基于DSP的A-D转换接口设计

河南理工大学数字信号处理课程设计题目：基于DSP的A/D转换接口设计摘要数字信号处理器（digitalsignalprocessor,DSP）是针对数字信号处理的需求而设计的一种可编程的处理器，是现代电子技术、计算机技术和信号处理技术相结合的产物。随着信息处理技术的飞速发展，DSP在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪器仪表、信息家电等高科技领域获得了越来越广泛的应用。自从20世纪80年代诞生以来，DSP就被广泛应用于社会各个领域。DSP不仅快速实现了各种数字信号处理算法，而且拓宽了数字信号处理的应用范围。随着DSP的功能越来越强大，其应用范围也将越来越广泛。此次DSP课程设计，我们一组做的是A/D转换接口的设计。在DSP的外部设备中，A/D（模数转换器）是一个十分重要的器件，A/D先将模拟信号转换成数字信号，DSP接收A/D输出的数字信号进行信号处理。关键词：DSP；A/D转换接口；TMS320C5416指令周期内同时进行运算。（5）特殊的DSP指令为了更好地满足数字信号处理应用的需求，在DSP的指令系统中，设计了一些特殊的DSP指令。（6）指令周期短早期的DSP指令周期约为400ns，采用4μm的NMOS制造工艺，其运算速度为5MIPS。随着集成电路工艺的发展，DSP广泛采用了亚微米静态CMOS制造工艺，其运行速度越来越快。（7）运算精度高早期DSP的字长是8位，后来逐步提高到16位、24位、32位，为防止运算过程中产生溢出，有的DSP的累加器字长是40位。1.4Protel99SE概述Protel99SE主要由原理图设计系统、印制电路板设计系统两大部分组成。（1）原理图设计系统

这是一个易于使用的具有大量元件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。它可以为印制电路板设计提供网络表。该编辑器除了具有强大的原理图编辑功能以外，其分层组织设计功能、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。（2）印制电路板设计系统

它是一个功能强大的印制电路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB）的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制电路板的生产。Protel99SE的印制电路板设计系统可进行多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了印制板设计的时间。同时它还包含一个具有专业水准的PCB信号完整性分析工具、功能强大的打印管理系统、一个先进的PCB三维视图预览工具。此外Protel99SE还包含一个功能强大的基于SPICE3f5的模/数混合信号仿真器，使设计者可以方便地在设计中对一组混合信号进行仿真分析。同时，它还提供了一个高效、通用的可编程逻辑器件设计工具。2系统设计2.1电路原理图图2-1A/D转换接口原理图2.2PCB板图2-2A/D转换接口PCB板3硬件设计3.1电源设计在TI公司的DSP系列中，C2xx系列采用单一5V电压供电。C54xx系列DSP一般采用3.3V和1.8V电压供电，其中I/O采用3.3V电压，芯片采用1.8V，内核采用低电压供电可以降低整个芯片的工作功耗。实际常用直流电压一般为5V或者更高，所以必须采用电压转换芯片。将高电平转换成3.3V和1.8V，供DSP使用。TI公司提供专门的电压转换芯片，供各个不同型号的DSP使用。本次课程设计使用的是TPS7348（4.85V）。图3-1TPS70348的基本连接方法3.2DSP与TLV1571的硬件连接TLV1571与C5409的连接如图3-2所示。使用DSP的地址总线的A0引脚控制TLV1571的片选信号，使用DSP的XF引脚控制TLV1571的读信号。DSP和TLV1571的数据总线和中断信号直接相连。图3-2TMS320C5409与TLV1571的连接3.3其他引脚和测试信号TMS320C5409最小系统的连接如图3-3图3-3-1仿真器的连接图3-3-2仿真口的连接图3-3-3分频器的连接图3-3-4工作方式选择引脚4软件设计4.1A/D主程序**************************************************************************AD/DA实验*将AD采样的数据直接输出到DA，用示波器检查输入信号和输出信号是否一致*************************************************************************.mmregs .defCodeEntry .defEint1_ISR .dataData_DP: .textCodeEntry: STACK_SIZE .set 20HSTACK .usect"STACK", STACK_SIZE STM #STACK+STACK_SIZE,SP LD #Data_DP,DP ;主程序中必须定义DATA_DPV_IPTR .set 0080h ;指向0080H，默认是FF80 LDM PMST,A AND #7FH,A ;保留低7位，清掉高位 OR #V_IPTR,A ;将新值传到高9位 STLM A,PMST ;修改PMST寄存器;InitializetheAD1571K_STARTSEL .set1<<7 ;D7 0:HARDWARESTART 1:SOFTWARESTARTK_PROGEOC .set0<<6 ;D6 0:INT 1:EOCK_CLKSEL .set0<<5 ;D5 0:InternalClock 1:ExternalClockK_SWPWDN .set0<<4 ;D4 0:Normal 1:PowerDownK_MODESEL .set0<<3 ;D3 0:SingleChannel 1:SweepModeK_CR0.set(K_STARTSEL|K_PROGEOC|K_CLKSEL|K_SWPWDN|K_MODESEL)<<5K_OSCSPD .set0<<6 ;D6 0:INT.OSC.SLOW 1:INT.OSC.FASTK_OUTCODE .set0<<3 ;D3 0:Binary 1:2sComplementK_READREG .set0<<2 ;D2 0:EnableSelfTest 1:RegisterReadbackK_STEST .set0 ;0 CONVERSIONresult READREG=0 ;1 SELFTEST1result ;2 SELFTEST2result ;3 SELFTEST3result ;0 ContentsofCR0 READREG=1 ;1 ContentsofCR1 K_CR1 .set(100H|K_OSCSPD|K_OUTCODE|K_READREG|K_STEST)<<5 DAC_DAT .set2200hADC_DAT .set2300h SSBX INTM ;关闭中断 STM #0003H,IMR ;使能外部中断1 STM #0FFFFH,IFR ;清除未决的中断 RSBX INTM ;使能中断 STM #K_CR0,AR0 ;设置AD1571初始化字 STM #K_CR1,AR1 ;设置AD1571初始化字 PORTW *(10h),ADC_DAT ;初始化AD1571 PORTW *(11h),ADC_DAT ;初始化AD1571LOOP: NOP B LOOPEint1_ISR: PSHM AR0 ;保护AR0 PORTR ADC_DAT,*(10h) ;读取AD采样数据 NOP NOP PORTW *(10h),DAC_DAT ;将采样数据输出到DA POPM AR0 ;恢复AR0 RETE .end4.2中断程序*************************************************************************Vectors.asm*完整中断向量表示例*共有30个中断向量，每个向量占4个字的空间。*使用向量一般用一条跳转指令转到相应中断服务子程序，其余空位用NOP填充*未使用的向量直接用RETE返回，是为了防止意外进入未用中断。************************************************************************ .sect".vectors" ;开始命名段.vecotrs .globalCodeEntry ;引用程序入口的全局符号定义 .globalEint1_ISR .align0x80;中断向量表必须对齐128字的页边界RESET: B CodeEntry ;Reset中断向量，跳转到程序入口 NOP ;用NOP填充表中其余空字 NOP ;B指令占了两个字，所以要填两个NOPNMI: RETE ;不可屏蔽中断NOPNOPNOPSINT17 .space4*16 ;软件中断使用较少，简单起见用0填充SINT18 .space4*16SINT19 .space4*16SINT20 .space4*16SINT21 .space4*16SINT22 .space4*16SINT23 .space4*16SINT24 .space4*16SINT25 .space4*16SINT26 .space4*16SINT27 .space4*16SINT28 .space4*16SINT29 .space4*16SINT30 .space4*16INT0: ;RETE ;外部中断INT0 B Eint1_ISRNOPNOP;NOPINT1: B Eint1_ISR ;外部中断INT1NOPNOPINT2: RETE ;外部中断INT2NOPNOPNOPTINT: RETE ;Timer0中断NOPNOPNOPBRINT0: RETE ;McBSP#0接收中断NOPNOPNOPBXINT0: RETE ;McBSP#0发送中断NOPNOPNOPDMAC0: RETE ;无定义（默认）DMA0中断NOPNOPNOPTINT1: RETE ;Timer1中断(默认)或DMA1中断.NOPNOPNOPINT3: RETE ;外部中断3NOPNOPNOPHPINT: RETE ;HPI中断NOPNOPNOPBRINT1: RETE ;McBSP#1接收中断(默认)或DMA2中断NOPNOPNOPBXINT1: RETE ;McBSP#1发送中断(默认)或DMA3中断NOPNOPNOPDMAC4: RETE ;DMA4中断NOPNOPNOPDMAC5: RETE ;DMA5中断 NOPNOPNOP.end4.3CMD程序-e CodeEntry /*指定程序入口*/-m map.map /*生成存储器映射报告文件*/MEMORY {PAGE0: VECT:org=0080h len=0080h /*中断向量表*/ PARAM:org=100h len=0F00h /*代码区*/ PAGE1: DARAM:org=1000h len=5000h /*数据区*/}SECTIONS {.text :>PARAM PAGE0 /*代码段*/ .vectors :>VECT PAGE0 /*中断向量表*/ STACK :>DARAM PAGE1 /*堆栈*/ .bss :>DARAM PAGE1 /*未命名段*/ .data :>DARAM PAGE1 /*数据段*/}5实验结果程序运行结果如图5-1所示。图5-1程序运行结果图总 结在短短的几十年里，随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术已逐步发展成为一门主流技术，在数字式程控交换机、数字式移动电话、多媒体计算机、计算机网络、数字电视等领域取得了极其广