基于DSP的AD转换接口设计.pdf
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1、 基于 DSP 的 AD 转换接口设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13,2020 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(digital signal processor,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
2、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 目 录 摘要 1 1 概述 3 DSP 芯片的介绍 3 DSP 芯片的发展 3 DSP 芯片的特点 4 PROTEL 99SE 概述 5 2 系统设计 6
3、电路原理图 7 PCB 板 7 3 硬件设计 8 电源设计 8 DSP 与 TLV1571的硬件连接 8 其他引脚和测试信号 9 4 软件设计 10 A/D 主程序 10 中断程序 12 CMD程序 错误!未定义书签。5 实验结果 错误!未定义书签。总 结 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。1 概述 DSP 芯片的介绍 DSP 芯片,也称数字信号处理器,是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的 DSP 指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,DSP 芯片一般具有如下
4、的一些主要特点:1 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据。2 片内具有快速 RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。3 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。4 快速的中断处理和硬件 I/O支持。5 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。6 可以并行执行多个操作。7 支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。DSP 芯片的发展 世界上第一个单片 DSP 芯片是 1978年 AMI公司宣布的 S2811,1979年美国 Iintel 公司发布的商用可编程期间 2920是 DSP 芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现
5、代 DSP 芯片所必须的单周期芯片。1980年。日本 NEC 公司推出的PD7720是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。第一个采用 CMOS工艺生产浮点 DSP 芯片的是日本的 Hitachi 公司,它于 1982 年推出了浮点 DSP芯片。1983 年,日本的 Fujitsu 公司推出的 MB8764,其指令周期为 120ns,且具有双内部总线,从而处理的吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能的浮点 DSP 芯片应是 AT&T公司于 1984 年推出的 DSP32。在这么多的 DSP 芯片种类中,最成功的是美国德克萨斯仪器公司(Texas Instruments,简称 TI)的一系列产
6、品。TI公司灾 982年成功推出启迪一代 DSP芯片 TMS32010及其系列产品 TMS32011、TMS32C10/C14/C15/C16/C17等,之后相继推出了第二代 DSP芯片 TMS32020、TMS320C25/C26/C28,第三代 DSP芯片 TMS32C30/C31/C32,第四代 DSP 芯片 TMS32C40/C44,第五代 DSP 芯片TMS32C50/C51/C52/C53 以及集多个 DSP 于一体的高性能 DSP 芯片TMS32C80/C82 等。自 1980年以来,DSP 芯片得到了突飞猛进的发展,DSP 芯片的应用越来越广泛。从运算速度来看,MAC(一次乘法
7、和一次加法)时间已经从 80年代初的 400ns(如 TMS32010)降低到 40ns(如 TMS32C40),处理能力提高了10 多倍。DSP 芯片内部关键的乘法器部件从 1980 年的占模区的 40 左右下降到5 以下,片内 RAM 增加一个数量级以上。从制造工艺来看,1980年采用 4的N沟道 MOS 工艺,而现在则普遍采用亚微米 CMOS 工艺。DSP芯片的引脚数量从 1980年的最多 64个增加到现在的 200 个以上,引脚数量的增加,意味着结构灵活性的增加。此外,DSP 芯片的发展,是 DSP 系统的成本、体积、重量和功耗都有很大程度的下降。DSP 芯片的特点 DSP 具有如下一
8、些特点。(1)改进的哈佛结构 早期的微处理器内部大多采用冯诺依曼(Von Neumann)结构,其片内程序空间和数据空间是混合在一起的,取指令和取操作是一条总线分时进行的。当高速运算时,不但不能同时取指令和取操作数,而且还会造成传输通道上的瓶颈现象。而 DSP 内部采用的是程序空间和数据空间分开的哈佛结构,允许同时取指令(来自程序存储器)和取操作数,而且还允许在程序空间和数据空间之间互相传送数据,即改进的哈佛结构。(2)多总线结构 许多 DSP 芯片内部都采用多总线结构,这样可以保证在一个机器周期内多次访问程序空间和数据空间。(3)流水线操作 许多 DSP 芯片内部都采用多总线结构,这样可以保
9、证在一个机器周期内可以多次访问程序空间和数据空间。(4)多处理单元 DSP 内部一般都包括多个处理单元,如算术逻辑单元(ALU),辅助寄存器运算单元(ARAU),累加器(ACC),硬件乘法器(MUL)等。它们可以在一个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 4m 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
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- 基于 DSP AD 转换 接口 设计
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