DSP课程设计报告

1、题目题目系（部)专业（班级）姓名学号指导教师起止日期长沙学院DSP 原 理 及 应 用 课程设计说明书基于DSP的串口通信模块设计电信系电子1班2014/12/1-2014/12/5DSP 原理及应用课程设计任务书系（部）:电子与通信工程系专业:11 级电子信息工程指导教师:课题名称基于DSP的串口通信模块设计（1）课题内容：掌握DSP与PC机串口通信技术及其程序编写。在板上加上 16C550、Max232和驱动电路部分即可。驱动电路主要完成将UART输出的 0-3.3V电平转换成异步串口电平的工作。转换电平的工作由MAX232芯片 完成，但由于它是5V器件所以它同DSP间的信号线必须有电平转

2、换，此板 采用的是74LVC245。（2）要求：DSP硬件设计与仿真；DSP的C语言复杂程序设计；DSP算法 设计与系统方案设计；DSP硬件测试与调试；提交一份完整的课程设计资料, 包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参 考文献、设计总结等。1、DSP硬件设计与仿真；2、DSP的C语言复杂程序设计；3、DSP硬件测试与调试；4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、 仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。进 度 安 排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第天课题介绍，答疑，收集材料第二天设计方案论证第三天程序设计第四天程序调试

3、、仿真第五天系统测试并编写设计说明书教研室意见年 月曰系（部）主 管领导意见年 月曰长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业电子信息工程班级电子1班设计题目基于DSP的串口通信模块设计指导教师指导教师意见：评定成绩：教师签名：日期：答辩小组意见：评定成绩：答辩小组长签名：日期：教研室意见：最终评定等级：教研室主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀” “良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。基于 DSP 的串口通信模块设计一、引言串口是计算机上一种非常通用通信设备的协议，同时也是仪器仪表设备通用的通信协议，也还可以用 来获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位发送和接收字节。可

4、以在使用一根线发 送数据的同时用另一根线接收数据，它很简单并且能够实现远距离通信。本文主要研究的是基于DSP串口通信在TMS320F2812 SCI 口的设计与实现。而DSP是一种独特的微处 理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1 的数字信号。再 对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。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 数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特 色。DSP 优点主要如下所示：对

5、元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小；容易实现集成；VLSI可以分时复用，共享 处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率 处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。二、设计介绍1、 McBSP 设置DSP的McBSP通过3种信号实现同步通信：数据、帧同步和时钟。异步通信发送和接收各在一条线 上进行，具有自己的帧时序。UART的通信时钟由使用的通信波特率（每秒传输的数据位个数）决定，通常为2400, 9600, 19200等。 DSP与UART异步通信时，由于DSP的内部时钟频率通常都不是UART时钟频率的整数位，因而会造成

6、双方通信时数据位的偏移，为了尽量减小这种偏移，McBSP的串口时钟需要正确的设置时钟频率以达到与 UART波特率相匹配。数据包（PKTBITS ）由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成，起始位为1位，停止位通常为1，1.5， 2位，数据数通常为8位，如何使用校验，那么数据包还包括1位校验位。以上数据位中，每1位都被DSP 以 16倍波特率的时钟频率过采样。发送时，为保证UART能收到半个停止位，需要将DSP的McBSP发送端口设置为2相的数据帧。第 1 相为 16位的数据字，第2相为 8位的数据字。那么第1 相数据长度为（起始位+数据位+校验位）个字， 第2相长度为停止位的字长。发送时的总帧

7、长（TxPKTBITS）为这两相的总字长。接收数据包格式与发送 相似，其结构如图2所示oDSP的串口发送引脚与外部串口设备的接收引脚相连，不使用FSX引脚和CLKX 引脚。接收时，McBSP通过接收帧同步信号引脚（FSR）检测数据的到来，根据帧同步信号的不同，帧同步 信号可配置成上升沿触发或下降沿触发，由于UART的起始位为低电平，因此使用下降沿触发。将UART 发送数据信号与McBSP的数据接收引脚DR和FSR相连，实现用UART的发送信号触发McBSP的接收帧同步信号。在McBSP接收一帧数据期间，为了防止下降沿再次触发一帧数据接收，McBSP应该设置为 接收数据包期间忽略帧同步信号。图

8、1 UART 接收数据包的帧格式接收完一帧数据后，需要对数据解码，收于DSP发送和接收时钟是UART串口时钟频率的16位，因此每 个UART数据位对应于DSP中1个16位字（停止位对应8位字）。在McBSP接收寄存器中将接收帧设 置为2相，第1相16位字，字长为RxPKTBITS（起始位+数据位+校验位），第2相为8位字，对应于停 止位字数。此外，接收帧延时值应该设置为1 位。2、 McBSP 时钟采样率设置McBSP与UART通信时，McBSP接收到一帧的帧同步信号后，该帧期间之后出现的帧同步信号将被忽略。 为了获得最大数据流量，一帧数据发送结束时，其停止位后紧接着为起始位，帧同步信号的检测

9、依赖于停 止位到起始位的下降沿。为了正确检测到帧同步信号，高电平应该至少保持一个时钟周期以上时间。 理想情况下，串口时钟信号边沿与数据位边沿精确对应，此时，每个数据位对应 16 倍时钟周期。起始位 和串口时钟的下降沿偏最小，如图3所示。图2 McBSP串口时钟与UART时钟精确同步时的时序正常通信时，McBSP的帧同步信号与UART串口的时钟之间会有一定的偏差，如图所示。图3 McbSP串口时钟与UART时钟存在偏差时的时序存在偏差时，为保证McBSP能检测到接收到信号的下降沿，McBSP的串口采样时钟频率必须准确设置。 其设置方法如公式1、2所示。其中，DIV是McBSP寄存中串口采样时钟分

10、频值，DSPCLK是DSP的CPU时钟频率， baudrate 为通信波特率。buadwt銘buadwt銘(16xTBITS+3)1）WK （FMS那-阿F肋划 电、（16 心比矗 3）通信波特率为19200, DSP时钟频率为75MHz,接收数据包为10位（1位起始位，8位数据位，无校验， 1位停止位：PKTBITS=10，RxPKTBITS=9.5），根据公式1计算得DIV，由于分频值DIV为整数，因此 取DIV。根据公式2计算得DIV，取整后得DIV。取DIV最佳值为244。3、 DMA 设置UART通信时，DSP发送和接收到的数据存储在数据存储器中，为了实现DSP的高速处理，减少DSP

11、 响应McBSP数据寄存器中断的次数。发送和接收数据与McBSP发送和接收寄存器DXR和DRR之间的数 据传输通过DMA通道完成。这里以使用DMA通道4和通道5为例，其中，DMA通道4作为数据接收通 道，DMA通道5做为数据发送通道。将通道4和通道5的同步事件分别设置为McBSP串口接收事件和串 口发送事件，DMA通道4的源地址为McBSP的接收寄存器DRR地址，目的地址为数据存储器中存放接 收数据的变量地址；DMA通道5的源地址为数据存储器中待发的数据，目的地址为McBSP的DXR寄存 器地址。每当McBSP接收到数据时，会触发DMA通道4将接收到的数据拷贝到DSP数据存储器的相应 置，同时

12、目的地址指针自动加1;发送数据时，DMA通道5将待发送数据拷贝到DXR，将数据依次发出。 发送数据时，待发字符被打包成适于UART接收的数据格式，以发送16进制无符号数0 xAA为例，首先 发送起始位，然后是数据位最低位，最后发送停止位。该数值在数据存储器中按地址由低到高的存放格式为：0 x0000, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, 0 x0000, OxFFFF, OxFFFF。 接收到数据后，取过采样到的每个16 位二进制数据字的中间四位，若中间四位中1 的个数不小于 3，则表 示收到当前的UART数据位值为1；若中间四

13、位中0的个数不小于3,则表示收到当前的UART数据位值 为 0。否则认为数据传输出错。4 、程序设计#define FCR#define LCR在 McBSP 和 DMA 寄存器设置正确的基础上,利用 TI 公司提供的 Code Composer Studio 集成开发环境 编写了 #define FCR#define LCR在 McBSP 和 DMA 寄存器设置正确的基础上,利用 TI 公司提供的 Code Composer Studio 集成开发环境 编写了 UART串口通信软件，软件开发中使用了 CSL （片上支持库），使整个开发过程快速、直观、具有 很强的可读性。程序流程如图所示：#d

14、efine MCR#define LSR#define MSR#define SCR#define DLL#define DLMport2002 port2003 port2004 port2005 port2006 port2007 port2000 port2001void wait(int nWait);char cString17= Hello PC!,Over| ,cReceive,cBuffer17,cAnswer16=Oh,you say; int bReceive,nLen;main() unsigned int uWork; int i,k;bReceive=0;LCR =

15、0 x80;DLL = 0 x18;DLM = 0 x00;LCR = 0 x03;FCR = 0 x01;MCR = 0 x20;IER = 0 x00;while ( 1 )if ( bReceive=0 )for ( i=0;i16;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=cStringi;wait(1024);elsefor ( i=0;i10;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=cAnsweri;wait(1024);douWork=LSR;

16、 while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=;for ( i=0;inLen;i+ )do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 ); THR=cBufferi;wait(1024);douWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 );THR=; wait(1024); for ( i=9;i16;i+ ) do uWork=LSR; while ( uWork&0 x040 != 0 x040 ); THR=cStringi;wait(1024);k=0; bReceive=

17、0;while ( 1 )douWork=LSR; while ( (uWork&1)=0 ); cReceive=RBR; cBufferk=cReceive&0 x0ff;if ( cReceive=. ) cBufferk+1=0; nLen=k+1; bReceive=1; break;k+; k%=16;void wait(int nWait)int i,j,k=0;for ( i=0;inWait;i+ ) for ( j=0;j64;j+ ) k+;四、心得体会在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次综合应用DSP技术来做设计，难免 会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够 深刻，掌握得不够牢固通过这次设计之后，得以把以前所学过的知识重新温故。这次毕业设