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1、基于DSP的数字信号处理实验指导教程,Dr.Zhang Jianping,Shanghai University of Electric PowerShanghai,200090,2009.5,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.1 实验系统结构 3.2 系统硬件模块 3.3 硬件仿真系统 3.3.1 仿真器的安装 3.3.2 仿真器的使用,内容提要,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.1 实验系统结构,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,EL-DSP-EXPII教学实验系统其硬件资源主要包括：,1、CPU单元；2、数字量输入输出单元；3、静态存储器单元；4、BOOTLOADER
2、单元；5、语音模块；6、液晶模块；7、CPLD接口；,3.2 系统硬件模块,8、A/D转换单元；9、D/A转换单元；10、信号源单元；11、温控单元；12、步进电机；13、直流电机单元；14、键盘接口；15、其他接口说明。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,1、CPU单元,CPU单元包括CPU1、CPU2两块可以更换的 CPU板，用户可根据需要选择不同种类的CPU板。板上除CPU之外还包括以下四个单元：,（1）CPU模式选择；（2）电源模块；（3）电平转换；（4）复位电路以及时钟单元。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,2、数字量输入输出单元
3、,（1）8bit的数字量输入(由八个带自锁的开关产生)，通过74LS244缓冲；8bit的数字量输出(通过八个LED灯显示)，通过74LS273锁存。输入输出都映射到CPU的IO空间；（2）数字量显示的八个LED数码管，通过HD7279控制。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,3、静态存储器单元,在该实验板上，使用的存储器接口芯片是ISSI公司的IS61C256，它具有以下特点：,访问速度10、12、15、20、25ns可选低功耗：400mW(典型)低静态功耗：-250W(典型)CMOS及-55mW(典型)TTL器件全静态操作，无需时钟或刷新输入输出和TTL电平兼容,
4、基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,4、BOOTLOADER单元,使用的存储器接口芯片是28C256 32K8bit，地址为数据空间8000H0FFFFH。,板上芯片序号U24用来存放用户程序，可以通过选择CPU板上 来选择bootloader模式。出厂时存储器内固化了系统测试程序，上电后可对系统硬件进行自动测试。在本系统中采用并行存储器引导模式。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,5、语音处理单元,音频信号通过D/A转换后输出，由于TLC320AD50输出的是差动信号，因此首先经过差动放大，然后可以推动功率为0.4W的板载扬声器，也可以接耳机
5、输出。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,5、语音处理单元,语音处理单元原理框图,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,6、液晶模块,本实验系统选用中文液晶显示模块LCM12864ZK，其字型ROM 内含8192个16*16 点中文字型和128个16*8半宽的字母符号字型；另外绘图显示画面提供一个64*256点的绘图区域GDRAM；而且内含CGRAM 提供4组软件可编程的16*16 点阵造字功能。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,跳线JS1的配置示意图,6、液晶模块,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬
6、件模块,7、CPLD接口,采用XILINX公司的XC95144XL芯片，完成译码和时序控制。JTAG4为CPLD下载接口，其定义说明由表3-7给出。可用XILINX公司的软件，通过并口下载电缆对CPLD在线编程。其中，D2、D3为CPLD工作指示灯，正常工作时D2、D3点亮。CPU1复位时，D3不亮，CPU2复位时，D2不亮。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,JTAG4 CPLD下载接口定义,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,8、D/A转换单元,数模转换采用DAC08芯片，分辨率8位，精度1LSB，转换时间可达85ns，D/A单元原理框图如
7、图3-6所示，其中，底板DAC08参考电压Vref=+5V；输入00h，输出电压-5V；输入ffh，输出电压+5V。DAC08可以应用在8-bit,1 us A/D变换，伺服电机、波形发生、语音编码、衰减器、可编程功率变换器、CRT显示驱动、高速modems 以及其他要求低成本、高速等多功能场合。在本实验系统中，DAC08采用对称偏移二进制输出方式，其编码图由表3-8给出(注：Vref=+10V)，输出电压范围-5V+5V。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,D/A单元原理框图,8、D/A转换单元,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,9、A/D
8、转换单元,模数转换芯片选用AD7822，其原理框图如图3-7所示，单极性输入，采样分辨率8BIT，并行输出；內含取样保持电路，以及可选择使用內部或外部参考电压源，具有转换后自动Power-Down的模式，电流消耗可降低至5A以下。转换时间最大为420ns，SNR可达48dB，INL及DNL都在0.75 LSB以內。可应用在数据采样、DSP系统及移动通信等场合。在本实验系统中，参考电压源+2.5V,偏置电压输入引脚Vmid=+2.5V。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,模数单元原理框图,9、A/D转换单元,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,1
9、0、信号源单元,频率、幅值可调双路三角波、方波和正弦波产生电路采用两片8038信号发生器，输出频率范围20100KHz，幅值范围-10V+10V。输出波形、频率范围可通过波段开关来选择。频率、幅值可独立调节。两路输出信号可以经过加法器进行信号模拟处理和混叠，作为信号滤波处理的混叠信号源。混叠后的信号从信号源1输出。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,ICL8038原理框图,10、信号源单元,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,信号源单元原理框图,10、信号源单元,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,11、温度控制单元,由
10、温度信号采集单元、加热信号驱动单元、模拟温箱加热控制电路组成。温度信号采集单元电路的热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，经运放处理，输出一个电压变化(逐渐减小)的温度信号给系统板的A/D采集输入端；加热信号驱动单元将系统板送来的加热信号分两路处理：一路放大后驱动加热指示二极管发光；另一路经隔离后驱动可控硅导通。模拟温箱加热控制电路由加热信号隔离电路、AC220V控制电路(可控硅)输出电路组成。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,12、步进电机单元,步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用的电机为两相四拍式，通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进
11、式旋转，驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。脉冲信号是有DSP的IO端口(地址8001H)的低四位提供。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,两相四拍式电机低四位关系图,12、步进电机单元,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,两相四拍式电机通电顺序表,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,13、直流电机单元,该单元由电压调整、驱动电路、速度检测反馈电路组成。由系统板送来的电压信号与可调节的基准电压经加法运算后，输出驱动直流电机运行；速度检测、反馈电路由于电机同轴转的转盘上的强力磁钢、霍尔磁
12、感应放大器、单周期速度信号采集器组成，当与电机同轴运行的转盘上的磁钢与霍尔片正对时，霍尔片输出负电压，经整形、放大，供系统采集。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,14、键盘单元,键盘接口是由芯片HD7279按制的，HD7279是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管或(64只独立LED)的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成LED显示,键盘接口的全部功能。HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。HD7279A具有片选信
13、号，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。在该实验系统中，仅提供了16个键。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,15、其它接口说明,电源单元：为系统提供+5V、+12V、-12V、+3.3V电源,（1）拨码开关S22；（2）拨码开关S3；（3）JTAG3接口定义；（4）按键K1和K10。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,（1）拨码开关S22及CPU中断源选择,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.2 系统硬件模块,（2）拨码开关S3,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,（3）JTAG3接口定义说明,基于DSP的数字信号处理
14、实验指导教程,3.2 系统硬件模块,（4）按键K1和K10,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.3 硬件仿真系统,3.3.1 仿真器的安装 硬件仿真器是进行系统开发的必备工具，它是采用边界扫描技术和CPU芯片通过JTAG口相连接。实现了主机对CPU芯片的完全检测和控制。可以通过JTAG和相应的软件调试环境实现系统的硬件调试和软件的再现调试开发工作。第1步：取出USB开发系统，检查是否齐全。(1)关闭PC机电源，将专用电缆插入USB口中，注意插接要稳固；(2)启动PC机，安装新硬件，驱动程序USBSETUP.EXE。第2步：将以安装好的仿真器JTAG线，插入CPU板上的JTAG接口。硬件仿真器安装完成。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,3.3.2 仿真器的使用 硬件仿真器的用法比较简单，只要将JTAG口连接正确，DSP芯片能够正常工作并且软件调试环境配置正确即可以应用。JTAG管脚定义如下图所示。注意：第六脚是空脚。,3.3 硬件仿真系统,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,小结,本章介绍了EL-DSP-EXPII教学实验系统的硬件资源，阅读完本章内容后，应该对该实验系统有一个基本的了解，在相关的实验项目中将会结合实验详细介绍每个单元在实验中的具体应用。,基于DSP的数字信号处理实验指导教程,THE END!,
