第5章 DSP系统设计

第5章DSP系统设计5.1总体方案设计5.2硬件设计步骤5.3软件设计步骤5.4系统集成5.5CSS开发平台5.1总体方案设计根据需求写出任务说明书根据任务确定技术指标由信号频率、带宽决定系统的采样频率。具体技术指标由采样频率确定任务书中最复杂算法所需最大时间以及系统对实时性要求判断系统能否完成工作。由数据量及程序长度决定片内RAM的容量，是否需要扩展。由系统精度决定是16位还是32位，定点还是浮点运算。根据系统用途是计算还是控制，来决定对输入输出端口的要求。DSP总体设计框图根据需求写出任务说明书根据任务确定技术指标确定DSP芯片与外围芯片软件设计说明硬件设计说明软件编程与调试硬件sch/pcb系统集成硬件调试系统测试总体设计确定软硬件分工DSP控制通信口EPROMRAMADC信号预处理MUX程控放大DAC滤波器滤波器典型DSP目标板原理框图DSP方案设计基本步骤算法分析及优化DSP运算量核算及DSP选择数字化要求模拟混合电路ADC/DAC设计吞吐量要求存储器需求ROM/RAM/FLASH通信口要求其他控制（电源、时钟、同步）体系结构设计(单DSP还是多DSP，并行还是串行，全DSP、DSP/MCU或DSP/FPGA混合)DSP目标板的设计要素第一步：算法分析与优化根据需求，完成算法的仿真验证第二步：DSP的选择根据核心算法、数据吞吐率，以及系统要求进行选择第三步：DSP配置DSP基本电路包括本身的基本引脚连接、总线驱动、时钟控制、引导程序方式控制、存储器配置、通信口配置、IO口控制、时序设计等，保证DSP的基本工作模式。第四步：模拟数字混合电路设计实现DSP与模拟混合产品的无缝连接，以及保证数据的吞吐量，实现模拟与数字部分隔离。第五步：系统电路设计重点是合理进行系统技术指标的分配，在时序设计上保证系统速度（包括处理速度、接口速度、元器件速度等）和实时控制。第六步：系统对软件的编写与调试对信号处理的算法进行编程，并提供系统监控程序。第七步：系统测试与验证•硬件部件的原理验证：电路的调试•通过DSP的原理验证：在线仿真电路调试•软件的仿真与算法验证：算法的实际硬件实现•系统硬件功能验证与指标测试：验证系统技术指标•系统软件完善：确保系统的智能化与可程控性•其他测试与验证：软硬件可靠性，自检，环境实验5.2硬件设计步骤系统分析系统综合确定硬件方案根据性能指标、工期、成本等，确定最优硬件实现方案，并画出硬件原理框图。确定硬件方案器件选型一般系统中常用AD、DA、存储器、电源、逻辑控制、人机接口、通信、总线等基本部件。确定硬件方案器件选型原理设计原理设计是DSP系统集成中关键的一步，其成功与否是DSP系统能否正常工作的最重要的一个因素。原理设计DSP芯片基本管脚的配置DSP引导方式选择DSP扩展存储器设计DSP时钟设计DSP电源设计DSP电平转换电路设计5v4.4v3.5v2.5v1.5v0.5v0vVccVOHVIHVTVILVOLGND5v2.4v2.0v1.5v0.8v0.4v0vVccVOHVIHVTVILVOLGND3.3v2.4v2.0v1.5v0.8v0.4v0vVccVOHVIHVTVILVOLGND5V

CMOS5V

TTL3.3V

TTLDSP电平转换电路设计确定硬件方案器件选型原理设计PCB版图设计PCB布线不是简单的端口互连确定硬件方案器件选型原理设计PCB版图设计硬件调试系统分析系统综合检查PCB板上各硬件是否能正常工作。5.3软件设计步骤编写C语言源程序优化ANSIC编译器生成汇编文件汇编语言汇编器生成目标文件链接器输出可执行文件调试器目标DSP系统编写汇编语言源程序宏汇编源文件文档管理器宏汇编库格式转换烧录EPROM软件仿真软件开发系统评测模块系统仿真XDS5.4系统集成系统集成是将软硬件结合起来，并组装成一台样机，在实际系统中运行，进行系统测试。出现问题时，一般采用修改软件的方法。如果软件修改无法解决问题，则必须调整硬件，这时问题就较为严重了。5.5软件开发平台CCS及其应用为提高实时信号处理系统的开发进程，TI公司针对TMS320C2XX,C54X\C54XX\C55X,C6X,C3X\C4X分别提供了一套全新的集成开发环境CCS(CodeComposeStudio)。CCS集编译、仿真、下载为一体的DSP开发软件。可以通过CCS新建工程、编译仿真工程、在线调试、下载程序。与Keil及伟福类似，它也由菜单栏、工具栏、工程窗口、程序窗口等组成。CCS采用图形接口，提供有编辑指令，参数修改工具，它为非代码产生工具集成了一个统一的集成环境，包括了TI公司提供的C源代码调试器和模拟器所具有的功能，能对TMS320系列DSP进行指令级的仿真和进行可视化的实时数据分析，可大大提高开发工作效率，缩短应用系统开发周期。安装CC2000到软件中，运行CC2000安装程序setup.exe。安装完成后，在桌而上会有“CCS’C2000”和“SetupCCS2’C2000”两个快捷方式图标。分别对应CCS2C000应用程序和配置程序,如图所示。

运行CCS2000配置程序设置驱动程序，如果CCS2000是在目标板上运行，则要先安装目标板驱动卡，然后运行“SetupCCS’C2000”配置驱动程序，最后才能执行CCS2000。除非用户改变CCS2000应用平台类型，否则只需运行一次CCS2000配置程序。

CCS的安装CCS软件界面介绍

File(文件)菜单如图所示。其中常用的菜单选项如下：New(新建文件)：新建一个源文件（默认为.c）。Open(打开)：打开一个源文件。Close(关闭)：关闭现有的文件。Save/SaveAs(保存/另存为)：保存源文件。LoadProgram(下载程序)：将生成的.out文件下载到目标板上。图File菜单ReloadProgram(重新下载程序)：下载上一次生成的.out文件。Data/Load(数据下载)：将文件下载到目标板上，下载的数据可以指定存放的地址和数据长度。Workspace/Load(装入工作空间)。Workspace/Save(保存当前的工作环境)。

文件管理功能（File）1、Undo（取消键入）2、Redo（重复键入）3、Cut（剪切）4、Copy(复制)5、Paste(粘贴)6、Delete(删除)7、SelectAll（全选）8、Find/Replace（寻找/替换）9、FindinFiles(在多个文件中寻找文本)11、Memory（存储器）12、EditRegister(编辑寄存器)13、EditVeriable(编辑变量)14、EditCommandLine(编辑命令行)15、ColumnEdit（列编辑）16、Bookmarks（书签）

编辑功能（Edit）…Toolbar:常用的工具栏选择，可以激活相应的工具栏。Registers(寄存器)：可以观察相应寄存器的状态。Graph/Time/Frequent:在时域或频域上显示信号波形，时域分析时数据无需进行处理，频域分析时需将数据进行FFT处理。Graph/Constellation:采用星座图显示信号波形。

Graph/EyeDiagram:使用眼图来量化失真度。WatchWindow（观察窗口）：可以实时观察相应的变量的值。视图功能（View）调试有单步调试、运行到光标处、运行到断点处、停止，以及全速运行等。Breakpoints（添加断点）：当程序运行遇到断点时，程序自动停止并跳出。StepInto（单步运行）：可以单步运行程序，并观察各变量及寄存器的状态，可以方便地调试程序。Stepout:跳出当前执行的子程序，返回到上一级程序代码。Run:自由运行程序。Halt:暂停正在运行的程序。

软件开发平台CCS的应用工程管理

假设已在D盘上建立了工程文件夹nomal,该文件夹包含了.c、.cmd以及.h文件等。运行CCS，在“projiect”菜单打开该工程，选择.pjt文件。点击source文件夹，展开所有文件。选择.c，双击，就可以打开该文件了。

编译、链接时，CCS下面的输出窗口会显示相应的状态信息。如果CCS的编译链接过程出现问题，CCS会给出提示，用户可以根据提示的信息，寻找问题出现在什么地方。双击该错误提示，光标会跳转到错误行上，可以检查是不是有语法等错误，直到无任何错误信息。打开File,选择“LoadProgram”装载应用程序。经过编译、链接后生成的代码文件在工程文件夹中的Debug文件夹中，.out文件，通过File\LoadProgram加载此文件。运行程序。工程管理

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