1、課程設(shè)計(jì)說明書題目: 基于DSP的流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2017年1月13日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 電氣與信息工程 學(xué)院 學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）題目基于DSP的流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1. 使用TMS320VC5416作為CPU；2. 具有簡單的鍵盤輸入可控制功能；3. 具有存放程序的外部FLASH芯片；4外部輸入電壓+5V電源；5. 設(shè)計(jì)JTAG接口方便測試以及調(diào)試；6. 設(shè)計(jì)8為數(shù)碼管顯示電路，實(shí)現(xiàn)8個(gè)流水燈正向反向依次閃爍，時(shí)間間隔為0.5s設(shè)計(jì)要求1. 畫出最小DSP系統(tǒng)電路圖以及控制電路圖（電源、存儲(chǔ)、JTAG、復(fù)位等

2、），使用Protell或者Visio 畫出硬件設(shè)計(jì)電路圖或者框圖；2. 給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件流程圖以及程序；3. 掌握運(yùn)用CCS軟件實(shí)現(xiàn)軟件調(diào)試以及燒寫。工作量 注：可填寫說明書（論文）的字?jǐn)?shù)要求或要完成的圖紙數(shù)量。1. 不少于3000字；2. 頁數(shù)不少于8頁；3. 給出所有電路圖結(jié)構(gòu)圖。工作計(jì)劃1. 選擇DSP芯片；2. 硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試；3. 軟件編程與調(diào)試；4. 系統(tǒng)集成；5. 系統(tǒng)調(diào)試與性能測試；參考資料1 趙紅怡. DSP 技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例.電子工業(yè)出版社，2003.6. 2 張雄偉. DSP 集成開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例. 電子工業(yè)出版社，2002.6 3 張雄偉. DSP 芯片原理的開發(fā)與應(yīng)用.

3、電子工業(yè)出版社, 2000.2 4 戴逸民. 基于 DSP 的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社, 2002.12 5 鈕心忻, 楊義先. 軟件無線電技術(shù)與應(yīng)用. 北京郵電出版社, 2000.9 6 楊小牛，樓義才，徐建良. 軟件無線電原理與應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 2001.1 7 鄭紅，吳冠. TMS320C54x DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京航空航天大學(xué)出版社，2002.5 指導(dǎo)教師簽字系主任簽字安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績評定表學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)班級： 課程設(shè)計(jì)題目： 基于DSP的流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評語：成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 目 錄摘 要1第一章TMS320VC5416

4、芯片21.1 TMS320VC5416芯片特點(diǎn)21.中央處理單元22.存儲(chǔ)器33.數(shù)據(jù)尋址34.程序存儲(chǔ)器尋址35.中斷36.流水線37.運(yùn)算速度38.低功耗方式49.片上的外設(shè)410.JTAG掃描邏輯電路41.2 TMS320VC5416的指令集41.算術(shù)指令42.邏輯指令53.程序控制指令54.讀取和存儲(chǔ)指令5第二章硬件設(shè)計(jì)62.1 整體框圖62.2 電源電路62.3 存儲(chǔ)電路72.4 時(shí)鐘電路72.5 復(fù)位電路82.6 JTAG電路82.7 鍵盤電路92.8 顯示模塊9第三章軟件設(shè)計(jì)101.1設(shè)計(jì)流程101.2軟件設(shè)計(jì)步驟103.2.1 進(jìn)入CCS103.2.2 新建一個(gè)項(xiàng)目103.2.

5、3 新建一個(gè)源文件113.2.4 在項(xiàng)目中添加源文件113.2.5 程序代碼111.初始化程序112.主函數(shù)程序：123.向量文件134.MEMORY程序153.2.6對項(xiàng)目進(jìn)行編譯和鏈接153.2.7裝載可執(zhí)行文件163.2.8運(yùn)行程序并查看結(jié)果：16設(shè)計(jì)心得及體會(huì)17摘 要DSP（Digital Signal Processing）也就是我們常說的數(shù)字信號處理，它是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集，變換，濾波，估值，增強(qiáng)，壓縮，識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。DSP的主要應(yīng)用有數(shù)字化移動(dòng)電話，數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，磁盤/光盤控制器需求，圖形圖像處理需求，汽車電子系統(tǒng)等

6、。DSP在航空航天方面，主要用于雷達(dá)和聲納信號處理；在通信方面，主要用于移動(dòng)電話，IP電話，ADSL和HFC的信號傳輸；在控制方面，主要用于電機(jī)控制，光驅(qū)和因公安驅(qū)動(dòng)器；在電子娛樂方面，主要用于高清晰電視，機(jī)頂盒，家庭影院，DVD等應(yīng)用；還有數(shù)字相機(jī)，網(wǎng)絡(luò)相機(jī)等等。可以說沒有DSP就沒有對互聯(lián)網(wǎng)的訪問，也沒有多媒體，也沒有無線通信。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)更多的DSP新應(yīng)用領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)使用TMS320VC5416作為CPU，進(jìn)行基于DSP的流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求：1.具有簡單的鍵盤輸入可控制功能；2.具有存放程序的外部FLASH芯片；3.外部輸入電壓+5V電源；4.設(shè)計(jì)JTAG接口方便測試以

7、及調(diào)試；5.設(shè)計(jì)8為數(shù)碼管顯示電路，實(shí)現(xiàn)8個(gè)流水燈正向反向依次閃爍，時(shí)間間隔為0.5s關(guān)鍵詞： DSP；TMS320VC5416;流水燈；最小系統(tǒng)；JTAG接口第一章 TMS320VC5416芯片1.1 TMS320VC5416芯片特點(diǎn)本設(shè)計(jì)用到的芯片是IT公司的TMS320VC5416，其引腳封裝圖如下所示：TMS320VC5416是為實(shí)現(xiàn)低功耗，高性能而專門設(shè)計(jì)的定點(diǎn)DSP芯片，它主要應(yīng)用于無線系統(tǒng)中。TMS320VC5416基本特點(diǎn)：1.中央處理單元先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)，有一條程序總線（PB），三條數(shù)據(jù)總線（CB，DB和EB）和四條地址總線（PAB，CAB，DAB和EAB）;1個(gè)40位的算術(shù)

8、邏輯單元（ALU），1個(gè)40位的桶形移位器和2個(gè)獨(dú)立的40位累加器A和B;1個(gè)17x17的乘法器和兩個(gè)40位加法器，乘法器可以耦合到加法器以完成單周期的MAC指令;內(nèi)部集成了維特比加速器以及與它相關(guān)的比較，選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）;指數(shù)編碼器用來在單周期內(nèi)計(jì)算40位累加器值的指數(shù);2個(gè)地址產(chǎn)生器，其中包括8個(gè)輔助寄存器和2個(gè)輔助寄存器運(yùn)算單元。2.存儲(chǔ)器192Kx16-bit可尋址存儲(chǔ)空間，其中包括64K字程序空間，64K字?jǐn)?shù)據(jù)空間和64K字I/O空間，對于548，549，5402和5410還可以外部擴(kuò)展程序空間3.數(shù)據(jù)尋址5416提供了7種數(shù)據(jù)尋址方式：立即數(shù)尋址；絕對尋址；累加器尋址；直

9、接尋址；間接尋址；存儲(chǔ)器映射寄存器尋址；堆棧尋址；4.程序存儲(chǔ)器尋址使用程序計(jì)數(shù)器（PC）尋址，但是，對于一些指令需要用到絕對尋址。5.中斷5416支持軟件中斷（如INTR，TRAP，RESET）和硬件中斷，中斷可分為可屏蔽中斷（如TINT，INT0等）和不可屏蔽中斷（如RESET和NMI），其中RESET的優(yōu)先級最高，不可屏蔽中斷的優(yōu)先級高于可屏蔽中斷的優(yōu)先級，硬件中斷的優(yōu)先級則高于軟件中斷的優(yōu)先級。6.流水線5416有6級流水線：預(yù)取指，取指，解碼，訪問，讀取和執(zhí)行。7.運(yùn)算速度指令周期為25/20/15/12.5/10ns，運(yùn)算能力為40/50/66/80/100MIPS（百萬條指令/秒

10、）。8.低功耗方式TMS320VC5416可以在3.3V或2.7V電壓下工作，三個(gè)低功耗方式（IDLE1，IDLE2和IDLE3）可以節(jié)省DSP的功耗，所以它特別適合于無線移動(dòng)設(shè)備。9.片上的外設(shè) 可軟件編程的等待狀態(tài)發(fā)生器，使得與速度較慢的設(shè)備通訊更加方便；片上的鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器可以對外部始終信號進(jìn)行倍頻或分頻，從而得到自己所需要的時(shí)鐘頻率，當(dāng)分頻時(shí)還可節(jié)省系統(tǒng)的功耗；可以禁止對外部數(shù)據(jù)總線，地址總線以及控制信號的控制；可以軟件編程的定時(shí)器；10.JTAG掃描邏輯電路符合國際IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描邏輯接口，即JTAG掃描邏輯電路，用于仿真和測試，可以實(shí)現(xiàn)在線仿真。1.2 TMS

11、320VC5416的指令集5416的指令可以分為四個(gè)大類：算術(shù)指令，邏輯指令，程序控制指令，讀取和存儲(chǔ)指令1.算術(shù)指令包括了加法指令（ADD.），減法指令（SUB.），乘法指令（MPY.），乘加指令（MAC.）和乘減指令（MAS.），32位操作數(shù)指令（DADD,DSUB.）和一些專用指令（ABDST,FIRS,SQDST.）。其中大部分指令都只需要一個(gè)指令周期，只有個(gè)別指令需要2-3個(gè)指令周期。2.邏輯指令包括了與指令（AND.），或指令（OR .），異或指令（XOR.），移位指令（ROL.）和測試指令（BITF.）。根據(jù)操作數(shù)的不同，這些指令需要1-2個(gè)指令周期。3.程序控制指令包括了轉(zhuǎn)移指

12、令（B,BC.），調(diào)用指令（CALL.），中斷指令（INTR,TRAP），返回指令（RET.），重復(fù)指令（RPT .），堆棧操作指令（FRAME,POPD.）和其它程序控制指令（IDLE, NOP.）。這些指令根據(jù)情況不同分別需要1-6個(gè)指令周期。4.讀取和存儲(chǔ)指令包括了讀取指令（LD.），存儲(chǔ)指令（ST.），條件存儲(chǔ)指令（CMPS, SACCD.），并行的讀取和乘法指令（LD | MAC.），并行的讀取和存儲(chǔ)指令（ST | LD.），并行的存儲(chǔ)和乘法指令（ST | MAC.），并行的讀取和加減指令（LD | ADD,LD | SUB）以及其它讀取類型和存儲(chǔ)類型指令（MVDD,PORTW, R

13、EADA.）。這些指令根據(jù)情況不同分別需要1-5個(gè)指令周期。第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 整體框圖2.2 電源電路2.3 存儲(chǔ)電路2.4 時(shí)鐘電路2.5 復(fù)位電路2.6 JTAG電路2.7 鍵盤電路2.8 顯示模塊第三章 軟件設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)流程1.2 軟件設(shè)計(jì)步驟3.2.1 進(jìn)入CCS用仿真機(jī)將計(jì)算機(jī)與ZY13DSP12BD實(shí)驗(yàn)箱連接好，并依次打開實(shí)驗(yàn)箱電源、仿真機(jī)電源，然后運(yùn)行CCS軟件。 3.2.2 新建一個(gè)項(xiàng)目點(diǎn)擊 ProjectNew，并將項(xiàng)目保存在自己定義的文件夾下，注意文件夾一定要用英文名，不要將文件夾取名為中文名，因?yàn)?CCS 軟件不能識(shí)別以中文命名的文件夾。3.2.3 新建一個(gè)源文

14、件點(diǎn)擊FileNewSource File可以打開一個(gè)文本編輯窗口，點(diǎn)擊保存按鍵，保存在和項(xiàng)目相同的一個(gè)文件夾下面(main)，保存類型選擇*.ASM（如果源文件是 C 語言編寫的，保存類型選擇*.C,本實(shí)驗(yàn)中的例程是使用匯編語言編寫的,所以選擇*.ASM為保存類型）。 3.2.4 在項(xiàng)目中添加源文件在新建立了一個(gè)源文件以后，要想使用CCS編譯器對該源文件進(jìn)行編譯還需要將源文件添加到項(xiàng)目中去。添加方法是在工程管理器中右鍵單擊 LED.pjt，在彈出的菜單中選擇Add Files，然后將剛才建立的main.asm文件添加到該項(xiàng)目中去。 3.2.5 程序代碼輸入以下程序代碼：1.初始化程序.mmr

15、egs.include c54.inc.def c54init.sect "progsys"c54init:STM #0x7208,SWWSR;0 111 001 000 001 000STM #0,SWCRSTM #0xF800,BSCR ;1111 1000 0000 0000STM #0,ST0STM #0x2b00,ST1;0010 1011 0000 0000STM #0x2fe4,PMST;0010 1111 1110 0100STM #0xFFFF,IFRSTM #0x0000,IMR;關(guān)閉所有中斷STM #0,CLKMDclkcon:LDM CLKMD,AA

16、ND #0x01,ABC clkcon,ANEQSTM #0x43ff,CLKMD;0100 0011 1111 1111STM #0x0010,TCR1;timer1 stopSTM #0x0010,TCR;TSS=1 Timer stopSTM #12800,PRDSTM #0x0020,TCRRSBX INTMNOPNOPRET.end2.主函數(shù)程序：.mmregs.ref _c_int00.include c54.inc.ref c54init;數(shù)碼管地址Digital0.set 0x0010Digital1.set 0x0011Digital2.set 0x0012Digital3.

17、set 0x0013Digital4.set 0x0014Digital5.set 0x0015Digital6.set 0x0016Digital7.set 0x0017.dataDATA:.word 80FCH,8060H,80DAh,80F2h,8066H,80B6H,80BEH,80E0H;測試數(shù)據(jù) .sect "progsys" .align 0x10_c_int00: STM #0x0f80,SP CALL c54initLD #DATA ,DPLOOP:STM#DATA+7,AR1PORTW*AR1-,Digital7CALLDelayPORTW*AR1-,D

18、igital6CALLDelayPORTW*AR1-,Digital5CALLDelayPORTW*AR1-,Digital4CALLDelayPORTW*AR1-,Digital3CALLDelayPORTW*AR1-,Digital2CALLDelayPORTW*AR1-,Digital1CALLDelayPORTW*AR1-,Digital0CALLDelayBLOOPDelay:STM #999,AR3;循環(huán)次數(shù)1000LOOP1:STM#999, AR2;循環(huán)次數(shù)1000LOOP2:BANZLOOP2,*AR2-;如果AR2不等于0，AR2減1，再判斷BANZLOOP1,*AR3-;

19、如果AR1不等于0，AR1減1,跳轉(zhuǎn)到LOOP1RET .end 3.向量文件* vectors.asm * Plug in the entry point at RESET in the interrupt vector table*.include c54.inc .sect ".vectors" .ref _c_int00 ; main progrom ;.ref timer0 ,hpisys,usb_read .align 0x80 ; must be aligned on page boundaryRESET: ; reset vector B _c_int00

20、; branch to main progromNOP NOPnmi: RETE ; enable interrupts and return from one NOP NOP NOP ;NMI ; software interruptssint17 .space 4*16sint18 .space 4*16sint19 .space 4*16sint20 .space 4*16sint21 .space 4*16sint22 .space 4*16sint23 .space 4*16sint24 .space 4*16sint25 .space 4*16sint26 .space 4*16s

21、int27 .space 4*16sint28 .space 4*16sint29 .space 4*16sint30 .space 4*16int0: RETE NOP NOP NOPint1: RETE NOP NOP NOPint2: RETE NOP NOP NOPtint: RETENOP NOPNOPrint0: RETE NOP NOP NOPxint0: RETE NOP NOP NOPDMAC0:RETENOPNOPNOPDMAC1:RETE;tint1NOPNOPNOPint3: RETE NOP NOP NOPHPINT:RETENOPNOPNOPDMAC2: RETE;

22、rint1NOP NOP NOP NOPxint1: RETE NOPNOPNOPDMAC4:RETENOPNOPNOPDMAC5:RETENOPNOPNOP .end4.MEMORY程序-m sensor.mapMEMORY PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, len = 0x0f80/*8k-128 word*/ VECT: origin = 0x2f80, len = 0x80/*128word*/ PAGE 1: DRAM: origin = 0x3000, len = 0xf80/*4k word*/ SECTIONS .progsys: load = PROG PAGE 0 .vectors: lo