基于TMS320F2812最小系统的设计 I
摘 要
随着DSP应用领域不断的拓宽及其市场高速的增长，DSP系统广泛地存在于我们的生活和工作中。本课题主要针对美国TI公司生产的TMS320F2812 DSP所组成的最小系统进行实验研究，以TMS320F2812为核心，并且进行了外接扩展的数据存储RAM、DC-DC电源系统、JTAG接口、通讯接口等的设计，最终能完成硬件设计以及ADC、SCI模块的软件调试。
文章详细地介绍了DSP的发展历程、各部分电路的设计方法和调试过程。该最小系统既可以满足教学要求，也可以用于简单的工程研究和应用开发。在通常的实时信号处理中，DSP芯片具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，这都是模拟系统所不及的。
关键词：DSP，TMS320F2812，最小系统设计
基于TMS320F2812最小系统的设计 II
ABSTRACT
As the applications of DSP constantly expanding and its market growing in a high-speed, DSP systems are widely used in our lives and work. This issue mainly aim to the experimental study of the United States TI TMS320F2812 DSP minimum system.It mainly discusses TMS320F2812 and studies add extended data storage RAM, DC-DC power systems, JTAG interface, communication interface.Finally, completing the hardware design , software debugging and making it out.
This article introduces the history, circuit parts design methods and the debugging process of DSP. This minimum system not only meet the teaching requirements, but also for simple engineering researches and application development. In the usual real-time signal processing, DSP chip has so many advantages like good predictability, precision, stability, reliability and repeatability and easy to implement adaptive algorithm, which analog systems is less than it.
Keywords: DSP, TMS320F2812, Minimum System Design
基于TMS320F2812最小系统的设计 III
目 录
1 绪论 ...................................................................................................................................... 1
1.1 DSP的发展 ................................................................................................................... 1 1.2 DSP系统构成及其特点............................................................................................... 2 1.3 DSP芯片的应用........................................................................................................... 3 1.4 DSP的发展前景........................................................................................................... 3 1.5 选题背景及意义 .......................................................................................................... 5 2 系统总体设计 ................................................................................................................... 6
2.1 TMS320F2812芯片的选择 ......................................................................................... 6 2.2 TMS320F2812芯片的主要特性 ................................................................................. 6 2.3 DSP最小系统............................................................................................................... 8 2.4 电源模块的设计 .......................................................................................................... 9 2.5 时钟信号的设计 ........................................................................................................ 10 2.6 JTAG边界扫描接口的设计 ...................................................................................... 11 2.7 DSP外围电路的设计................................................................................................. 12 2.8 DSP电路板设计......................................................................................................... 16 2.9 数据采集模块的软件设计 ........................................................................................ 17 3 软件调试及设计 ............................................................................................................. 18
3.1 ADC模块的软件设计 ................................................................................................ 18 3.2 A/D采集实现 ............................................................................................................. 19 3.3 A/D校正实现 ............................................................................................................. 21 3.4 SCI模块的软件设计 .................................................................................................. 22 4 系统抗干扰设计 ............................................................................................................. 25
4.1 干扰的来源及后果 .................................................................................................... 25 4.2 软件硬件抗干扰设计 ................................................................................................ 25 5 系统调试 ........................................................................................................................... 27
5.1 ADC模块的软、硬件调试 ........................................................................................ 27 5.2 SCI模块的软、硬件调试 .......................................................................................... 28 6 结论与展望 ...................................................................................................................... 29
致 谢 .................................................................................................................................... 32 附录A 控制部分硬件原理图 ........................................................................................ 33 附录B PCB版 .................................................................................................................... 34 附录C A/D转换主程序 ................................................................................................... 35
基于TMS320F2812最小系统的设计 1
1 绪论
数字信号处理（DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。在通常的实时信号处理中，它具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，这都是模拟系统所不及的。
1.1 DSP的发展
DSP的发展大致分为三个阶段：
在数字信号处理技术发展的初期（二十世纪50～60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mP D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。
随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司之后不久相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32。90年代DSP发展最快，TI公司相继推出第四代DSP芯片TMS320C40/C44、第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X、第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX、集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X征寻代理以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等[1]。
随着CMOS技术的进步与发展，日本的Hitachi公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片，1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期为120ns，且具有双内部总线，从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32。与其他公司相比，Motorola公司在推出DSP芯片方面相对较晚。1986年，该公司推出了定点处理器MC56001。1990年，推出了与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。美国模拟器件公司（AD）在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062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，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已经从20世纪80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），处理能力提高了几十倍。DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年占模片区（Die Area）的40%左右下降到5%以下，片内RAM数量增加一个数量级以上。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