第一篇：DSP控制器原理及技術

西安郵電大學

DSP控制器原理及技術

院(系)名稱學生姓名專業(yè)班級名稱學號時間實驗報告

自動化學院

2014年6月

： ：：

： ： 課內實驗

3.1 CCS入門

3.1.1 CCS 入門實驗 1（CCS 使用）3.1.1.1 實驗目的：

1.熟悉 CCS 集成開發(fā)環(huán)境，掌握工程的生成方法； 2.熟悉 SEED-DEC28335 實驗環(huán)境； 3.掌握 CCS 集成開發(fā)環(huán)境的調試方法。3.1.1.2 實驗內容： 1.DSP 源文件的建立； 2.DSP 程序工程文件的建立；

3.學習使用 CCS 集成開發(fā)工具的調試工具。3.1.1.3 實驗背景知識： 3.1.1.3.1 CCS 簡介

CCS 提供了配置、建立、調試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實時、嵌入式信號處理程序的編制和測試，它能夠加速開發(fā)進程，提高工作效率。CCS 提供了基本的代碼生成工具，它們具有一系列的調試、分析能力。CCS 支持如下所示的開發(fā)周期的所有階段。如下圖所示。

開發(fā)環(huán)境界面如下圖所示。

3.1.1.3.2 使用 CCS 常遇見文件簡介：

1.program.c: C 程序源文件 2.program.asm: 匯編程序源文件

3.filename.h: C 程序的頭文件，包含 DSP/BIOS API 模塊的頭文件 4.filename.lib: 庫文件 5.project.cmd: 連接命令文件

6.program.obj: 由源文件編譯或匯編而得的目標文件

7.program.out: 經完整的編譯、匯編以及連接后生成可執(zhí)行文件 8.program.map: 經完整的編譯、匯編以及連接后生成空間分配文件 9.project.pjt: 存儲環(huán)境設置信息的工作區(qū)文件 保存配置文件時將產生下列文件： 1.programcfg.cmd: 連接器命令文件 2.programcfg.h54: 匯編頭文件 3.programcfg.s54: 匯編源文件 3.1.1.3.3 CCS 常用指令簡介 1.設置斷點。將光標放置在需要設置斷點的程序行前，選擇 Debug→Breakpoints，即完成可 一個斷點的設置。

2.CCS 提供 3 種方法復位目標板

1)Reset DSP： Debug →Reset D，初始化所有的寄存器內容并暫停運行中的 程序。使用此命令后，要重新裝載.out 文件后，再執(zhí)行程序。

2)Restart： Debug → Restart，將 PC 值恢復到當前載入程序的入口地址。3)Go main： Debug →Go main，將程序運行到主程序的入口處暫停。3.CCS 提供 4 種執(zhí)行操作

1)執(zhí)行執(zhí)行： Debug →Run，程序運行直到遇到斷點為止。2)暫停執(zhí)行： Debug →Halt，程序停止運行。

3)動畫執(zhí)行： Debug →Animate，用戶反復運行程序，直到遇到斷點為止。4)自由執(zhí)行： Debug →Run Free，禁止所有斷點運行程序。4.CCS 提供 4 種單步執(zhí)行操作

1)單步進入： 快捷鍵 F8，Debug →step into，當調試語句不是基本的匯編指令時，此操作進入語句內部。

2)單步執(zhí)行： Debug → step Over，此命令將函數或子函數當作一條語句執(zhí)行，不進入內部調試。

3)單步跳出： Debug →step Out，此命令作用為從子程序中跳出 4)執(zhí)行到光標處： 快捷鍵 crtl+F10，Debug → Run to Cursor，此命令作用為將程序運行到光標處。5.內存、寄存器與變量的操作

1)查看變量： 使用 view →Watch Window 命令

2)查看寄存器： 使用 view →Registers →CPU Registers 命令 3)查看內存： 使用 view →memory 命令 3.1.1.4 實驗準備：

1.將 DSP 仿真器與計算機連接好；

2.將 DSP 仿真器的 JTAG 插頭與 SEED-DEC28335 單元的 J18 相連接； 3.啟動計算機，當計算機啟動后，打開 SEED-DTK28335 的電源。觀察

SEED-DTK_MBoard 單元的＋5V，＋3.3V，＋15V，－15V 的電源指示燈燈及SEED-DEC28335 的電源指示燈 D2 是否均亮；若有不亮，請斷開電源，檢查電源。

4.CCS配置

（1）雙擊SETUP CCStudio3.3；

（2）在famlily中選擇C28XX,在platform中選擇SEEDXDS510PLUS；

（3）點擊左下角save&quit,進入CCS主調試界面。3.1.1.5 實驗步驟： 3.1.1.5.1 創(chuàng)建源文件 1.雙擊圖標進入 CCS 環(huán)境。

2.打開 CCS 選擇 File →New →Source File 命令。

3.編寫源代碼并保存

4.保存源程序名為 math.c，選擇 File →Save

5.創(chuàng)建其他源程序（如.cmd）可重復上述步驟。3.1.1.5.2 創(chuàng)建工程文件

1.打開 CCS，點擊 Project-->New,創(chuàng)建一個新工程，其中工程名及路徑可任

指定。

彈出如下對話框：

2.在 Project 中填入工程名，Location 中輸入工程路徑；其余按照默認選項，點擊完成即可完成工程創(chuàng)建；

3.點擊 Project 選擇 add files to project，添加工程所需文件；

4.在彈出的對話框中的下拉菜單中分別選擇.c 點擊打開，即可添加源程序Math.c添加到工程。

5.同樣的方法可以添加文件 math.cmd、rts.lib 到工程中；在下面窗口中可以看到math.c、math.cmd、rts.lib 文件已經加到工程文件中。

3.1.1.5.3 設置編譯與連接選項

1.點擊 Project 選擇 Build Opitions；

2.在彈出的對話框中設置相應的編譯參數，一般情況下，按默認值就可以；

3.在彈出的對話框中選擇連接的參數設置，設置輸出文件名（可執(zhí)行文件與空間分配文件），堆棧的大小以及初始化的方式。

3.1.1.5.4 工程編譯與調試

1.點擊 Project →Build all，對工程進行編譯，如正確則生成 out 文件；若是修改程序，可以使用 Project →Build 命令，進行編譯連接，它只對修改部分做編譯連接工作。可節(jié)省編譯與連接的時間。編譯通過，生成.out 文件；

2.點擊 File →load program，在彈出的對話框中載入 debug 文件夾下的.out 可執(zhí)行文件；

3.裝載完畢；

4.點擊 debug →Go Main 回到 C 程序的入口；

5.打開 File →Workspace →Save Workspace 保存調試環(huán)境，以便下次調試時不需要重新進行設置。只要 File →Workspace →Load Workspace 即可恢復當前設置。

心得體會：通過本次實驗使我掌握了CCS實驗環(huán)境的使用以及相應程序的內容和使用并粗略掌握用C語言編寫DSP程序的方法。對本次實驗的程序有了全面的了解，并在CCS實驗環(huán)境下程序的編譯及編譯中出現的錯誤的排除錯誤，警告的處理方法。通過實驗，加深了我對DSP試驗箱的TMS320F2812主控板的了解同時懂得了如何使用DSP硬件仿真器。

通過本次實驗使我對于微機原理這么課更加熟悉，并且更進一步掌握了所學的知識，從而在實驗過程中發(fā)現自己對知識點的理解不足，以及新的領悟。收獲多多。

第二篇：基于DSP的步進電機控制器的設計

《DSP原理及應用》 課程設計指導書

學 院 ：機械工程學院 系 所 ：測控技術與儀器系 班 級 ： 姓 名 ： 學 號 ： 指導老師：

江蘇大學測控技術與儀器系

2016-01-18 應用于包裝機的步進電機控制器的設計

（江蘇大學機械工程學院儀器科學與工程系，江蘇，鎮(zhèn)江，212013）

摘要

本文介紹了以典型電機微控制器TMS320LF2407芯片為控制核心的步進電機控制系統，闡述了如何利用TMS320LF2407實現電機轉向、速度控制，并給出了相應系統控制策略。簡述了步進電機的驅動控制和DSP的PWM脈寬調制原理，詳細闡述了DSP實現步進電機的加減速控制問題。

步進電機是一種通過電脈沖信號控制相繞組電流實現定角轉動的機電元件，與其他類型電機相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點，廣泛運用于數控機床、機器人、自動化儀表等領域。DSP芯片的出現，開創(chuàng)了步進電機控制的新局面。用DSP控制的步進電機不僅減小了控制系統的體積、簡化了電路，同時進一步提高了電機控制的精度和控制系統的智能化，從而逐步實現控制系統的嵌入式。基于DSP的步進電機控制技術在九十年代時期得到了較大發(fā)展，主要應用在工業(yè)、航天、機器人、精密測量等領域。數控機床、跟蹤衛(wèi)星用電經緯儀在采用了步進電機技術后，大大提高了控制與測量精度，這樣就使步進電機伺服系統的應用前景更加廣闊。鑒于此，本文提出了基于DSP的步進電機控制系統的設計方案。包括其硬件設計和軟件設計。在軟件設計中給出了主要控制程序，達到對步進電機轉向、轉速的控制，如正轉、反轉、加速、減速等。使用DSP最明顯的優(yōu)點在于提高了系統的可靠性，并降低了整個系統的成本。實驗證明，此驅動系統簡化了電路，提高了系統控制性能。

關鍵詞：步進電機；DSP;控制系統；TMS320LF2407；

目錄

第一章 緒論..................................................................................................................1 1.1引言..................................................................................................................1 1.2數字信號處理器DSP發(fā)展和現狀..................................................................2 1.3 課題背景及意義.............................................................................................3 第二章 總體方案設計..................................................................................................5 2.1 設計方案.........................................................................................................5 2.2 TMS320LF2407 DSP芯片介紹........................................................................5 2.2.1 TMS320LF2407 的性能特點...................................................................5 2.2.2 A/D轉換原理........................................................................................7 2.2.3 TMS320LF2407 內部A/D轉換模塊概述...............................................7 2.2.4 事件管理器.............................................................................................8 2.2.5 通用定時器.............................................................................................8 2.2.6 全比較單元.............................................................................................9 2.2.7 捕獲單元和正交編碼脈沖電路...........................................................10 2.3 四相反應式步進電機.................................................................................10 2.3.1 步進電機的結構.................................................................................10 2.3.2 步進電機的工作原理...........................................................................11 2.4 四相反應式步進電機的數學模型...............................錯誤！未定義書簽。2.4.1 電路方程...............................................................錯誤！未定義書簽。2.4.2 機械方程...............................................................錯誤！未定義書簽。2.5 驅動芯片結構與特點...................................................................................12 第三章 詳細設計........................................................................................................13 3.1 系統硬件設計...............................................................................................13 3.2系統軟件設計................................................................................................13 3.2.1 DSP開發(fā)軟件CCS介紹........................................................................13 3.2.2 程序控制流程.......................................................................................14 3.2.3 電機初始化程序...................................................................................15 3.2.4 電機控制程序.....................................................................................16 3.3 程序調試.....................................................................................................17 第四章 心得體會........................................................................................................19 參考文獻......................................................................................................................20 附錄..............................................................................................................................21

第一章 緒論

1.1引言

隨著人們生活水平不斷提高，對各種方便食品的需求也隨之大增，這近一步拉動了我國食品包裝業(yè)的快速發(fā)展。包裝機是發(fā)展比較快的包裝機械之一，擁有著廣闊的發(fā)展前景。在制袋、充填、封口為一體的包裝機中，要求包裝用塑料薄膜定位定長供給，采用步進電機與拉帶滾輪直接連接拉帶，不僅結構得到了簡化，而且調節(jié)極為方便，只要通過控制面板上的按鈕就可以實現，這樣既節(jié)省了調節(jié)時間，又節(jié)約了包裝材料。

步進電機是一種把電脈沖信號變成直線位移或角位移的控制電機。它的位移速度與脈沖頻率成正比，位移量與脈沖數成正比。每來一個脈沖電壓，轉子就旋轉一個步距角。根據電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，從而使電機旋轉。步進電機具有步進數可控、運行平穩(wěn)、價格便宜的優(yōu)點，在加速器控制系統中的應用很廣。

傳統的步進電機一般可分為永磁式步進電動機(PM Step Motor)，反應式步進電動機(VR Step Motor)和混合式步進電動機(Hybrid Step Motor)三種。

在數字化電機控制系統產生之前，要想獲得高性能的步進電機驅動要么是采用昂貴、難維護的直流電機配便宜的控制裝置，要么就是使用便宜的交流電機配昂貴、復雜的控制裝置。基于DSP的數字化電機控制的出現改變了這一狀況，由于DSP強大的運算能力，它可以實時地實現一些先進的控制算法，獲得高性能的電機驅動控制。

數字化電機控制的優(yōu)點正是由于數字化的信號和信號處理所帶來的，和模擬控制相比，它具有互聯方便，穩(wěn)定性好，便于大規(guī)模集成，可以構成復雜的系統，容易修改，便于測試、調試和大規(guī)模生產等優(yōu)點。數字化電機控制技術包括兩個組成部分，現代電機控制理論和數字信號處理，其中數字信號處理又包括數字信號處理技術和數字信號處理器技術。數字化電機控制的發(fā)展和這幾個方面的進展是密不可分的。

現代電機控制理論以矢量控制理論為代表，還有近年來得到快速發(fā)展的直接轉矩控制理論等，這些高性能的控制方案需要進行大量的實時運算，用模擬器件的硬件方案來實現相當困難，難以實用化。只是在具有強大運算能力的控制器如 DSP等價格下降，性能提高之后，數字化的高性能控制方案才開始大量步入實用領域。

1.2數字信號處理器DSP發(fā)展和現狀

DSP是Digital Signal Processor的縮寫，DSP在70年代末、80年代初產生后起初并不顯眼，主要應用于一些特定的數字信號處理密集的領域如軍事的聲納和雷達、監(jiān)測和監(jiān)聽設備，以及氣象衛(wèi)星、地震監(jiān)測器等。雖受到個人計算機發(fā)展光輝的遮掩，它一直在幕后悄悄發(fā)展著。80年代后期開發(fā)出較通用產品后，逐步進入各個領域。近年來，隨著通訊領域的紅火，個人計算機的普及以及家用電器的發(fā)展，DSP更是從幕后走到了臺前，各種應用如手機、MODEM、硬盤、聲卡、顯卡、DVD.VCD、可視電話、數字電視、數字相機、導彈、高保真音響、洗衣機、空調、語音識別、游戲等等數不勝數，大到上天入地，小到我們每個人的身邊，現在是哪兒都有它的蹤跡了。

如果說CPU是PC時代的技術核心，則說DSP是后PC時代的技術核心毫不為過。由于具有超強的數字信號處理能力和合理的性價比，二十幾年時間，DSP的發(fā)展日益迅猛，應用日益廣泛。現在，DSP已經成為計算機網絡、無線通訊、信息家電、電子產品、圖形處理、視頻會議、數字音頻廣播等領域的核心。業(yè)內人士預言：DSP將是未來發(fā)展最快的電子器件，是電子產品更新換代的決定性因素。

DSP芯片能夠高速發(fā)展，一方面得益于集成電路的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場。目前，DSP芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的市場潛力。據世界半導體貿易統計組織（WSTS）發(fā)布的統計和預測報告顯示：1996～2005年，全球DSP市場一直保持穩(wěn)步增長，2005年增長率為35％；另據CCID統計：2005年中國DSP增長率超過40%，銷售量達到13億塊。

據市場調查公司ICE統計，1998年DSP市場達33.4億美元，其中通信占48%，計算機/MODEM占30%，硬盤12%，消費類產品5%，軍用航空航天5%，典型應用產品和市場包括：電視會議、文件成像、可視電話、數字蜂窩電話、數字設備、電機調速等，一些家用電器如空調、洗衣機、電冰箱等為了節(jié)能和靜音也開始采用DSP控制。

DSP按數據格式分可分為定點DSP和浮點DSP兩種，也可按用途分為通用型 DSP和專用型DSP，近年來德州儀器(TI)和美國模擬器件公司(Analog Device,簡稱AD)都推出了專門針對電機控制領域的專用型DSP系列，TI是TMS320-2XX系列，AD則是ADMC系列，這些芯片都是定點DSP，具有普通定點DSP的運算能力和單片機般的外圍設備，使得它們成為用于數字化電機控制的最佳選擇。當前，DSP芯片還在快速發(fā)展中，它的處理速度正隨著時間的前進而不斷提高，從1982年的5MIPS(每秒百萬指令)到1997年的100MIPS，再到現在的2000MIPS(多DSP單一化)，預計2007年將達到320000MIPS。DSP的價格則正走著一條相反的道路，據DSP最大的生產廠家TI公司的歷史價格統計，12年來每MIPS的價格己從200美元降到了一個美元，價格的下降導致應用領域的擴大，而應用的擴大也引起價格的下降，形成了一種良性的循環(huán)。

技術的高速發(fā)展引發(fā)了信息產業(yè)革命，以計算機技術、通信技術為核心的信息技術正在以前所未有的速度改變著人們的生活和工作方式。數字信號處理是信息技術中的一個核心問題。實現數字信號處理的核心器件是數字信號處理器(以后簡稱為DSP)。

數字化電機控制包括電機模型的數字化和信號處理的數字化，而DSP的運算速度則是這樣的實時一控制所必須的。為實現上述步進電機控制和交流電機控制融合的想法，由于其中有較多實時數學運算的要求，因此考慮使用德州儀器(TI)C2000系列DSP中的TMS320LF2407來實現。

1.3 課題背景及意義

用DSP控制的步進電機不僅減小了控制系統的體積、簡化了電路，同時進一步提高了電機控制的精度和控制系統的智能化，從而逐步實現控制系統的嵌入式。基于DSP的步進電機控制技術在九十年代時期得到了較大發(fā)展，主要應用在工業(yè)、航天、機器人、精密測量等領域。數控機床、跟蹤衛(wèi)星用電經緯儀在采用了步進電機技術后，大大提高了控制與測量精度，這樣就使步進電機伺服系統的應用前景更加廣闊。

DSP控制器的技術水平主要體現在三個層面：硬件方案、核心控制算法以及應用軟件功能。國內步進電機控制器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距，有的甚至更加先進。DSP用于電機控制有很多好處：

(1)可執(zhí)行高級運算，減少力矩紋波，從而實現低振動、長壽命；(2)高級運算使諧波減小，很容易滿足國家要求，同時降低濾波器成本；(3)提供無傳感器運算，省去位置和速度傳感器：

(4)實時產生平滑的、近乎完美的參考模型，獲得良好的控制性能；(5)控制逆變器，產生高精度PWM輸出；(6)提供單片機控制系統。

本課題的研究內容是使用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407控制步進電機，實現步進電機的驅動，構成控制系統。

第二章 總體方案設計

2.1 設計方案

本次設計是步進電機控制器系統，整個控制系統分為四個部分：DSP中央控制器TMS320LF2407、外接電位器、步進電機及其驅動。

在本次設計中采用的電機是微型四相反應式步進電動機，其接受數字控制信號（電脈沖信號），并轉換為與之相對應的角位移。基于對低碳節(jié)能的考慮，在這里設計成一個單四拍信號來進行步進電動機的控制，通電順序為A-B-C-D-A，步距角為15°。驅動芯片采用的是ULN2003芯片，控制流程如下：首先由DSP的A/D轉換模塊將電位器輸出的模擬信號轉換為數字信號，然后將該數字信號輸入到DSP中以設定脈沖信號的間隔時間以便控制電機的轉速，接著將由DSP的四個I/O口提供脈沖信號給驅動芯片，脈沖信號經過驅動芯片的處理后用來驅動步進電機的四個相，從而達到控制電機運轉的目的。

在本次步進電機的控制系統中，由于步進電動機本身所擁有的精確定位特點我們采用開環(huán)控制系統。系統總體結構圖如下所示：

電位器A/DTMS320LF2407 DSP驅動芯片步進電機

圖2-1 系統總體結構圖

2.2 TMS320LF2407 DSP芯片介紹

2.2.1 TMS320LF2407 的性能特點

TMS320LF2407芯片是Texas Instruments公司生產的16位定點數字信號處理器TMS320C2000家族中的一種，是TMS320X240X系列DSP控制器中功能最強、片上設施最完備的一個型號。與其他TMS320C2000系列芯片相比具有以下特點：

1、采用高性能靜態(tài)CMOS技術，使供電電壓降為3.3V，減小了控制器功耗；40MIPS的最高指令執(zhí)行速度使得指令周期為33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力。

2、基于TMS320C2xxDSP的CPU內核，保證了TMS320LF2407代碼和TMS320系列DSP代碼兼容。

3、片內有高達32K字FLASH程序存儲器，高達1.5K字數據/程序RAM，544字雙口RAM(DARAM)和2K字單口RAM(SARAM)。

4、兩個事件管理模塊EVA和EVB，每個模塊包括：兩個16位通用定時器；8個16位脈寬調制(PWM)通道。它們能夠實現： PWM的對稱和非對稱波形；可編程PWM死區(qū)控制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖；3個捕獲單元；片內光電編碼器接口電路；16通道10位A/D轉換器。事件管理器模塊適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、開關磁阻電機、步進電機和功率逆變器。

5、可擴展外部存儲器總共192K字空間：64K字程序存儲空間；64K字數據存儲空間；64K字I/O尋址空間。

6、看門狗定時器模塊(WDT)：可用來監(jiān)控系統軟件和硬件的操作，它可以按照用戶設定的時間間隔產生中斷。如果軟件執(zhí)行進入一個不正確的循環(huán)或者CPU運行出現異常時，該模塊可以實現系統復位，使系統進入預定狀態(tài)。

7、控制器局域網絡(CAN)2.0模塊：CAN模塊給用戶提供了設計分布式或網絡化運動控制系統接口。

8、串行通信接口(SCI)模塊：用于實現DSP與其他異步外設之間的串行通信，其接收器和發(fā)送器都是雙緩沖的。9、16位串行外設(SPI)接口模塊：用于DSP與外設或其他控制器進行串行通信，典型應用包括與數模轉換器、LED顯示驅動等器件的通信。

此外，TMS320LF2407包含高達40個可單獨編程或復用的通用輸入/輸出引腳和基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。之所以稱TMS320LF2407為電機控制專用芯片，主要原因在于該芯片內置有功能強大的事件管理器、PWM脈沖發(fā)生器和兩路10位模數轉換模塊。有了事件管理器強大的實時處理功能和PWM控制波形發(fā)生器以及兩路同時采樣、保持、轉換的高速A/D，TMS320LF2407幾乎可以實現任何電機控制。

2.2.2 A/D轉換原理

A/D轉化電路亦稱“模擬數字轉換器”，簡稱“模數轉換器”。將模擬量或連續(xù)變化的量進行量化（離散化），轉換為相應的數字量的電路。

隨著數字技術，特別是信息技術的飛速發(fā)展與普及，在現代控制。通信及檢測等領域，為了提高系統的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數字計算機技術。由于系統的實際對象往往都是一些模擬量(如溫度。壓力。位移。圖像等),要使計算機或數字儀表能識別。處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號；而經計算機分析。處理后輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執(zhí)行機構所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數字信號之間起橋梁作用的電路-模數和數模轉換器。

A/D轉換器的功能是把模擬量變換成數字量。由于實現這種轉換的工作原理和采用工藝技術不同，因此生產出種類繁多的A/D轉換芯片。A/D轉換器按分辨率分為4位、6位、8位、10位、14位、16位和bcd碼的31/2位、51/2位等。按照轉換速度可分為超高速(轉換時間≤330ns)、次超高速(330~3.3μs)、高速(轉換時間3.3~333μs)、低速(轉換時間＞330μs)等。A/D轉換器按照轉換原理可分為直接a/d轉換器和間接a/d轉換器。所謂直接A/D轉換器，是把模擬信號直接轉換成數字信號，如逐次逼近型，并聯比較型等。其中逐次逼近型a/d轉換器，易于用集成工藝實現，且能達到較高的分辨率和速度，故目前集成化A/D芯片采用逐次逼近型者多；間接A/D轉換器是先把模擬量轉換成中間量，然后再轉換成數字量，如電壓/時間轉換型(積分型)；電壓/頻率轉換型，電壓/脈寬轉換型等。其中積分型a/d轉換器電路簡單，抗干擾能力強，切能作到高分辨率，但轉換速度較慢。有些轉換器還將多路開關、基準電壓源、時鐘電路、譯碼器和轉換電路集成在一個芯片內，已超出了單純A/D轉換功能，使用十分方便。

2.2.3 TMS320LF2407 內部A/D轉換模塊概述

TMS320LF2407的A/D轉換模塊（ADC）具有以下特性：

1、帶內置采樣和保持（S/H）的10位ADC。

2、多達16個模擬輸入通道（ADCIN0-ADCIN15）。

3、自動排序的能力。一次可執(zhí)行最多16個通道的“自動轉換”，而每次要轉換的通道都可以通過編程來選擇。

4、兩個獨立的最多可選擇8個模擬轉換通道的排序器（SEQ1和SEQ2）可以獨立工作在雙排序器模式，或者級聯之后工作在一個最多可選擇16個模擬轉換通道的排序器模式。

5、在給定的排序方式下，4個排序控制器（CHSELSEQN）決定了模擬通道轉換的順序。

6、可單獨訪問的16個結果轉換器（RESULT0-RESULT15）用來儲存轉換結果。

7、可有多個觸發(fā)源啟動A/D轉換： 軟件：軟件立即啟動（用SOC和SEQN）；

EVA/B：事件管理器（在EVA/B中有多個事件源可以啟動A/D）； 外部：ADC SOC引腳；

8、靈活的中斷控制，允許在每一個或每隔一個序列的結束時產生中斷請求。

9、排序器可工作在啟動/停止模式，允許多個按時間排序的觸發(fā)源同步轉換。

10、EVA和EVB可各自獨立地觸發(fā)SEQ1和SEQ2（僅用于雙排序器模式）。

11、采樣和保持獲取時間窗口有單獨的預定標控制。

12、內置校驗模式。

13、內置自測試模式。

2.2.4 事件管理器

在實際應用中，使用TMS320LF2407來構成運動控制系統的關鍵是該芯片具有一個事件管理器(Event Manager)專用外設模塊。事件管理器是一個專門用于電動機控制的外設模塊，主要由通用定時單元、比較單元、捕獲單元、正交編碼脈沖電路QEP和外部輸入組成。

2.2.5 通用定時器

TMS320LF2407的每個事件管理模塊有兩個可編程通用定時器(GP)。每個GP定時器x(EVA，x=1，2；對EVB，x=3，4)包括：

一個16位定時器增/減計數的計數器TxCNT，可讀寫。一個16位定時器比較寄存器(映射雙緩沖寄存器)TxCMPR，可讀寫。一個16位定時器周期寄存器(映射雙緩沖寄存器)TxPR，可讀寫。一個16位定時器控制寄存器TxCON可讀寫。可選擇的內部或外部輸入時鐘。

用于內部或外部時鐘輸入的可編程預定標器(Prescaler)。

控制和中斷邏輯用于四個可屏蔽的中斷：下溢、溢出、定時器比較和周期中斷。

可選方向的輸入引腳TMRDIR(當選擇雙向計數方式時，可以用來選擇向上或向下計數)。

在實際應用中，這些定時器能夠產生系統所需要的計數信號、離散控制系統的采樣周期、QEP電路、捕獲單元和比較單元的時基等。為了適應不同應用的需要，每個通用定時器都有6種可選的計數模式，分別是：停止/保持模式；單增計數模式；連續(xù)增計數模式；定向增/減計數模式；連續(xù)增/減計數模式；單增/減計數模式。

每個GP定時器都有一個比較寄存器和一個比較PWM輸出引腳，通用定時器可以工作在比較操作模式或比較PWM輸出模式。當工作在比較操作模式時，定時器的計數器值總是和相關的比較寄存器中的值相比較，當兩者相等時就發(fā)生比較匹配事件。當工作在比較PWM模式時，其輸出引腳的信號受通用定時器控制寄存器的定義、定時器所處的計數模式以及定時器的計數方向的影響。

2.2.6 全比較單元

事件管理器EVA模塊中有三個全比較單元CMPx(x=1，2，3)；事件管理器EVB模塊中同樣有三個全比較單元CMPx(x=4，5，6)。每個比較單元都可以工作在比較模式或PWM模式下，可以通過COMCON中的位決定每個比較單元的工作模式。

當比較模式被選中并且全比較操作被使能時，定時器的計數器就會不斷地與全比較單元的比較寄存器中的值進行比較。當發(fā)生比較匹配時，全比較單元的輸出引腳會根據ACTR中的定義產生合適的電平跳變，同時比較中斷標志被置位。如果同組中沒有其他更高優(yōu)先級的中斷掛起，該中斷標志將向DSP內核發(fā)出中斷請求。當工作在PWM模式下，全比較的操作類似于通用定時器的比較操作。2.2.7 捕獲單元和正交編碼脈沖電路

捕獲單元在TMS320LF2407的捕獲引腳上出現跳變時被觸發(fā)，事件管理器總共有6個捕獲單元。當捕獲引腳CAPx(對EVA，x=1，2，3：對EVB x=4，5，6)上檢測到所選的跳變時，所選的GP定時器的計數值被捕獲并存儲在兩級FIFO棧中。

每個EV模塊都有一個正交編碼脈沖電路。該電路被使能后，可以在編碼和計數引腳CAP I /QEP I和CAP2/QEP2(對于EVA模塊)或CAP3lQEP3和CAP4/QEP4(對于EVB模塊)上輸入正交編碼脈沖。正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉機械的位置和速率信息。此電路在處理電機測速光電編碼器的輸出信號時很有用，可以大大簡化電機測速的軟硬件開銷，提高控制系統的測速精度與可靠性。如果使能了正交編碼脈沖電路，則相應引腳上的捕獲功能將被禁止。

2.3 四相反應式步進電機

2.3.1 步進電機的結構

四相步進電機的基本機構如圖2-2。四相步進電機在結構上分為轉子和定子兩部分。定子一般由硅鋼片疊成，定子上所繞的線圈稱為勵磁線圈。對于如圖2.1所示的繞線方式，A、A’引線形成一相，B、B’引線形成一相,C、C’引線形成一相D、D’引線形成一相。當給某相線圈通電時將形成8個磁極。這樣，對于四相八級步進電機共有A、A’，B、B’，C、C’和D、C’四個繞組、8個磁極。每個定子磁極內表面都分布著小齒，它們大小相同，間距相同。

轉子是由軟磁材料制作成的。其外表面也均勻分布著小齒，這些小齒與定子磁極上的小齒相同，形狀相似。

由于小齒的齒距相同，所以不管是定子還是轉子，它們的齒距角都可以由下式

?Z?2?/Z（2.1）

來計算。式中，Z為轉子的齒數。

圖2-2 四相步進電機步進示意圖

2.3.2 步進電機的工作原理

在步進電機的結構中必定有錯齒和對齒的存在如圖2-3所示。我們把定子小齒和轉子小齒對齊的狀態(tài)稱為對齒；把定子小齒與轉子小齒不對齊的狀態(tài)稱為錯齒。錯齒的存在是步進電機能夠旋轉的前提條件。如果給處于錯齒狀態(tài)的相線圈通電，轉子在電磁力的作用下，如果磁極相異，則轉子向完全對齒方向轉動，如果磁極性相同，則轉子向完全錯齒方向轉動。假設將電機的轉子置于線圈所產生的磁場中，便會受到磁場的作用而產生與磁場方向一致的力，轉子便開始轉動，直到轉子的磁場和線圈的磁場方向一致為止。步進電機的轉動就是基于這一原理實現的。

定子小齒

轉子小齒

（a）對齒（b）錯齒

圖2-3 定子齒與轉子齒的磁導現象

按如下四個步驟循環(huán)通電： A’A相通電，電流方向為A’—A； B’B相通電，電流方向為B’—B； C’C相通電，電流方向為C’—C； D’D相通電，屯流力向為D’—D。

可以分析出，在每一次通電過程中，步進電機的轉子均相對上次通電時的平衡位置順時針旋轉了一個位移角。對繞組通電一次的操作稱為一拍，根據上面給出的算式每給電機一個脈沖，步進電機將轉過15度，既轉過一圈則需要，360/15=24個脈沖。

2.5 驅動芯片結構與特點

本次設計采用的驅動芯片是ULN2003。它是高耐壓、大電流達林頓陳列。由七個硅NPN達林頓管組成。該電路的特點如下：

ULN2003的每一對達林頓都串聯一個2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連。可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。ULN2003工作電壓高．工作電流大．灌電流可達500mA，并且能夠在關斷時承受50v的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。

圖2-4 ULN2003內部結構圖 第三章 詳細設計

3.1 系統硬件設計

系統硬件設計詳細信息請查閱成員朱永良報告。

3.2系統軟件設計

3.2.1 DSP開發(fā)軟件CCS介紹

CCS（Code Composer Studio）軟件是德州儀器公司專為TMS320系列DSP開發(fā)的一個開發(fā)軟件。

CCS在Windows環(huán)境下工作，類似于VC++集成開發(fā)環(huán)境，它采用圖形接口界面，提供有編輯工具和工程管理工具，將代碼產生工具，如匯編器、鏈接器、C/C++編譯器、建庫工具整合為一個統一的開發(fā)平臺。CCS支持匯編語言、C/C++語言編程。能對DSP進行指令級的仿真和可視化實時數據分析，極大地方便了DSP系統地軟硬件開發(fā)。但多數情況下，考慮到軟件的移植性問題，一般采用C語言編程。下圖所示為CCS平臺的組成。

圖3-1 CCS平臺組成 CCS集成的源代碼編輯環(huán)境，使程序的修改更為方便；CCS集成的代碼生成工具，使開發(fā)設計人員不必鍵入大量的命令及參數；CCS集成的調試工具，使程序調試一目了然，大量的觀察窗口使程序調試得心應手。更重要的是CCS增強了實時、嵌入信號的開發(fā)過程，開發(fā)人員可在不中斷程序運行的情況下檢查算法的對錯，實現對硬件的實時跟蹤調試，大大縮短了程序的開發(fā)時間。3.2.2 程序控制流程

如下圖所示為主程序流程圖：

開始系統初始化I/O口模式設置所有LED初始化LCD初始化調用電機子程序

圖3-2 主程序流程圖

程序運行開始后，首先進行系統初始化，初始化內容包括：將DSP的IOPE0到IOPE7管腳設置為I/O模式、將中斷模式位清零使所有未屏蔽的中斷使能、將IOPE0到IOPE7管腳設置為低電平既使開發(fā)板上的燈全部熄滅、定時器1初始化設置定時周期和計數模式等。

3.2.3 電機初始化程序 main(){

SystemInit();

//系統初始化

MCRC=MCRC & 0xFF00;

//IOPE0-7設為IO口模式

PEDATDIR=0xFF00;

asm(“ CLRC INTM ”);

LcdInit();

Timer1Init();

while(1)

{

KeyLed();

} }

void SystemInit()

{

asm(“ SETC INTM ”);

asm(“ CLRC SXM ”);

asm(“ CLRC CNF ”);asm(“ CLRC OVM ”);

SCSR1=0x83FE;

時鐘CLKOUT=40M */

WDCR=0x006F;

KickDog();

IFR=0xFFFF;

IMR=0x0002;

}

//所有LED=0，/*LCD初始化*/

//定時器初始化

//系統初始化程序

/* 關閉總中斷 */

禁止符號位擴展 */

/* B0塊映射為 on-chip DARAM*/ /* 累加器結果正常溢出*/

/* 系統時鐘CLKOUT=20*2=40M */ /* 打開ADC,EVA,EVB,CAN和SCI的時鐘,系統

/* 禁止看門狗,看門狗時鐘64分頻 */

/* 初始化看門狗 */

/* 清除中斷標志 */

/* 打開中斷2*/

/*

3.2.4 電機控制程序

調用電機控制程序numled=0,numled++提取AD模塊采樣結果（AD>0）numled等于AD？numled++是IOPE1輸出高電平;LED1亮 numled等于2*AD？numled++是IOPE2輸出高電平;LED2亮 numled等于3*AD？numled++numled++是IOPE3輸出高電平;LED3亮 numled等于4*AD？numled++是是IOPE4輸出高電平;LED4亮 numled等于5*AD？圖3-3 電機控制流程圖

void KeyLed(){

if(numled==AD)

//修改參數AD可以控制步進電機轉速

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0002;

//IOPE=1;LED1亮

}

if(numled==2*AD)

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0004;

//IOPE2=1;LED2亮

} if(numled==3*AD)

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0008;

//IOPE3=1;LED3亮

} if(numled==4*AD)

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0010;

//IOPE3=1;LED4亮

}

if(numled>=4*AD)

{

Que();

WriteMenu1(6,b);

numled=1;

}

}

程序初始化后，DSP的AD轉換模塊將電位器輸入的電壓模擬信號轉換為數字信號,并存在結果寄存器RESULT0（設計采用的通道為AD0通道）中，我們通過賦值的方式將寄存器里的值賦給數組，然后用求平均數的方式來進行濾波，最后將平均值賦值整數值AD。根據上面的程序可以看出AD的大小決定了脈沖之間的間隔，也就是說通過調節(jié)AD的值可以控制電機的轉速。

3.3 程序調試

在PC機系統安裝好編譯軟件CCS3.3后，在計算機桌面上將出現兩個快捷方式圖標，一個是Setup CCStudio v3.3，另一個是CCStudio v3.3。Setup CCStudio v3.3是用來對該編譯器的運行環(huán)境進行配置；CCStudio v3.3為程序仿真調試集成環(huán)境軟件。CCS集成開發(fā)環(huán)境不能直接將匯編源代碼或C語言源代碼文件Build生成DSP可執(zhí)行代碼。必須使用項目（Project）來管理整個設計和調試過程。項目保存為*.pjt文件。新建完項目并把C源程序文件（.C）、匯編源程序文件(.ASM)、目標文件(.OBJ)、庫文件(.LIB)、命令文件(.CMD)等都加入后，便可以開始調試程序。其中的頭文件將通過在程序中用include來添加。在調試過程中也遇到了一些問題，例如電機無法正常運轉，后來在同學的幫助下終于找到了問題的所在，最終解決了問題。

第四章 心得體會

這次為期一周的DSP課程設計，我不僅僅學到了DSP設計方面的知識，更使我懂得一個儀器的設計過程。在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。

在這次難得的課程設計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目選擇和設計電路的過程中，加強了我思考問題的完整性和實際生活聯系的可行性。在方案設計選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應用的能力,對集成開發(fā)環(huán)境CCS的使用也有了更深的了解，對DSP芯片的應用也有了更深刻的體會。還鍛煉我們個人的查閱技術資料的能力，動手能力，發(fā)現問題，解決問題的能力。并且我們熟練掌握了有關器件的性能及測試方法。

再次感謝老師的輔導以及同學的幫助，是他們讓我有了一個更好的認識，無論是學習還是生活，生活是實在的，要踏實走路。課程設計時間雖然很短，但我學習了很多的東西，使我眼界打開，感受頗深。

在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可!19

參考文獻

[1]王玲，王曉明．電動機的DSP控制-TI公司DSP應用．北京：北京航空航天大學出版社，2004 [2]劉和平，鄧力．DSP原理及電機控制應用．北京：北京航空航天大學出版社，2006 [3]王曉丹．基于單片機的步進電機細分驅動系統的研究：[碩士學位論文]．長沙：中南大學控制科學與工程，2008 [4]孫忠獻．電機技術與應用．福州：福建科學技術出版社，2004 [5]李愛芹．基于DSP的三相混合式步進電機細分驅動系統研究：[碩士學位論文]．杭州：浙江工業(yè)大學控制理論與控制工程，2006 [6]孫忠獻．電機技術與應用．福州：福建科學技術出版社，2004 [7]章烈剽．基于單片機的高進度步進電機控制研究：[碩士學位論文]．武漢：武漢理工大學控制理論與控制工程，2007 [8]劉愛萍．基于C8051F005單片機的兩相混合式直線步進電機驅動系統的設計：[碩士學位論文]．呼和浩特：內蒙古農業(yè)大學農業(yè)電氣與自動化，2007 [9]湯涌．基于電機參數的同步電機模型．電網技術，2007 [10]楊渝欽．控制電機．天津：機械工業(yè)出版社，2008 20

附錄

/*Main.c*/

/*步進電機控制系統程序*/ #include “hd44780.h” #include “global.c” void SystemInit();void Timer1Init();void LcdInit(void);void WriteCom(Uint16 com);void WriteMenu1(Uint16 num,Uint16 *pBuffer);void KickDog();

void KeyLed();void Lv();void Que();Uint16 a[6],b[6];unsigned int numled=0;unsigned int i=0,j=0,t0=0,k=0,D=0;unsigned int RESULT_0=0,AD=0;unsigned int AD0[18],AD_0,AD_FLAG=0;float AD_E=0.0;main(){

SystemInit();

//系統初始化

MCRC=MCRC & 0xFF00;

//IOPE0-7設為IO口模式

PEDATDIR=0xFF00;

//所有LED=0，asm(“ CLRC INTM ”);

LcdInit();

/*LCD初始化*/

Timer1Init();

//定時器初始化

while(1)21

{

KeyLed();

}

}

void SystemInit(){

asm(“ SETC INTM ”);

asm(“ CLRC SXM ”);asm(“ CLRC CNF ”);asm(“ CLRC OVM ”);

SCSR1=0x83FE;

CLKOUT=40M */

WDCR=0x006F;

KickDog();

IFR=0xFFFF;

IMR=0x0002;

}

void Timer1Init()

{

EVAIMRA=0x0080;

EVAIFRA=0xFFFF;

GPTCONA=0x0000;T1PR=2500;

/* 關閉總中斷 */

/* 禁止符號位擴展 */

/* B0塊映射為 on-chip DARAM*/ /* 累加器結果正常溢出*/

/* 系統時鐘CLKOUT=20*2=40M */

/* 打開ADC,EVA,EVB,CAN和SCI的時鐘,系統時鐘

/* 禁止看門狗,看門狗時鐘64分頻 */

/* 初始化看門狗 */

/* 清除中斷標志 */ /* 打開中斷2*/

// 定時器1周期中斷使能

// 清除中斷標志

// 定時器1初值,定時0.4us*2500=1ms

}

T1CNT=0;T1CON=0x144E;

//增模式, TPS系數40M/16=2.5M,T1使能

void KeyLed(){

while(1)

{

if(AD_FLAG==1)

{

AD_FLAG=0;

for(i=0;i<18;i++)

{

AD_Simple();

AD0[i]=RESULT_0;

}

Lv();

}

}

if(numled==AD)

// 修改這些參數可以控制步進電機轉速

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0002;

//IOPE=1;LED1亮

}

if(numled==2*AD)

{

} if(numled==3*AD)

{ PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0004;

//IOPE2=1;LED2亮

} PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0008;

//IOPE3=1;LED3亮

if(numled==4*AD)

{

PEDATDIR=PEDATDIR & 0xFF00;

//IOPE1,2,3,4=0;LED全滅

PEDATDIR=PEDATDIR | 0x0010;

//IOPE3=1;LED4亮

}

if(numled>=4*AD)

{

Que();

WriteMenu1(6,b);

numled=1;

}

}

void Que(){

int v=2500/AD;

a[2]=v/1000;

//千位 a[3]=(v-a[2]*1000)/100;

//百位 a[4]=(v-a[2]*1000-a[3]*100)/10;

//十位 a[5]=(v-a[2]*1000-a[3]*100)%10;

//個

for(i=0;i<=6;i++)

{

b[i]=a[i]+0x30;

};}

void AD_Simple(){

ADCTRL1=0x4000;

asm(“ NOP ”);

/* ADC模塊復位 */

ADCTRL1=0x0020;

/* 自由運行,啟動/停止模式,雙排序器工作模式 */

MAXCONV=0x0000;

CHSELSEQ1=0x0000;

//第0通道

ADCTRL2=0x4000;

//復位使排序器指針指向CONV00

ADCTRL2=0x2000;

/* 啟動ADC轉換 */

/*等待轉換完成 */

while((ADCTRL2&0x1000)==0x1000);

asm(“ NOP ”);

RESULT_0=RESULT0>>6;

}

void Lv(){

unsigned int MaxAD0=0;

unsigned int MinAD0=AD0[0];

unsigned int tempAD0=0;

for(j=0;j<18;j++)

{

if(AD0[j]>MaxAD0)

MaxAD0=AD0[j];

else if(AD0[j]

MinAD0=AD0[j];

}

for(j=0;j<18;j++)

{

tempAD0=tempAD0+AD0[j];

}

AD_0=(tempAD0-MaxAD0-MinAD0)/16;

AD_E=AD_0*100/1023+10;}

void interrupt

c_int2()

/*定時器1中斷服務程序*/ { T1CNT=0;numled++;AD=(int)AD_E;

if(PIVR!=0x27){

asm(“ CLRC INTM ”);return;

}

t 0++;if((AD_FLAG==0)&((t0%1000)==0))

//定時AD采樣

}

void KickDog(){

}

#include “global.c” WDKEY=0x5555;WDKEY=0xAAAA;

/*踢除看門狗 */ {

AD_FLAG=1;} EVAIFRA=0x80;asm(“ CLRC INTM ”);

#include

“hd44780.h” PADATDIR = PADATDIR | 0xFF08 PADATDIR = PADATDIR & 0xFFF7 PADATDIR = PADATDIR | 0xFF10 PADATDIR = PADATDIR & 0xFFEF

PADATDIR = PADATDIR | 0xFF20

PADATDIR = PADATDIR & 0xFFDF #define

SetRS #define

ClrRS #define

SetRW #define

ClrRW #define

SetE #define

ClrE

void LCDPIN(void){

} void LCDPOUT(void){

}

PEDATDIR = PEDATDIR | 0x0080;PBDATDIR = PBDATDIR & 0x00FF;PEDATDIR = PEDATDIR & 0xFF7F;PBDATDIR = PBDATDIR | 0xFF00;void delay(Uint16 number){

}

//============================================ void Busy(void){

Uint16 Temp = 0x0080;LCDPIN();delay(200);ClrRS;Uint16 j;for(j = 0;j < number;j++);

} SetRW;while(Temp){

} SetE;delay(50);Temp = PBDATDIR;Temp = Temp & 0x0080;ClrE;delay(50);//========================================== void WriteCom(Uint16 com){

}

void WriteMenu1(Uint16 num,Uint16 *pBuffer)Busy();delay(100);LCDPOUT();delay(200);ClrRS;ClrRW;delay(50);com = 0xFF00 | com;PBDATDIR = com;SetE;delay(50);ClrE;

{

} //================== void LcdInit(void){

WriteCom(0x30);WriteCom(0x30);WriteCom(0x30);delay(1000);WriteCom(0x01);delay(1000);WriteCom(0x02);delay(1000);WriteCom(0x06);Uint16 i,t;WriteCom(0x80);SetRS;ClrRW;delay(50);for(i=num;i!=0;i--){

} t = *pBuffer;t = 0xFF00 | t;PBDATDIR = t;SetE;delay(50);ClrE;

pBuffer++;29

} delay(1000);WriteCom(0x0c);delay(1000);WriteCom(0x38);

//==================== // No more

第三篇：2014《DSP原理及應用》考試試題

2013級碩士研究生《DSP原理及應用》考試試題

方向：姓名：成績：

1、試分析下列程序產生流水線沖突的原因，并說明如何解決該流水線沖突。

STLMA, AR0

LD*AR0, B（12分）

2、循環(huán)循址是實現循環(huán)緩沖區(qū)的關鍵，簡要說明循環(huán)緩沖區(qū)中循環(huán)循址算法的基本工作原理。（12分）

3、試分析DSP與通用微處理器相比有哪些優(yōu)勢，為什么DSP處理器更適合做數字算法的處理。（12分）

4、有一個階數為N=8的FIR濾波器，其單位沖擊響應序列h(n)如下：h(0)=0.1, h(1)=0.2, h(2)=0.3, h(3)=0.4, h(4)=0.4, h(5)=0.3, h(6)=0.2, h(7)=0.1，試根據上述濾波器的特點，編寫一個DSP程序實現該濾波器。要求用循環(huán)緩沖區(qū)法實現。（16分）

5、直接型二階IIR濾波器的差分方程為：

y(n)?b0x(n)?b1x(n?1)?b2x(n?2)?a1y(n?1)?a2y(n?2)

試用循環(huán)緩沖區(qū)法實現直接型二階IIR濾波器。（16分）

6、試用DSP上的定時器設計一個方波信號發(fā)生器，并通過DSP的輸出引腳XF輸出。要求方波信號的周期為40s，占空比為50%，方波周期由片上定時器0確定，假定DSP系統時鐘頻率為4MHz。請根據要求寫出設計參數，并編寫相關程序。（16分）

7、試用TMS320VC5416設計一個DSP音頻信號采集系統，在SPI模式下，用McBSP口實現與A/D轉換器連接。要求自選A/D轉換芯片，畫出連接原理圖，說明工作原理，并寫出數據采集程序。（16分）

第四篇：DSP原理及應用復習總結

DSP芯片的主要結構特點：哈佛結構、專用的硬件乘法器、流水線操作、特殊的DSP指令、快速的指令周期。

中央處理器的體系架構分為：馮·諾依曼結構和哈佛結構 馮·諾依曼結構，是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構。由于取指令和存取數據要從同一個存儲空間存取，經由同一總線傳輸，因而它們無法重疊執(zhí)行，只有一個完成后再進行下一個。

哈佛結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。可以減輕程序運行時的訪存瓶頸。

基礎特性分類：靜態(tài)DSP芯片、一致性的DSP芯片。數據格式分類：定點DSP芯片、浮點DSP芯片。用途分類：通用型DSP芯片、專用型DSP芯片。處理數據位數分類：16/32位 TMS320F2812芯片封裝方式兩類：179引腳的GHH球形網格陣列BGA封裝、176引腳的LQFP封裝。

DSP內部總線分為：地址總線和數據總線。注意：DSP外部總線：即DSP芯片與外擴存儲器的總線接口，包括19根地址線和16根數據線。

時序寄存器XTIMINGx主要用于設置讀寫時序參數；配置寄存器XINTCNF2主要完成選擇是種，設置輸入引腳狀態(tài)及寫緩沖器深度；控制寄存器XBANK用于設置可增加周期的特定區(qū)，以及設置增加的周期數。

命令文件CMD是DSP運行程序必不可少的文件，用于指定DSP存儲器分配。由兩個偽指令構成，即MEMORY(定義目標存儲器的配置)和SECTIONS(規(guī)定程序中各個段及其在存儲器中的位置)。

28X系列DSP時鐘和系統控制電路包括：振蕩器、鎖相環(huán)、看門狗和工作模式選擇等

鎖相環(huán)和振蕩器的作用是為DSP芯片中的CPU及相關外設提供可編程的時鐘芯片內部的外設分為告訴我社和低速外設，可以設置不同的工作頻率看門狗模塊用于監(jiān)控程序的運行狀態(tài)，它是提高系統可靠性的重要環(huán)節(jié)。

28xDSP片上晶振電路模塊允許采用內部振蕩器或外部時鐘源為CPU內核提供時鐘

DSP處理器內核有16根中斷線，包括和NMI兩個不可屏蔽中斷和INT1至INT14等14個可屏蔽中斷（均為低電平有效）。PIE中斷系統共分12組，每組有8個中斷復用1個CPU中斷。采用三級中斷機制：外設級、PIE級、CPU級

PIE中斷工作原理：當某外設產生中斷，IF被置1，IE也被置1，發(fā)送到PIE控制器，中斷標志PIEIFRx.v被置1，中斷請求發(fā)送到CPU，CPU級IFR中對應INTx被置1，IER和INTM被使能，CPU響應中斷請求。

CPU定時器用戶只能用T0，通用定時器是EV中的都可以用;CPU定時器只有周期中斷，而EV中的通用定時器可以有上溢中斷、下溢中斷、周期中斷、比較中斷四種。

功能控制寄存器：GPxMUX、GPxDIT、GPxQUAL。

數據寄存器：GPxSET寄存器設置每個引腳為高電平；GPxCLEAR清除每個引腳信號；GPxTOGGLE反轉觸發(fā)每個引腳信號；GPxDAT讀寫每個引腳信號

事件管理器包括：通用定時器、圈比較PWM單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路QEP 全比較PWM單元產生脈寬調制信號可以控制直流電機或步進電機的轉速；捕獲單元對光電編碼器的輸出信號進行測量可以計算電機的轉速；正交編碼脈沖電路根據增量編碼器信號計算電機的旋轉方向等信息。

通用定時器的寄存器：控制寄存器（決定通用定時器的操作模式，例如選擇計數模式、時鐘、預分頻系數、比較寄存器的重裝載條件）、全局控制寄存器(規(guī)定了通用定時器針對不同時間采取的動作、讀取計數方向、定義ADC的啟動信號)、比較寄存器(與通用定時器的計數值不斷比較，匹配時，相應引腳跳變，請求中斷)和周期寄存器(決定定時器的計數周期)是雙緩沖的

通用定時器的中斷：上溢中斷、下溢中斷、比較匹配、周期匹配

每個通用定時器都支持4種計數模式：停止/保持模式、連續(xù)遞增計數模式、定向遞增/遞減計數模式和連續(xù)遞增/遞減計數模式。

EV模塊各有3個全比較器，每個比較器對應兩路PWM輸出

每個比較單元包括3個比較寄存器CMPRX，各帶一個映像寄存器；1個比較控制寄存器；1個動作控制寄存器；6路帶三態(tài)輸出的PWM引腳以及控制和中斷邏輯。

較單元的輸入包括來自控制寄存器的控制信號，通用定時器1的時鐘信號及下溢信號、周期匹配信號和復位信號。比較單元輸出信號是一個比較匹配信號，如果比較操作被使能的話，比價匹配信號將中斷標志置位，并在對應的PWM引腳上產生跳變。比較單元的工作過程：通用定時器1的計數值不斷地與比較寄存器的值進行比較，當發(fā)生匹配時，該比較單元的兩個輸出引腳發(fā)生跳變；ACTRA寄存器定義在發(fā)生比較匹配時每個輸出引腳為高有效電平或低有效電平。

PWM單元對稱/不對稱波形發(fā)生器、可編程死區(qū)單元DBU、PWM輸出邏輯和空間向量SVPWM狀態(tài)機組成。ADC模塊的特點：12位模數轉換內核，內置雙采樣/保持器；順序采樣模式或并行采樣模式；模擬輸入電壓范圍0-3v；快速的轉換時間，最高采樣率12.5MSPS；16通道模擬信號輸入； 并行采樣：AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=1;順序采樣為0 雙排序AdcTegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=0;級聯排序為1 AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0033并雙；7并級；77順雙；F順級 AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0 ADC工作模式：連續(xù)模式和啟動/停止模式。ADC電源：上電、掉電、關閉模式。

上電順序：給參考電源上電、給adc內部參考電源電路供電、adc模塊完全供電后，等20μs才能執(zhí)行第一次模數轉換。

28x DSP的輸入信號電壓不能高于3.3V，模擬信號需經過調理后進入DSP的AD轉換輸入端口，未使用的模數轉換器輸入引腳，都要連接模擬地，否則會帶來噪聲信號

電源管理電路設計：多電源正確連接；不允許有電源引腳懸空；減少噪音和互相干擾，數電和模電單獨供電，接地也分開，最終通過一個磁珠在單點連接

DSP編程語言特點：c語言：具有良好可讀性和可移植性，開發(fā)率高；匯編語言：高的運行效率，常用語時間要求比較苛刻的地方，比如終端服務子程序。

頭文件的作用：是c語言不可缺少的部分，是用戶程序和函數庫之間的紐帶；頭文件使用：用戶程序只要按照頭文件中的接口聲明來調用庫功能，編譯器就會從庫中提取相應的代碼 C語言程序框架包含有寄存器結構定義文件、外設頭文件、器件的宏與類型定義等，通過使用頭外設文件，可以容易控制片內外設。

DSP程序包括：頭文件包含、函數聲明、宏定義、主函數main()和中斷服務子程序

主函數的編程步驟：1初始換系統控制2清除所有中斷并初始化PIE向量表3初始化所有用到的外設4開中斷5編寫用戶代碼 #include “DSP281x_Device.h”

#include “DSP281x_Examples.h”

interrupt void cpu_timer0_isr(void)； void main(void)// {

InitSysCtrl()； DINT；

InitPieCtrl()；

IER = 0x0000；

IFR = 0x0000；

InitPieVectTable()； EALLOW；

PieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr；

EDIS;InitGpio();InitCpuTimers();

ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,100,1000000);

StartCpuTimer0();IER |= M_INT1；

PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1；

EINT；

ERTM； …… }

interrupt void cpu_timer0_isr(void)

{

CpuTimer0.InterruptCount++；

PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1；

}

第五篇：《DSP原理及應用》課程設計教學大綱范文

課程設計中文名稱：DSP原理及應用課程設計

課程編碼： 設計周數：2周 學 分：2學分

開課學期：第6學期 開課單位：通信工程學院

一、課程設計的教學目的和任務

通過本課程設計教學所要達到的目的是：通過對課程設計任務的完成，使學生理課題教學的理論

內容，并且能夠掌握和熟悉DSP的開發(fā)流程和基本的編程方法。同時，由于設計中涉及到各種器件的 使用，可以起到綜合運用各種技術和知識的作用。本課程設計的任務是：任務分為基本要求和提高要 求。在基本要求中，學生要通過串口對指示燈進行控制，同時完成對串口數據的采集和發(fā)送。提高要 求是通過程序編寫，完成對EVM板上的FLASH 進行燒寫處理，從而使基本要求的程序可以脫機運行。

二、課程設計的主要內容

在TMS320VC5410EVM板上實現對信號的采集和發(fā)送。信號通過信號源提供給串行ADC，而

DSP從串口把ADC轉換后的數據讀入到DSP中。最后，從同一個串口，DSP把數據發(fā)送出去，通過 DAC編程模擬信號。在示波器上可以進行觀察，輸入同輸出的信號是相同的，僅僅具有一定的相。

在程序運行過程當中，需要對一些指示燈進行控制。

三、課程設計的基本教學條件

實驗室需要每組一臺電腦，一個54XEVM板，仿真器，1M信號源，20M示波器，萬用表。

四、參考資料

《TMS320VC54XDSP課程實踐指導書》曾浩，重大教材科《DSP技術的發(fā)展與應用》 彭啟琮，高 教出版社

五、成績評定標準

實現全部基本要求為中或者良，實現提高要求為優(yōu)，實現部分基本要求為及格，其他為不及格