电气信息工程学院 DSP技术与综合训练 大作业
2011年 09月
目 录
前 言 ..................................................................................................... 3
第一章 DSP理论技术概述 ...................................................................... 4
1.1 课程设计目的与意义......................................................................................... 4 1.2DSP芯片的选择与封装 .................................................................................................. 4 1.3 DSP系统设计的方法和步骤 ............................................................................. 4 1.4 DSP前沿技术及其应用 ................................................................................................. 6
第二章 DSP硬件部分设计 ...................................................................... 8
2.1 硬件设计任务概述............................................................................................. 8 2.2总体方案设计...................................................................................................... 8 2.3基于protel的原理图设计 .................................................................................. 8 2.4外设电路原理图设计.......................................................................................... 9 2.5 硬件设计小结................................................................................................... 13
第三章 DSP软件部分设计 ...................................................................... 14
3.1软件设计任务概述............................................................................................ 14 3.2 程序设计思路与算法原理............................................................................... 14 3.3软件设计流程.................................................................................................... 14 3.4源程序解析 ...................................................................................................................... 14
3.5软件设计小结 ................................................................................................................. 29
第四章 成果描述与分析 ................................................................................................. 30
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第五章 实训小结与心得.................................................................................................... 32 参考文献 ..................................................................................................... 33 附录 ............................................................................................................. 34
附录一 电路原理图............................................................................................... 34 附录二 元器件清单列表....................................................................................... 35 附录三
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网络表
前 言
DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称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。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的
实力。
第一种商品化的 IC 数字信号处理器是英特尔的 2920，早在 1979 年就在取代全双工、1200bps 数字硬调制解调器中的模拟滤波器组了。同时，迅速增多的微处理器和外设提高了处理以数字表示信号的可行性。那时几乎任何商业化信号处理任务都需要模拟计算，伴有复杂的反馈回路和补偿电路来维持稳定性。各种依赖位片处理器小型电脑和数据采集硬件的技术都极其昂贵，并且通常只适合于研究人员。能够经济地把信号数字化，并在数字领域进行数学计算，从而减少漂移和其它用模拟技术处理也很昂贵的不精确条件，这种逻辑很有吸引力，它直接导致今天市场上出现多种系列的 DSP。
目前，某种形式的 DSP 安装在从自动应答电话机到洗衣机等各种产品的中心部位，很容易使人忘记这场变革就发生在最近。直到最近，通用微控制器和 DSP 芯片之间的巨大差别还使许多嵌入式系统工程师觉得：数字信号处理是门困难的学科。这种感觉来源于第一代 DSP 的架构和编程要求，这一代 DSP 往往设计用来实现数字滤波器。不过，在卷入 DSP 对比微控制器的争论之前，你也许要问，为什么使用数字滤波器？DSP 还适合于别的什么领域？使用数字滤波的经典理由是，你可以实现线性相位 FIR （有限脉冲响应）滤波器，它保持了音频处理等应用中的信号保真度。当你正在尝试处理传感器信号时，避免由于不相等的组延迟（由非线性相位-频率响应特性引起）导致的信号失真可能也是很关键的。正如任何已经尝试过的人所知道的那样，用模拟技术制造线性相位滤波器几乎是不可能的，相比之下，DSP 和软件滤波器工具箱使这种实现不费吹灰之力。
假如你使用针对控制系统建模的仿真工具，你一定知道来自 Mathworks 的 Matlab 和 Simulink 等工具也可以建立 DSP 算法的模型，并自动生成代码，你可以把这些代码移植到各种硬件目标。不过，数字信号处理的能力其实起始于滤波器应用。例如，软件工具也可以毫不费力地实现 FFT（快速傅里叶变换）。然后，你可以对连续时间信号的快照做频率分析。假如你有很多传感器输出要处理，以得到关键的实时控制响应，那么 DSP 通常是惟一的答案
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第一章 DSP理论技术概述
1.1 课程设计目的与意义
本课程是一门以实践为主的技术类专业选修课，课程的教学目的是使学生了解DSP及DSP控制器的发展过程及其特点，使学生较熟练地在硬件上掌握DSP及DSP硬件器的结构、各部件基本工作原理，在软件上掌握DSP的指令系统、程序设计方法，学会TMS320系列中1至2种DSP芯片的基本使用方法，并能重点利用DSP及DSP控制器设计典型的应用系统, 为今后从事相关设计与研究打下基础。
1.2 DSP芯片的选择与封装
1）芯片的选择原则：
根据实际应用系统需要、应用场合、目的，选择满足所需功能、成本低、耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便的芯片。 DSP芯片的选择是有技术指标决定的，例如：由信号的频率决定系统的采样频率；有采样频率句顶完成任务书中最复杂的算法所需的最大时间以及系统对实时程序的要求，判断系统能否完成工作；有数量及程序的长短决定RAM的容量，是否需要扩展RAM及RAM的容量；等等。在确定DSP芯片型号之后，应当先进行系统的总体的设计。首先采用高级语言matlab等对算法进行仿真，确定最佳算法并初步确定参数，对系统的软硬件进行初步分工。 2）芯片的封装：
1）DIP 双列直插式封装，插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。
2）SIP单列直插式封装 引脚从封装的一个侧点引出，排列成一条直线。当装配到印刷基板上的封装成侧立状。
3）SOJ J型引脚小外型封装表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出象下呈J字型。
4）SDP 也叫SOIC小外型封装，表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出呈海鸥翼型。
5）PLCC 带引线的塑料芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈J字型，是塑料制品。
6）QFP 四侧引脚扁平封装，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼型，基材有陶瓷、金属和塑料三种。
7）BGA 球型触点阵列表面封装之一，在印刷基板的背面按阵列方式制作出球型凸点，以代替引脚。
1.3 DSP系统设计的方法和步骤
下图为一个典型DSP系统
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