基于DSP定时器的LED控制系统设计.pdf

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1、第 1 页 DSP 系统设计及应用 课 程 设计 报 告 书 题 目 名 称：基于 DSP 定时器的 LED 控制系统设计 学 院：机电工程学院 专 业：专电气工程及其自动化 班 级：2013 级 2 班 学 号：姓 名：指 导 教 师：2016 年 12 月 课程设计报告书 设 计 目 的 DSP 课程设计是深化和提高课程理论知识的重要途径之一。以 DSP 综合集成及应用的基本理论为基础，研究了 DSP 最小系统设计的基本方法，并学习了用 C 语言编写 DSP 编程及使用测试箱及 DSP 系统的相关软件。培养独立思考能力；培训分析、总结和撰写技术报告能力，本次课程设计目的在于：（1）学习用

2、DSP 来控制 LED 灯的闪亮。（2）学习 DSP 程序的调试及编写，利用观察变量查看程序运行。（3）学习测试箱的使用方法。第 2 页 设计 内容 及 功能 说明 设计内容：本次设计内容为基于 DSP 定时器的 LED 控制系统设计，具体要求如下：（1）给定电源 12V，设计供电电路。（2）给定外部晶振 30M，系统时钟工作在 150M，给出寄存器如何配置。（3）利用定时器定时 1 秒，实现四个 LED 灯的秒闪。（4）自主完成发挥功能。（5）撰写设计报告。功能说明：本设计利用 F28335DSP 芯片来控制模拟基本的 LED 闪烁，给予系统额定电压来保证系统的正常工作，用中断的方式定时控制

3、LED 灯的集体闪烁频率。第 3 页 设 计 步 骤 步骤一：DSP 最小系统分析 1.DSP 最小系统 能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路等。2.晶振电路 DSP 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/CI。KIN 引脚上，X2 悬空。本设计采用外部晶振，直接选择一个 3.3V 供电的 30MHz 晶振实现。系统工作是通过编程选择 5 倍频的 PLL 功能，可实现最高工作频率(15

4、0MHz)。如图 1 所示：图 1 晶振电路图 3.复位电路 对于实际的 DSP 应用系统，特别是产品化的 DSP 系统，其可靠性是一个不容忽视的问题。由于 DSP 系统的时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰的现象，严重的系统问题可能出现死机现象。为了克服这些情况，除了在软件上做一些保护措施外硬件上必须做相应的处理。硬件上最有效的保护措施是采用具有看门狗(Watchdog)功能的自动复位电路相结合的方式。TMS320F28335的复位输入引脚XRS为处理器提供了一种硬件初始化的方法,它是一种不可屏蔽的外中断,可在任何时候对TMS320F28335 进行复位。本设计采用了简单的 RC

5、复位电路，复位电路如图所示 2：第 4 页 设 计 步 骤 图 2 复位电路图 4.电源电路 F28335DSP 采用了双电源供电机制，以获得更好的电源性能，其工作电压为 3.3V 和 1.8V。其中，1.8V 主要为该器件的内部逻辑提供电压，包括 CPU 和其他所有的外设逻辑。及 3.3V 供电相比，1.8V 供电大大降低功耗。外部接口引脚仍然采用 3.3V 电压，便于直接及外部低压器件接口，而无需额外的电平变换电路。在本设计里我用 TI 公司的 TPS7301 单输出可调电压调节器作为主器件的电源电路，将 12V 转换为 3.3V 和 1.9V 供给 DSP，使系统正常工作。电源电路如图

6、3 所示：C 10.1uR 3250kR 1R 2C 210uVoR STViINENGNDR ES ETOUTFBTPS 7301电源模块 图 3 电源电路图 步骤二：本次设计硬件电路分析 1.定时器中断的实现 为了实现定时器的精确走时功能，系统利用定时器 0、PIE模块和 CPU 中断共同作用产生定时器中断。首先为定时器 0 设置定时初值，并开启定时器使其计数。当定时器计数器寄存器递减到零时，定时器会产生一个中断 TINT 并将其传送给 PIE 外设中第 5 页 设 计 步 骤 断模块，当 PIE 中的中断时能位 PIEIER 被时能后，PIE 会将这个中断传送给 CPU，如果 CPU 的

7、中断使能位和 INTM 被使能，则CPU 会相应定时器 0 中断，转而执行定时器 0 的中断服务子程序。2.LED 显示电路 在定时结束后 LED 要不停地闪亮，提醒用户定时结束。在本次设计中，将一个发光二极管的输入段及电源相连接，输出及DSP 芯片的 GPIO4 端口相连接，当 GPIO 端口为低电平时，LED点亮。步骤三：CMD 文件介绍.text 段：存放 C 程序代码；.cinit：存放 C 程序中的变量初值和常量；.stack：为 C 程序系统堆栈保留存储空间、用于保存返回地址、函数间的参数传递、存储局部变量和保存中间结果；.bss：为 C 程序中的全局和静态变量保留存储空间；.co

8、nst：存放 C 程序中的字符常量、浮点常量和用.const 声明的常量；.sysmem：用于 C 程序中的 malloc、calloc 和 realloc 函数动态分配存储空间；.far：为 C 程序中用 far 声明的全局和静态变量保留空间。MEMORY 用于定义目标存储器的映射，描述了目标系统可以使用的物理存储地址范围及其类型。PAGE 0 为程序存储空间，起始地址为 0 x000000 包含 BEGIN、BOOT_RSVD、RAMM0、RAML0、RAML1、ZONE7A 存储区。PAGE 1为数据存储空间，起始地址为0 x000400包含了RAMM1、RAML4、RAML5、RAML

9、6、RAML7、ZONE7B 存储区。SECTIONS 用于指示连接器怎样组合输入端，以及如何将输出段定位到存储器中，用于将 COFF 目标文件中的各个段定位置MEMORY 伪指令定义的存储区域。第 6 页 设 计 步 骤 步骤四：流程图及软件设计 1.系统时钟的详细配置如下 PLLSTSOSCOFF=0；PLLSTSPLLOFF=0；PLLCRDIV=1010；PLLSTSDIVSEL=2；PLLKCR0 的 ADCENCLK=0。2.PLL 模块的寄存器 锁相环模块的寄存器包括锁相环控制寄存器 PLLCR 和锁相环状态寄存器 PLLSTS，以及外部时钟输出控制寄存器 XINTCNF2。其中

10、 XINTCNF2 用于配置 XCLKOUT 及 SYSCLKOUT 的关系。PLLCR和 PLLSTS 用于振荡器和锁相环模块的配置，以产生 CPU 时钟输入 CLKIN，其位分布如下：15 4 0 PLLCR R-0 R/W-0 15 9 8 PLLSTS R-0 R/W-0 7 6 5 4 3 2 1 0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R-0 R/W-0 R-0 R/W-0 保留 保留 DIVSEL MCLKOFF OSCOFF MCLKCLR 第 7 页 设 计 步 骤 OSCOFF和PLLSTS分别用于振荡器时钟和锁相环时钟的允许；PLLOCKS 为锁相环锁定状态标

11、志；MCLKOFF、MCLKCLR、和 MCLKSTS用于输入时钟失效检测。3.流程图 图 4 程序流程图 步骤五：系统调试及设计结果分析 按下电源按钮，写入程序，刚开始，4 个 LED 灯全灭,等待一秒钟，4 个 LED 等全亮,如此循环.测试结果成功完课程题目的。效果图如图 5 所示：开中断结DSP 初始化初始化中断初始化定时执行程序 等待中断改变LED 灯Y N 第 8 页 图 5 效果图 第 9 页 设 计 小 结 通过这次 DSP 课程设计，我觉得学到了很多东西。它让我懂得了什么是课程设计，为我们以后的毕业设计打下了一些基础。更重要的是通过这次课程设计，我多少清楚了在以后的工作中我们

12、这个专业能做些什么，也为我们以后的工作积累了一些经验，很有意义。在本次课程设计过程中出现了一些不该出现的失误。一是不会使用 CCS 软件，在同学的帮助下使用并编写程序。其二是不能DSP 程序烧入试验箱的问题，但是在老师的指导下成功将程序烧入试验箱；之后又遇到 DSP 程序烧入试验箱后试验箱无反应，同样在老师的帮助下完成实验，并在试验箱上得到想要的实验结果。通过这次课程报告，使我更深入的掌握了 DSP 的许多知识，学会了如何让配置寄存器、系统时钟，如何设计电源等等很多知识，不仅复习了以前所学过的知识，而且还接触并学到了很多书本上没有的知识。使我解决问题时更加冷静和熟练，遇到不会知识的积极查阅相关

13、资料，并做好笔记。经过仔细调查确定问题的原因和解决问题的能力有了很大提高。最后，感谢刘老师的帮忙以及同学之间的相互帮助，使我能顺利完成这次课程设计。第 10 页 评 分 标 准 （一）系统设计部分（50 分，分三档，达不到最低档的小组需重新设计上交）1.完成规定的全部功能，硬件电路设计正确，程序简洁、可读性、逻辑性强，较好的演示了全部功能。（50 分）2.完成规定的全部功能，硬件电路设计正确，程序较简洁、可读性、逻辑性较强，基本演示了全部功能。（45 分）3.完成规定的部分功能，硬件电路设计无明显错误，程序设计无明显错误，能够完成部分功能的演示。（40 分）（二）设计报告撰写情况（45 分）1

14、.态度认真，报告内容充实、撰写规范。（20分）2.对所做设计进行了详细的介绍，语言组织精炼，测试数据记录准确。（25 分）第 11 页（三）发挥部分（5 分）在完成规定功能的基础上，有创新性功能设计个人，获得此项成绩。总分 任课教师签字 审核人签字 附录：附录 A：实物图 图 A 图 B 附录 B：CMD 文件 MEMORY PAGE 0:BEGIN :origin=0 x000000,length=0 x000002 BOOT_RSVD :origin=0 x000002,length=0 x00004E RAMM0 :origin=0 x000050,length=0 x0003B0 RA

15、ML0 :origin=0 x008000,length=0 x001000 RAML1 :origin=0 x009000,length=0 x002000 ZONE7A :origin=0 x200000,length=0 x00FC00 CSM_RSVD :origin=0 x33FF80,length=0 x000076 CSM_PWL :origin=0 x33FFF8,length=0 x000008 ADC_CAL :origin=0 x380080,length=0 x000009 RESET :origin=0 x3FFFC0,length=0 x000002 IQTABLE

16、S :origin=0 x3FE000,length=0 x000b50 IQTABLES2 :origin=0 x3FEB50,length=0 x00008c FPUTABLES :origin=0 x3FEBDC,length=0 x0006A0 第 12 页 BOOTROM :origin=0 x3FF27C,length=0 x000D44 PAGE 1:RAMM1 :origin=0 x000400,length=0 x000400 RAML4 :origin=0 x00B000,length=0 x002000 RAML5 :origin=0 x00D000,length=0 x

17、001000 RAML6 :origin=0 x00E000,length=0 x001000 RAML7 :origin=0 x00F000,length=0 x001000 ZONE7B :origin=0 x20FC00,length=0 x00040 SECTIONS codestart :BEGIN,PAGE=0 ramfuncs :RAML0,PAGE=0 .text :RAML1,PAGE=0 .cinit :RAML0,PAGE=0 .pinit :RAML0,PAGE=0 .switch :RAML0,PAGE=0 .stack :RAMM1,PAGE=1 .ebss :RA

18、ML4,PAGE=1 .econst :RAML5,PAGE=1 .esysmem :RAMM1,PAGE=1 IQmath :RAML1,PAGE=0 IQmathTables :IQTABLES,PAGE=0,TYPE=NOLOAD IQmathTables2 :IQTABLES2,PAGE=0,TYPE=NOLOAD FPUmathTables :FPUTABLES,PAGE=0,TYPE=NOLOAD DMARAML4 :RAML4,PAGE=1 DMARAML5 :RAML5,PAGE=1 DMARAML6 :RAML6,PAGE=1 DMARAML7 :RAML7,PAGE=1 Z

19、ONE7DATA :ZONE7B,PAGE=1 .reset :RESET,PAGE=0,TYPE=DSECT csm_rsvd :CSM_RSVD PAGE=0,TYPE=DSECT csmpasswds :CSM_PWL PAGE=0,TYPE=DSECT .adc_cal :load=ADC_CAL,PAGE=0,TYPE=NOLOAD 附录 C：源程序#include DSP2833x_Device.h 第 13 页#include DSP2833x_Examples.h interrupt void zz(void);#define LED(*(unsigned short int*

20、)0 x180000)#define SRAM_Base_Adress 0 x100000 void main(void)InitSysCtrl();InitXintf16Gpio();DINT;InitPieCtrl();InitPieVectTable();EALLOW;IER=0 x0000;IFR=0 x0000;PieVectTable.TINT0=&zz;EDIS;InitCpuTimers();ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,1000000);CpuTimer0Regs.TCR.all=0 x4001;IER|=M_INT1;PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;EINT;ERTM;LED=0 xff;for(;);interrupt void zz(void)LED=LED;PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;