DSP課程設(shè)計(jì)

基于DSP的電力系統(tǒng)諧波分析

XXX

（南京XXX大學(xué)XXX系，南京210044）

摘要：本文主要研究電力系統(tǒng)的諧波分析，在理論研究的基礎(chǔ)上給出了電力參數(shù)測(cè)量及諧波分析的方法。綜合諧波分析的方法，利用DSP器件對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行諧波分析的儀器設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在硬件電路的設(shè)計(jì)上，著重選擇了傳感器濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP開發(fā)系統(tǒng)相連接對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)一步處理。最后用單片機(jī)結(jié)合LCD將處理結(jié)果顯示出來。關(guān)鍵詞：諧波分析DSP電力系統(tǒng)

HarmonicAnalysisofPowerSystemBasedonDSP

XXX

(NanjingUniversityofXXX,Nanjing210044,China)

Abstract:Inthispaper,itmakesastudyofthepowersystemharmonicanalysis,andtheoryresearchpresented

onthebasisofelectricityparametermeasurementandharmonicanalysismethod.Comprehensiveharmonicanalysismethod,usingDSPdeviceforpowersystemharmonicanalysisofequipmentdesign,includinghardwaredesignandsoftwaredesign.Inthehardwarecircuitdesign,emphaticallychosesensorfiltercircuit,A/DcircuitconnectedwithDSPdevelopmentsystemofharmonicsignalfurthertreatment.FinallyMCUcombinedwithLCDdisplayoftheresultofitshandling.

KeyWords:HarmonicAnalysis;DSP;PowerSystem;

1引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷日益增多，供電系統(tǒng)中諧波電壓和電流成分不斷增加。電力系統(tǒng)諧波不僅對(duì)供電系統(tǒng)造成污染，對(duì)電力設(shè)備構(gòu)成危害，而且產(chǎn)生諧波的非線性用戶將其吸收的一部分基波電能轉(zhuǎn)化成諧波電能，造成供電企業(yè)線損增加，電力運(yùn)營(yíng)企業(yè)非經(jīng)營(yíng)性成本增加。我們只有對(duì)電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行合理測(cè)量，掌握了電網(wǎng)中諧波實(shí)際情況，才能為諧波的智力提供良好的依據(jù)，維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

電力參數(shù)的測(cè)量對(duì)于分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及故障診斷具有重要的意義。如何設(shè)計(jì)出高精度、功能齊全且性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的電力參數(shù)測(cè)量?jī)x，一直是不斷追求的方向和目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要研究電力系統(tǒng)諧波分析的儀器設(shè)計(jì)方法，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。論文圍繞系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，采用TI公司的5000系列DSP中的高性能廉價(jià)的TMS320VC5416為主控制器，為了能夠使其適應(yīng)于本系統(tǒng)中實(shí)時(shí)高速數(shù)字信號(hào)處理功能和系統(tǒng)可編程功能，因而進(jìn)行了高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和FLASH程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展。系統(tǒng)采用AD8364對(duì)采集到的模擬量進(jìn)行AD變換，利用鎖相倍頻電路對(duì)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)行觸發(fā)，來實(shí)現(xiàn)非同步交流采樣，減少誤差。系統(tǒng)在軟件上著力遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，給出了主程序的流程圖，諧波測(cè)量的流程圖。

2諧波分析概述

由于電力系統(tǒng)中大量非線性設(shè)備的存在，導(dǎo)致它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生基波頻率的整數(shù)次諧波，還可能產(chǎn)生基波頻率的非整次諧波，即間諧波，這會(huì)對(duì)電能造成嚴(yán)重的污染，增加能量損失，威脅電力設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，諧波和間諧波的分析對(duì)于電力系統(tǒng)的監(jiān)控與保護(hù)都具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)的正交小波包變換在電力系統(tǒng)諧波分析與檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用。但是由于小波包變換固有的性質(zhì)，如小波包變換的混疊現(xiàn)象比小波變換的混疊現(xiàn)象更為直觀形象，其影響也比小波變換嚴(yán)重，這主要是由于分解濾波器之間存在頻帶混疊現(xiàn)象，小波頻譜的起始頻率和截止頻率之間存在過渡帶。諧波小波變換是一種基于快速傅里葉變換(FastFourierTransform，F(xiàn)FT)及其逆變換(InverseFastFourierTransform，IFFT)的快速算法，在數(shù)值上容易實(shí)現(xiàn)，其算法快，精度高，具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。通常的小波算法(如Mallat算法，Daubechies小波)在分解信號(hào)時(shí)要隔二取一，從而使得在小波分解時(shí)各層的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)和采樣頻率隨尺度的增加逐漸減小。諧波小波相對(duì)于傳統(tǒng)的小波函數(shù)而言，具有更普遍意義上的正交性以及優(yōu)異的視頻分解能力，其明顯優(yōu)勢(shì)就是信號(hào)任意頻段的“細(xì)化”能力，雖然它在時(shí)域中的局部化能力一般，但在頻域分析中對(duì)精度有特殊要求的場(chǎng)合，這種優(yōu)勢(shì)就非常符合需求。

3系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)采用了以DSP為主控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總框圖如下圖1所示。該系統(tǒng)主要由TMS320VC5416為主控制器，同時(shí)與擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器組成DSP的最小系統(tǒng)，為了測(cè)量還加入了電壓、電流傳感器，A/D轉(zhuǎn)換及控制電路和電源監(jiān)視電路，此外還擴(kuò)展了人機(jī)接口電路鍵盤和LCD顯示電路。

圖1系統(tǒng)框圖

4硬件電路設(shè)計(jì)

4.1信號(hào)調(diào)理電路

該部分電路的功能是通過電壓互感器和電流互感器將強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，并將雙

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4.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展

4.2A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換接口

IS61LV12816L和SST39LF400，如圖4。

圖2信號(hào)調(diào)理電路

圖3A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路

十六位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用+5V工作電壓。它與DSP的連接如圖3：

極性的交流信號(hào)通過電壓抬升電路轉(zhuǎn)換成適合AD采樣的單極性信號(hào)，如圖2。

A/D轉(zhuǎn)換器采用的是TI公司的ADS8364，他是高速，低功耗，六通道同時(shí)采樣和轉(zhuǎn)換的

數(shù)據(jù)處理采用的是DSP（TMS320C5416），同時(shí)外掛了一個(gè)RAM和一個(gè)FLASH，分別為

圖4DSP外接RAM與FLASH

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5軟件設(shè)計(jì)

以達(dá)到3.3V左右。

4.4MCU微處理器及基本外設(shè)

圖5MCU微處理器及基本外設(shè)

程序、數(shù)據(jù)處理子程序、液晶顯示程序、數(shù)據(jù)通信子程序等。

晶和鍵盤。DSP和MCU之間采用HPI總線通信，由于DSP的使用電壓為3.3V，而MCU

TI公司的一種16為雙向總線收發(fā)器。它可以接收高達(dá)5.5V的高電平，而輸出的高電平可

的使用電壓為5V，因此采用了74LVC16245A來協(xié)調(diào)兩個(gè)處理器的電壓。74LVC16245A是

軟件系統(tǒng)采用TI公司的集成開發(fā)環(huán)境CCS開發(fā)，CCS集成了代碼調(diào)試工具，能對(duì)DSP

TMS320C5416處理能力強(qiáng)，但是控制能力弱，因此我們使用AT89S52來控制12864液

主要包括主程序、DSP初始化程序、A/D初始化程序、液晶模塊初始化程序、A/D中斷采樣

升級(jí)。為使系統(tǒng)的精確度和速度達(dá)到最優(yōu)，該系統(tǒng)軟件采用C語言和匯編語言混合編程，

進(jìn)行指令級(jí)的方針和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，并擁有豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù)庫，方便對(duì)軟件驚醒調(diào)試、

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圖6主程序流程圖圖7數(shù)據(jù)采集流程圖

圖8MCU和DSP通信流程圖

6結(jié)論

電力參數(shù)的測(cè)量對(duì)于分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及故障診斷具有重要的意義。如何設(shè)計(jì)出高精度、功能齊全且性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的電力參數(shù)測(cè)量?jī)x，一直是我們不斷追求的方向和目標(biāo)。論文圍繞系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，采用TI公司的5000系列DSP中的高性能廉價(jià)的TMS320VC5416為主控制器，為了能夠使其適應(yīng)于本系統(tǒng)中實(shí)時(shí)高速數(shù)字信號(hào)處理功能和系統(tǒng)可編程功能，因而進(jìn)行了高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和FLASH程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展。系統(tǒng)采用AD8364對(duì)采集到的模擬量進(jìn)行AD變換，利用鎖相倍頻電路對(duì)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)行觸發(fā)，來實(shí)現(xiàn)非同步交流采樣，減少誤差。系統(tǒng)在軟件上著力遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，給出了主程序的流程圖，諧波測(cè)量的流程圖。

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[參考文獻(xiàn)]

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擴(kuò)展閱讀：DSP課程設(shè)計(jì) 報(bào)告

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

（201*201*學(xué)年第二學(xué)期）

課程名稱：DSP課程設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：

201*年09月

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一、目的（1）、通過實(shí)習(xí)，進(jìn)一步掌握TMS320C5402的工作原理及其最小系統(tǒng)和基本外圍電路；（2）、培養(yǎng)閱讀電路原理圖的能力，掌握根據(jù)圖紙焊接電路的技能；（3）、培養(yǎng)硬件查錯(cuò)的能力；（4）、熟練掌握利用C語言編寫DSP程序；（5）、掌握利用DSP開發(fā)環(huán)境CCS軟件編譯和調(diào)試程序的能力；（6）、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，學(xué)會(huì)查手冊(cè)以及有關(guān)資料，提高知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。二、內(nèi)容和要求內(nèi)容：（1）、根據(jù)原理圖焊接電路板，熟悉各部分的功能；（2）、安裝并學(xué)會(huì)使用DSP開發(fā)環(huán)境CCS；（3）、根據(jù)編程任務(wù)編寫程序并使用串口仿真器SEED-XDSUSB2.0在線調(diào)試程序；（4）、參加成果驗(yàn)收；（5）、撰寫報(bào)告。具體要求：（1）、了解TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C5402的相關(guān)背景知識(shí)及其工作原理；（2）、完成TMS320C5402簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的焊接，要求能夠成功下載并執(zhí)行程序，若有問題，結(jié)合電路原理圖分析和硬件查錯(cuò)最終解決問題；（3）、了解TMS320C5402簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的基本構(gòu)成和各部分硬件電路的作用；（4）、熟練掌握DSP開發(fā)環(huán)境CCS的編譯和調(diào)試方法，學(xué)會(huì)用C語言編寫DSP程序；（5）、編寫TMS320C5402控制LED燈閃爍和按鍵識(shí)別等基本程序并用硬件實(shí)現(xiàn)；（6）、編寫TMS320C5402實(shí)現(xiàn)iir、fir濾波等程序并用軟件仿真，分析仿真結(jié)果。（7）、認(rèn)真閱讀理解TMS320C5402結(jié)合語音芯片TLV320AIC23B實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)處理的程序，掌握TMS320C5402的多通道緩沖串行口McBSP和DMA控制器的工作原理，并使用實(shí)驗(yàn)開發(fā)板完成語音輸入與輸出的效果演示。

-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

三、過程（如實(shí)際程序開發(fā)、電子制作，詳細(xì)說明有關(guān)原理、開發(fā)過程、調(diào)試過程、結(jié)果）(一)TMS320C5402實(shí)驗(yàn)開發(fā)板介紹TMS320C54xDSP芯片是TI公司于1996年推出的新一代定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，是TMS320C5000DSP平臺(tái)中最為成熟、應(yīng)用十分廣泛的芯片。C54x采用先進(jìn)的修正哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共有8條總線（1條程序存儲(chǔ)器總線、3條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)總線和4條地址總線）、CPU、在片存儲(chǔ)器和在片外圍電路等硬件，加上高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，使C54x具有功耗小、高度并行等優(yōu)點(diǎn)。TMS320C54x的CPU具有先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)、40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、17*17并行乘法器、指數(shù)編碼器和雙地址生成器，內(nèi)部存儲(chǔ)器包括192K可尋址存儲(chǔ)空間（64K字程序存儲(chǔ)器、64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字IO空間）、片內(nèi)ROM和片內(nèi)單尋址RAM，在片外圍電路有可編程狀態(tài)發(fā)生器、片內(nèi)鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器、16位可編程定時(shí)器、全雙工串行口、時(shí)分多路串行口、緩沖串行口和多通道緩沖串行口、8/16位并行主機(jī)接口、6通道DMA控制器等。C54x系列中各種派生器件，既有相同的CPU結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)，而片內(nèi)存儲(chǔ)器及外圍電路則不盡相同。本次實(shí)習(xí)我們使用的TMS320C5402片內(nèi)存儲(chǔ)器有4K的ROM和16K的DARAM，在片外圍電路主要有2個(gè)McBSP串行口、8位HPI主機(jī)接口、6通道DMA、2個(gè)定時(shí)器。圖1為本次課程設(shè)計(jì)所使用的TMS320C5402實(shí)驗(yàn)板系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。PCRS232TMS320VC5402DSP最小系統(tǒng)音頻編解碼鍵盤LED等單片機(jī)最小系統(tǒng)譯碼電源模塊圖1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

本實(shí)驗(yàn)板以TMS320C5402為核心。整個(gè)系統(tǒng)按照功能可劃分為以DSP位核心的最小系統(tǒng)電路和應(yīng)用電路兩大部分，最小系統(tǒng)電路主要包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、自舉加載器及JTAG仿真電路等；應(yīng)用電路包括IO端口應(yīng)用（鍵盤和LED燈）模塊和通過McBSP串行通信實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)編解碼模塊。通過硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，把以上電路連接在一起使其成為一個(gè)完整的系統(tǒng)，就可以得到基本的實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。對(duì)本實(shí)驗(yàn)板的硬件介紹分以下模塊：1、DSP處理器模塊DSP處理器模塊以TMS320VC5402為核心,由JTAG仿真口、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。如圖2所示。結(jié)合原理圖可以看出，復(fù)位電路由一個(gè)按鍵構(gòu)成，連接在處理器的98腳即復(fù)位腳上，當(dāng)按鍵按下，復(fù)位管腳檢測(cè)到低電平，處理器復(fù)位。JTAG仿真口實(shí)際上是一排雙排針，通過5個(gè)管腳TDI、TDO、TMS、TCK、RESET與仿真器上對(duì)應(yīng)口連接，即可完成程序下載和在線調(diào)試。時(shí)鐘電路由外部晶振構(gòu)成，這是一個(gè)20MHz的晶振，直接加到X2/CLKIN管教上，它作為時(shí)鐘發(fā)生器的參考時(shí)鐘輸入，時(shí)鐘發(fā)生器由內(nèi)部振蕩器和鎖相環(huán)電路組成。處理器通過設(shè)定C54x的3個(gè)引腳CLKMD1,CLKMD2,CLKMD3硬件配置PLL,選定時(shí)鐘方式，實(shí)際電路使用了3個(gè)硬件切換開關(guān)來設(shè)定此3個(gè)管腳的高低平狀態(tài)。圖2.TMS320C5402處理器的基本連接圖

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2、電源模塊TMS320VC5402芯片采用低電壓供電方式,這可以大大降低DSP的功耗,TMS320VC5402的電源分兩種，即內(nèi)核電源和I/O電源。其中,I/O電源采用3.3V，而內(nèi)核電源為1.8V。為了滿足TMS320VC5402對(duì)電源的要求,并降低實(shí)驗(yàn)板成本，采用AMS1117芯片分別提供1.8V和3.3V電源，滿足系統(tǒng)中所有芯片的供電需求。如圖3所示。圖3.電源模塊原理圖3、人機(jī)接口模塊進(jìn)行HPI接口程序設(shè)計(jì)，包含了單片機(jī)和DSP相關(guān)技術(shù)。采用HPIBootLoader進(jìn)行程序加載脫離高額仿真器的限制，為我們的開發(fā)設(shè)計(jì)節(jié)省了成本。具體方法：首先在TICCS集成開發(fā)環(huán)境中編寫用戶程序編譯后形成COFF文件（.out文件），利用TI提供的命令HEX500將.out文件轉(zhuǎn)換為.hex文件。利用STC單片機(jī)在線燒寫的功能，將這一文件和單片機(jī)控制DSPHPI接口程序一起編譯，采用RS232串口一同燒寫到STC單片機(jī)片內(nèi)ROM中。圖4.STC單片機(jī)與TMS320VC5402HPI接口硬件連接圖

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4、I/O口應(yīng)用模塊DSP芯片存在三種空間分別是程序、數(shù)據(jù)和I/O空間。DSP芯片通過/IS以及/IOSTRB外部I/O空間片選和鎖存，結(jié)合地址線、數(shù)據(jù)線對(duì)I/O空間進(jìn)行讀寫操作。應(yīng)用數(shù)字電路基礎(chǔ)課程的74LVC系列譯碼器件進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，加以編程實(shí)現(xiàn)如4×4鍵盤、LED的讀寫控制，可以完成一些簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)如按鍵控制霓虹燈閃爍等。圖5.按鍵、LED及其譯碼電路5、音頻編解碼模塊TLV320AIC23B使TI公司推出的一款高性能、集成有模擬功能的立體聲音頻CODEC。數(shù)字傳輸長(zhǎng)度可為16，20，24，32位，采樣頻率范圍8-96kHz。它能以數(shù)字和模擬電壓運(yùn)行，這些電壓與C54x的I/O電壓兼容，可以實(shí)現(xiàn)與C54xDSP的IIC接口和McBSP端口的無縫連接。通過設(shè)置引腳MODE為低電平，配置接口為SPI模式，與C54xDSP的硬件連接圖如圖6所示。圖6.VC5402與AIC32硬件連接圖

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(二)硬件焊接和調(diào)試這次課程設(shè)計(jì)首先要把TMS320C5402簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)開發(fā)板焊起來，電路板已經(jīng)做好，我們只需要焊上DSP芯片和其外圍電路等各種器件，之后便可以用CCS軟件編寫和調(diào)試程序進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。焊接時(shí)要注意安全，特別是在使用烙鐵時(shí)，不要燙著人體，不要燙著電線，以免發(fā)生電路短路等故障。焊接的過程如下：（1）、用萬用表測(cè)量電路板上電源與地，保證這兩端不短路，然后開始具體的焊接工作。（2）、焊接電源模塊（包括5V電源接口，1.8V和3.3V電壓芯片及其指示燈）。（3）、焊接較小貼片器件（電阻、電容、貼片LED燈等）。焊LED燈前先判斷用萬用表正負(fù)極，將萬用表打到最左邊短路檢測(cè)檔上，紅黑表筆分別接在LED燈兩端，如果LED燈亮則說明接紅表筆的那一端是LED燈正極，判斷完畢后根據(jù)原理圖將其焊接好。另外在焊接極性電容要注意極性。（4）、焊接較大的插針器件（雙排針、按鍵、單片機(jī)等）。（5）、焊接結(jié)束。在基本焊接結(jié)束后，我們檢測(cè)實(shí)驗(yàn)板的可行性，第一次使用時(shí)發(fā)現(xiàn)可以使用仿真器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是串口部分有問題，不能將程序下載進(jìn)去。于是我們檢查串口那一部分的電路，首先檢查周圍的晶振、電容等有沒有虛焊的。在老師的幫助下，經(jīng)過一系列的排查，最終發(fā)現(xiàn)時(shí)MAX232芯片有問題，重新?lián)Q上之后實(shí)驗(yàn)板就可以下載程序了。實(shí)驗(yàn)板焊接結(jié)束后，需要驗(yàn)證所焊的電路板能否正常工作，也就是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)板能否下載程序和在線調(diào)試。步驟如下：（1）、安裝C54xDSP開發(fā)環(huán)境TMDSCCS5000-1CCS2.2，安裝路徑為C盤ti文件夾。（2）、安裝C5402仿真器SEED-XDSUSB2.0的硬件驅(qū)動(dòng)程序，安裝文件夾也要設(shè)為CCS的路徑C盤ti文件夾。（3）、將仿真器USB接口一端插在電腦上，另一端JTAG接口連在實(shí)驗(yàn)板上，實(shí)驗(yàn)板上電。（4）、在SetupCCS2(5000)里正確配置驅(qū)動(dòng)程序，添加C5402XDS510Emulator,屬性設(shè)置，自動(dòng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件由外部配置，配置文件為CCS中drivers目錄下的seedusb2.cfg文件，I/O地址設(shè)置為0x240。（5）、關(guān)掉CCSsetup，保存設(shè)置，啟動(dòng)CCS。打開例程LED燈閃爍程序，將.out文件下載到目標(biāo)板中，運(yùn)行程序，觀察到LED燈閃爍效果，說明實(shí)驗(yàn)板的焊接基本正確，能夠工作。

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(三)實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)1、LED控制實(shí)驗(yàn)此實(shí)驗(yàn)是使用DSP的數(shù)字I/O控制4個(gè)LED閃爍。由原理圖可看出，4個(gè)LED的控制電平是由74HC244驅(qū)動(dòng)的，74HC244的輸入端為DSP的D4-D7。LED的低電平選通腳由DSP的A12和A13經(jīng)74HC139譯碼提供（譯碼值為0），根據(jù)這個(gè)原理可知，LED的地址的第12位和13位第13位必須是0，其他位任意值，程序中設(shè)置LED的地址為0xcfff：#defineLedAddportcfffioportunsignedintLedAdd;這樣的話只需要設(shè)置變量LedAdd第七位至第四位的值就可以控制對(duì)應(yīng)LED的亮滅：例如程序LedAdd=0x0000;//四個(gè)LED全滅LedAdd=0x00f0;//四個(gè)LED全亮程序設(shè)計(jì)思想：在程序中定義好LED的控制地址變量，初始化DSP配置寄存器后，直接對(duì)LedAdd賦值，使LED等處于某種狀態(tài)，經(jīng)進(jìn)行延時(shí)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，如此反復(fù)執(zhí)行則可實(shí)現(xiàn)閃爍效果。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的效果，程序流程圖7所示。圖7.LED閃爍流程圖-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

2、鍵盤控制實(shí)驗(yàn)KEY0~KEY3是四個(gè)獨(dú)立式的按鍵，使用74HC244驅(qū)動(dòng)，四個(gè)按鍵對(duì)DSP的輸入腳為DSP的數(shù)據(jù)信號(hào)D0-D3，即由這四個(gè)管腳讀取按鍵電平值，當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，讀入四個(gè)高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)輸入管腳讀得低電平。使用到74LVC139譯碼，譯碼值為1，譯碼源是DSP的地址線A14和A15，所以按鍵的地址這兩位要保證是低電平，其他位可以任意設(shè)置。用如下變量讀取按鍵電平值：#defineKeyRegport3FFF；KeyReg；ioportunsignedint程序主要實(shí)現(xiàn)用四個(gè)按鍵控制LED的閃燈效果，按下KEY0~KEY3中任意一個(gè)，由處器識(shí)別按鍵，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈。程序流程圖：main函數(shù)譯碼選中LED和鍵盤驅(qū)動(dòng)DXF燈亮開總中斷DXF燈滅返回掃描鍵值鍵值0x0E？LED0亮鍵值0x0D？LED1亮鍵值0x0B？LED2亮鍵值0x07？LED3亮圖8.鍵盤控制LED點(diǎn)燈流程圖-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

3、音頻編解碼實(shí)驗(yàn)本設(shè)計(jì)中，DSP控制TLV320AIC23B對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，采樣得到的數(shù)據(jù)，通過緩沖串行口McBSP傳輸給DSP，DSP收到數(shù)據(jù)后不做任何處理，再通過緩沖串行口McBSP將數(shù)據(jù)傳給TLV320AIC23B，有它內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換后將聲音信號(hào)輸出。即通過MIC輸入音頻信號(hào)，通過耳機(jī)試聽到處理后的音頻信號(hào)。TLV320AIC23B有2個(gè)接口，一個(gè)是控制口，用于設(shè)置AIC23的工作參數(shù)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)口，用于傳輸AIC23的A/D、D/A數(shù)據(jù)，這部分與VC5402的MCBSP無縫連接。其中CS的反是片選信號(hào)，低電平有效；SDIN是AIC23控制口串行數(shù)據(jù)輸入，SCLK是AIC23控制口的位-時(shí)鐘。BCLK表示數(shù)據(jù)口位時(shí)鐘信號(hào)，LRCIN表示數(shù)據(jù)口DAC輸出的幀同步信號(hào)，LRCOUT表示數(shù)據(jù)口ADC輸入的幀同步信號(hào)，，DIN表示數(shù)據(jù)口DAC輸出的串行數(shù)據(jù)輸入，DOUT表示數(shù)據(jù)口ADC輸入的串行數(shù)據(jù)輸出。BCLK由AIC23產(chǎn)生，發(fā)送與接收時(shí)鐘均由TLV320AIC23B來提供。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的效果，程序流程圖9和圖10所示。開始DSP初始化程序串口0、1初始化程序CODEC初始化程序中斷初始化程序設(shè)置寄存器串口復(fù)位設(shè)置采樣率DXF燈滅設(shè)置幀信號(hào)DXF燈亮使能中斷圖9.主函數(shù)流程圖圖10.串口初始化流程圖

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(四)、小結(jié)本次實(shí)習(xí)，主要涉及的工作是根據(jù)電路圖焊接一塊板子，然后進(jìn)行進(jìn)行硬件調(diào)試，最終在實(shí)驗(yàn)板上驗(yàn)證功能。第一步，焊接。我們需要在一塊空板子上焊上各種芯片，包括DSP最小系統(tǒng)和外圍電路。在焊接時(shí)需要認(rèn)真對(duì)比原理圖上的各個(gè)器件，小心焊接，焊接貼片時(shí)要運(yùn)用好鑷子，否則很難焊好。特別注意不能虛焊，不該連接的地方絕對(duì)不能堆錫。第二步，硬件調(diào)試。焊好之后檢查硬件，一開始串口無法下載程序，通過使用萬用表和示波器的觀察現(xiàn)象，最終判定為PS232芯片損壞。在我們重新焊接了一個(gè)新的RS232芯片后串口可以下載程序。第三步，功能實(shí)現(xiàn)。在焊接好硬件電路板基礎(chǔ)上，我們開始使用CCS軟件進(jìn)行編程與調(diào)試，這部分熟悉和掌握了CCS開發(fā)環(huán)境的使用，包括編譯，鏈接，觀察存儲(chǔ)器、寄存器、變量值等。通過使用C語言編程實(shí)現(xiàn)各個(gè)試驗(yàn)，初步掌握了TMS320C54xDSP內(nèi)部一些硬件模塊的用法，通過LED閃爍試驗(yàn)和按鍵實(shí)驗(yàn)了解了DSPI/O口的使用，定時(shí)器實(shí)驗(yàn)掌握了定時(shí)器的配置方法和其中斷服務(wù)程序的編寫，通過聲音輸入輸出實(shí)驗(yàn)對(duì)TMS320C54xDSP內(nèi)部的多通道緩沖串行口MCBSP的認(rèn)識(shí)加深�？偨Y(jié)一下，通過這次實(shí)習(xí)，了解了TMS320C5402的工作原理及其最小系統(tǒng)和基本外圍電路，并鞏固了各個(gè)芯片的功能及工作原理，提高了閱讀電路原理圖和根據(jù)電路圖焊接電路板的能力，掌握了利用C語言編寫DSP程序，鍛煉了自己獨(dú)立分析和解決問題的能力，在合作以及獨(dú)立思考的過程中，提高了綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

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指導(dǎo)教師意見

內(nèi)容及要求獨(dú)立完成全部工作量課程設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量課程設(shè)計(jì)內(nèi)容創(chuàng)新性出勤率綜合得分教師評(píng)語：評(píng)定等級(jí)優(yōu)良中及格不及格指導(dǎo)教師：年月日

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