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基于TMS320F2812的DSP最小系统设计_高翠云2009

第31卷 第1期2009年2月

电气电子教学学报

JO U RN A L O F EEE

Vol .31 No .1Feb .2009

基于TMS320F2812的DSP 最小系统设计

高翠云1

,江朝晖2

,孙 冰

1

(1.安徽建筑工业学院电子与信息工程系,安徽合肥230022;

2.安徽农业大学信息与计算机学院,安徽合肥230036)

收稿日期:2008-07-21;修回日期:2008-12-11

基金项目:安徽省科技攻关重点项目(0701*******);安徽建筑工业学院教研项目(2006JX8和2007J X25);安徽建筑工业学院数字信号处理重

点课程基金资助

第一作者:高翠云(1970-),女,硕士,副教授,主要从事信号检测与信息处理的研究工作,E -mail :gaocuiyun @http://www.wendangku.net/doc/97df158feff9aef8951e0677.html

摘 要:在电子信息专业的课程教学、综合实验教学、毕业设计以及电子设计竞赛中,需要应用DS P 实验系统。本文以性价比高、在工业上广泛应用的TM S320F2812为主控芯片,设计了一个DSP 最小应用系统。详细介绍了各部分电路的设计方法和调试过程。该系统既可以满足教学要求,又可用于简单的工程研究和应用开发。关键词:综合实验平台;DS P 最小系统;TM S320F2812中图分类号:TN911

文献标识码:B 文章编号:1008-0686(2009)01-0083-03

The Design of DS P Minimum System based on TMS320F2812

GA O C ui -yun 1,JIANG Zhao -hui 2,SUN Bing 1

(1.Dep t .o f E lectron ic En gineer ing &In for mation ,Anh ui University o f Architecture ,He fei 230022,Ch ina ;

2.S chool o f I n formation &Com puter S cience ,Anh ui Ag ricultu ral University ,Hef ei 230036,Ch ina )

A bstract :The DSP sy stem is used in curricular teaching ,ex perimental teaching and some project design o r com petition for electronic and information m ajo rs .This paper discussed the design of DSP minim um sy stem based on TMS320F2812,w hich is a widely used DSP chip .The m ethods of circuit desig n and

debugg ing are introduced in detail .This DSP minim um sy stem can not only mee t the need of teaching but can also be used in simple exploiture and project research .

Keywords :sy nthetic ex perimental platfo rm ;DSP minim um sy stem ;TM S320F2812 我们在教学实践中成功地研制出一个电子测量与信号系统综合实验平台[1]。该平台采用通用化、标准化与可互换的设计思想,融入了先进的电子线路仿真设计方法、FPGA 、单片机技术、DSP 技术和总线技术。平台分为EDA 实验系统、单片机实验系统及DSP 实验系统等多个子系统,可广泛用于EDA 、单片机、DSP 、电子测量与信号系统的课程教学、综合实验教学、毕业设计及电子大赛等。本文讨论了综合实验平台的一个子系统—DSP 实验系统

的设计。采用TMS320F2812作为主控芯片设计一个DSP 最小应用系统。

1 系统结构

一个典型的DSP 最小系统如图1所示,包括DSP 芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG 接口电路。考虑到与PC 通信的需要,最小系统一般还需增添串口通信电路。

TMS320F2812是TI 公司C2000系列中性价

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图1 系统框图

比较高的一款器件[2]。该器件集成了丰富而又先进的外设,如128kB 的Flash 存储器、4kB 的引导

ROM 、数学运算表、电机控制外设、串口通信外设、2kB 的O TP ROM 以及16通道高性能12位模数转换模块,提供了两个采样保持电路可以实现双通道信号同步采样,同时具有很高的运算精度(32位)和系统处理能力(达到150M IPS ),可广泛应用于电力自动化、电机控制和变频家电等领域。

2 系统硬件设计

(1)电源及复位电路设计

DSP 系统一般都采用多电源系统,电源及复位电路的设计对于系统性能有重要影响。TM S320F2812是一个较低功耗芯片,核电压为1.8V ,IO 电压为3.3V 。本文采用TI 公司的TPS767D318电源芯片。该芯片属于线性降压型DC /DC 变换芯片,可以由5V 电源同时产生两种不同的电压(3.3V 、1.8V 或2.5V ),其最大输出电流为1000mA ,可以同时满足一片DSP 芯片和少量外围电路的供电需要,如图2所示。该芯片自带电源监控及复位管理功能,可以方便地实现电源及复位电路设计。复位电路原理图如图3所示

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图2 

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电源电路原理图

图3 复位电路原理图

(2)时钟电路设计

TMS320F2812DSP 的时钟可以有两种连接方式,即外部振荡器方式和谐振器方式。如果使用内部振荡器,则必须在X1/XCLKIN 和X2两个引脚之间连接一个石英晶体。如果采用外部时钟,可将输入时钟信号直接连到X1/CLKIN 引脚上,X2悬空。本文采用的是外部有源时钟方式,直接选择一个3.3V 供电的30MH z 有源晶振实现。系统工作是通过编程选择5倍频的PLL 功能,可实现F2812的最高工作频率(150MH z )。晶振电路如图4所示

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图4 晶振电路

(3)DSP 与JTAG 接口设计

DSP 仿真器通过DSP 芯片上提供的扫描仿真引脚实现仿真功能,扫描仿真消除了传统电路仿真存在的电缆过长会引起的信号失真及仿真插头的可靠性差等问题。采用扫描仿真,使得在线仿真成为可能,给调试带来极大方便。JTAG 接口电路如图5所示

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图5 JT A G 接口电路

(4)DSP 的串行接口设计

由于TM S320F2812中SCI 接口的T TL 电平和PC 机的RS -232C 电平不兼容,所以连接时必须进行电平转换。本设计选用符合RS -232标准的

M AX232N 驱动芯片进行串行通信。MAX232芯片功耗低,集成度高,+5V 供电,具有两个接收和发

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送通道,刚好与TMS320F2812的两个SCI (A 和B )接口相匹配。电路设计如图6所示

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图6 RS -232接口电路

(5)通用扩展口设计

考虑到系统的通用性问题,本系统设计时将F2812所有的非空引脚全部引出,而且按照其功能模块进行有规律排列,设计了5个双排接插件将其引出。

3 DSP 最小系统软硬件调试

(1)电路测试和目标板识别

检测系统输入和输出工作电压后,监测上电复位及手动复位电路工作情况。利用DSP 仿真器进行硬件仿真,进入CCS 环境,识别目标器件,表明系统硬件基本正常。

(2)事件管理器产生PWM 波功能测试

TM S320F2812内核集成的两个事件管理器(EVA 和EVB )提供了强大的控制功能,特别适合运动控制和电机控制等领域。F2812的每个事件管理器模块可以同时产生8路脉宽调制(PWM )信号,包括3对由完全比较单元产生的死区可编程PWM

信号以及由通用定时器比较器产生的2路独立的

PWM 信号。

(3)基于串口通信的数据采集功能测试

F2812串口支持16级接收和发送FIFO ,有一个16位波特率选择寄存器,灵活性极大。此外,芯片上集成了一个12位ADC ,具有16通道复用输入接口、两个采样保持电路,最快转换周期为60ns 。本文对基于串口通信的数据采集功能测试[3]。分别对由函数发生器产生的方波、正弦波和三角波采样,然后再将数据通过串口传输到PC 。

4 结语

本文设计的TM S320F2812DSP 最小系统经过充分的实验验证表明具备了数据采集、与PC 通信及实时数据处理等功能,既可以满足教学要求,又可用于简单的工程研究,具有一定的实用价值。此外还可对该最小系统的功能开发验证实验进一步完善:如增加CAN 总线功能及数字信号处理功能等,尽可能结合信号系统、电子测量及电机控制等课程特点,形成较完善的典型教学案例。对于通用I /O (如键盘、液晶)及扩展外存的实现进一步深入研究,可将该最小系统功能升级成为通用DSP 系统,从而可更广泛地满足各类复杂工程需求。参考文献:

[1] 高翠云,李岳民.通用低频测试系统软硬件平台及可测试性研

究[J ].北京:中国仪器仪表,2007,3:38-40

[2] 苏奎峰等编著.TM S320F2812原理与开发[M ].北京:电子工

业出版社,2005

[3] Texas In struments ,TM S 320F281x ADC Calibration Refer -ence Guide (Rev .A ).2004

本刊来稿须知

1.本刊读者和作者均为理工科高校电类专业的教师,来稿应当具有较高起点,文章须有新意和作者自己的论点,有一定

的科学性和学术价值,对促进教育改革和教学研究有一定的借鉴作用。

2.来稿内容包括:专题论坛、研究生教学、专业改革、课程改革、教学研究、教材研究、实践教学、教学方法、毕业设计教学、机辅教学、科技应用、电子科学、电子信息、电气工程、教学仪器、电坛人物、争鸣论坛、教学动态及高职教育等栏目。

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第1期高翠云,江朝晖等:基于T M S320F2812的DSP 最小系统设计