考资料 17广西科技大学课程设计说明书DSP 技术及其应用前言随着计算机和信息技术的飞速发展，DSP技术已经应用到我们生活的每一个角落，从军用到民用，从航空航天到生产生活，都越来越多的使用DSP。DSP的主要应用有数字化移动电话，数据调制解调器，磁盘/ 光盘控制器需求，图形图像处理需求，汽车电子系统等。应用DSP的领域可以说是不胜枚举。 DSP在航空航天方面，主要用于雷达和声纳信号处理；在通信方面

3、，主要用于移动电话， IP 电话， ADSL和 HFC的信号传输；在控制方面，主要用于电机控制，光驱和因公 安驱动器；在电子娱乐方面，主要用于高清晰电视，机顶盒，家庭影院， DVD等应 用；还有数字相机，网络相机等等。可以说没有DSP就没有对互联网的访问，也没有多媒体，也没有无线通信。随着科学技术的发展，将会出现更多的 DSP新应用领 域。一、设计任务1、 基于 TMS320X2812的 Led 显示控制系统设计 要求：（1）绘制系统框图（ VISIO）；（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 Protel 软件绘制原理图；（3）编写程序，实现功能；（4）

4、理论分析（5）设计过程、源代码和注释、设计说明书。二、实验目的 学习并了解 DSP 开发版的基本原理； 学习并了解 TMS320X2812 芯片的基本结构和原理； 熟悉流水灯的软件实现原理和硬件设计； 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，实现各种简单地显示控制。三、设计内容（1）使用 Altium Designer 软件绘制原理图。（2）使用 VISIO 软件绘制系统框图和软件流程图。（3）使用 CCStudio v3.3 软件设计程序实现流水灯。DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书四

5、、实验原理通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法， 掌握彩灯循 环控制器的设计方法通过对 DSP 结构、原理及应用的学习。在初步了解 DSP结构和原 理的基础上，进行简单的应用实验，掌握 DSP 的基本应用。通过熟悉 DSP模板的内部 结构以及 CCS 软件，掌握 DSP2407的汇编语言编程和调试方法， 了解 DSP的指令和 I/O 端口的寄存器的配置， 并结合 DSP实验模板对 DSP 进行编程控制数字输入 /输出端口点 亮 LED 显示管。实验的具体要求如下：实现 LED 显示管的循环显示：先第 1 个 LED 亮，然后是第 2 个 LED 亮，第 3 个 LED

6、显示管亮。第 4个灯亮。如此循环显示。 DSP最小系统4.1 DSP（ 2812）性能概述（ 1） F2812 DSP芯片采用高性能静态 CMOS技术主频高达 150MHz，每个时钟周期为 6.67ns 。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 位高性能处理器支持 16bX16b 和 32bX32b 的乘法加法运算。支持 16bX16b 双乘法运算。采用哈佛总线结构模式。快速的中断响应和中断处理能力。统一的存储设计模式。兼容 C/C+语言以及汇

7、编语言。（4）片内存储空间片内 FLASH空间大小为 128KX16b，分为 4 个 8KX16b和 6 个 16KX16b 存储段。OTP ROM空间大小 1KX16b。L0 、 L1 两块 4KX16b 单地址寻址随机存储器（ SARAM）。H0 ：一块 8KX16b随机存储器（ SARAM）。M0 、 M1：两块 1KX16bSARAM。（5）Boot ROM 空间DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书空间大小为 4KX16b，内含软件启动模式以及标准数学函数库（6）外部接口高达 1MX16b 的总存储空间。可编程的等待时间。可编程的等待读写时序。3 个独立的片选信号。（ 7）

8、时钟和系统控制支持动态锁相环倍频。片内振荡器。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 位安全密钥可以包含 Flash ROM OTP 以及 L0 L1SARAM。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。增强型 CAN模块（ eCAN）。多通道缓冲串行接口（ MSBSP）。14）12 位 ADC转换模块1 2X8 路输入通道。2 两个采样保

9、持器。单一或级联转换模式。最高转换速度 80ns/12.5Msps 。15）56 个通用 GPIO口DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书（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、 STANDB、Y 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TMS320F2812 的引脚图及功能如图 2-1 为 TMS320F2812引脚图以及各个引脚

10、的作用DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书4.3 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 0.1 f 的电容不能省略，否则得不到稳定的3.3V 电压。图 4-1 为电源转换原理图。图 4-1 电源转换原理图4.4 复位电路DSP系统的复位电路的设计对于系统

11、性能有重要影响。DSP2812 为低DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书电平复位，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。复位电路原理图如图 4-2 所示：图 4-2 复位电路原理图4.5 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

12、图 4-3 所示。广西科技大学课程设计说明书DSP 技术及其应用图 4-3 时钟电路4.6 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， 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图 4-47DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书流水灯控制系统电路五、程序设计：软件设计这里用软件延时的方法来调整发

13、光二极管的延时时间间隔。 当发光二极管被点亮之 后，通过改变端口的数据输出，达到点亮不同的 LED 显示管的目的。实验要求实现 LED 显示管的循环显示：先第 1个LED 亮，然后是第 2个 LED 亮， 第 3个 LED 显示管亮。第 4个灯亮。如此循环显示。在给端口赋初值为 0000 0001后，其高 8位为 0000 0000；主要是对低 8位进行操作。 通过对低 8 位左移一位再与 0000 0001 相或，得到的值通过端口输出，便可以完成 0000 0001 0000 1111的显示，每改变一次显示的时间间隔是由软件延时控制产生的。 当数据的最高位等于 1的时候，根据判断将程序跳转，

14、从 1111 1111开始对数据的操作 变为先与 0111 1111B相与，再右移一位，将得到的结果输出。当输出数据的最低位为 0 的时候程序跳转，完成了基本功能的一个循环，程序跳到循环开始的地方，即给程序重 新赋值为 0000 0001，进行下一轮的循环。如此即可以实现实验要求的功能。5.1.程序流程图广西科技大学课程设计说明书DSP 技术及其应用开始初始化设计延时将 temp 的值与寄存器 GPBCLEAR值相或，则相 应引脚输出低电平， LED 灯亮temp 值与寄存器 GPBSET 的值相或，相应引脚输出 高电平， LED灯灭temp 左移一位LED灯显示判断 temp 值是否为0X0

15、100结束5.2 程序部分源代码 5.2.1 系统初始化函数#include DSP281x_Device.h#include System.h #pragma CODE_SECTION(InitFlash, ramfuncs);/*/* 形式参数： void /*返回值 :void /*函数描述 :初始化系统*/*/*/*/void InitSysCtrl(void)DisableDog();/禁止看门狗InitPll(0 x02);/ 设置系统时钟 =XCLKIN*2/2DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书InitPeripheralClocks(); / 设置外设时钟DINT;

16、IER = 0 x0000;IFR = 0 x0000;InitPieCtrl(); InitPieVectTable();/ 关闭总中断/ 关闭外设中断/ 清中断标志 /初始化 PIE 控制寄存器 /使能 PIE 向量表/*/* 形式参数： void*/*返回值 :void*/*函数描述 :禁止看门狗*/*/void DisableDog(void)EALLOW;SysCtrlRegs.WDCR= 0 x0068;EDIS;/*/* 形式参数： void*/*返回值 :void*/*函数描述 :喂看门狗*/*/void KickDog(void)EALLOW;SysCtrlRegs.WDKE

17、Y =0 x0055;SysCtrlRegs.WDKEY =0 x00AA;EDIS;/*/* 形式参数： void*/*返回值 :void*/*函数描述 :设置锁相环倍频系数*/10DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书void InitPll(Uint16 val)volatile Uint16 iV ol;if (SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV != val) EALLOW;SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV = val;EDIS;for(iVol= 0; iVol4096; iVol+); TOC o 1-5 h z /* 形式参数： voi

18、d*/*返回值 :void*/*函数描述 :初始化外设时钟*/ void InitPeripheralClocks(void)EALLOW;SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0 x0001;/设/ 置高速时钟 2 分频SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0 x0002;/设/ 置低速时钟 4 分频/使能外围模块时钟SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.S

19、CIBENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=1;11DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=1;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=1;EDIS; TOC o 1-5 h z /* 形式参数： void*/*返回值 :void*/*函数描述 :初始化 Flash*/ void InitFlash(void)EALLOW;FlashRegs.FPWR.bit.PWR = 3; / 设置

20、 Flash为正常工作状态FlashRegs.FBANKWAIT.bit.RANDWAIT = 5;/ 设置随机存取等待时间FlashRegs.FBANKWAIT.bit.PAGEWAIT = 5;/ 设置页面存取等待时间FlashRegs.FSTDBYWAIT.bit.STDBYWAIT = 0 x01FF;/ 设置从睡眠到等待的转换时间FlashRegs.FACTIVEWAIT.bit.ACTIVEWAIT = 0 x01FF;/ 设置从等待到激活的转换时间FlashRegs.FOPT.bit.ENPIPE = 1;/使能流水线模式EDIS;asm( RPT #7 | NOP);/软件延时

21、，等待流水线刷新 TOC o 1-5 h z /* 形式参数： void*/*返回值 :状态值*/*函数描述 :unlocks the CSM*/ #define STATUS_FAIL 0#define STATUS_SUCCESS 1Uint16 CsmUnlock()volatile Uint16 temp;12DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书/ 写入密钥，应将 0 xFFFF 替换成密钥值 EALLOW;CsmRegs.KEY0 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY1 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY2 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY3 = 0

22、 xFFFF;CsmRegs.KEY4 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY5 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY6 = 0 xFFFF;CsmRegs.KEY7 = 0 xFFFF;EDIS;/ 执行空读temp = CsmPwl.PSWD0;temp = CsmPwl.PSWD1;temp = CsmPwl.PSWD2;temp = CsmPwl.PSWD3;temp = CsmPwl.PSWD4;temp = CsmPwl.PSWD5;temp = CsmPwl.PSWD6;temp = CsmPwl.PSWD7;if (CsmRegs.CSMSCR.bit.SECURE

23、= 0) return STATUS_SUCCESS;elsereturn STATUS_FAIL;5.2.2 程序主函数#include DSP281x_Device.h#include System.h端口宏定义常量宏定义13广西科技大学课程设计说明书DSP 技术及其应用全局变量定义函数声明void Init_LED(void);/* 形式参数： void /*返回值 :void /*函数描述 :主函数*/*/*/*/void main(void) unsigned int i,j,temp;InitSysCtrl(); / 系统初始化子程序，在 DSP28_sysctrl.c 中Init

24、_LED();temp=0 x0001;while(1)GpioDataRegs.GPBCLEAR.all |=temp; for(i=0;i10;i+) for(jzs=0;j60000;j+);GpioDataRegs.GPBSET.all |=temp; temp=1;if(temp=0 x0100) temp=0 x0001;/*/* 形式参数： void/*返回值 :void/*函数描述:初始化 LED 端口为输出*/*/*/*/*/void Init_LED(void)14DSP 技术及其应用广西科技大学课程设计说明书EALLOW;GpioMuxRegs.GPBDIR.all |=

25、0 x00FF;EDIS;六、CCS集成开发工具与测试CCS 是什么通常，DSP厂商和第三方都会为 DSP的开发应用提供各种各样的软硬件开发工具 （代 码生成工具和代码调试工具等） 。早期的 DSP开发工具没有集成化，需要在 DOS环境下 键入比较复杂的命令，使用起来不很方便，调试、开发的效率也不高。1999 年， TI 公司推出了 CCS（Code Composer Studio ）集成开发工具（直译为代码设计工作室） ，为 DSP用户提供了十分便利的开发环境。CCS内部集成了以下软件工具：DSP代码生成工具（包括 DSP的 C编译器、汇编优化器、汇编器和链接器等） CCS集成开发工具（编辑

26、、链接和调试 DSP目标程序）。实时分析插件 DSP/BIOS和实时数据交换模块 RTDX等（必须有硬件开发板） 。CCS是一种可视化集成开发工具，它集代码生成软件和代码调试工具 于一体，具有强大的应用开发功能： 可视化代码编辑界面：可以直接编写汇编语言和 C 语言程序、 .H 头文件和 .CMD 命令文件等。代码生成工具：包括 DSP的汇编器、 C编译器和链接器等。 各种调试工具：包括加载执行文件、运行、单步操作、设置断点、查看编辑存储 器和寄存器、观察变量、评估程序和执行时间等。探针工具：可将 PC机数据文件中的数据传到 DSP，或者将 DSP中数据传到 PC机 数据文件中，以便实现各种算法仿真和数据监视。图形显示工具：可以将 DSP程序生成的数据绘制成时域 / 频域图等，以便于观察 和分析。通用扩展语言 GEL：可以让用户通过 GEL语言编程，建立需要的 GEL函数来扩展 CCS的功能，包括配置各种参数、修改变量等。DSP/BIOS工具：它是 DSP芯片简化了的操作系统内核， 即各种 DSP芯片操作系统 的底层文件，为嵌入式系统应用提供基本的运行服务， 具有代码较少、 逻辑精简等优点。开放式的插入架构技术：只需安装相应的驱动程序，就能够集成第三方的专用插 件。CCS 窗口简介6.2.1 CCS 窗口示例CCS系统设置完成后， 就可以打开 CC