第一章实验系统介绍
一、系统概述
EL-DSP-EXPII教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该系统采用双CPU 设计，实现了DSP 的多处理器协调工作。两个DSP 通过HPI 口并行连接，CPU1可以通过HPI 主机接口访问CPU2的存储空间。该系统采用模块化分离式结构，使用灵活方便用户二次开发。客户可根据自己的需求选用不同类型的CPU 适配板，我公司所有CPU 适配板是完全兼容的，用户在不需要改变任何配置情况下，更换CPU 适配板即可作TI 公司的不同类型的DSP 的相关试验。除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO 扩展，语音CODEC 编解码、控制对象、人机接口等单元），可以完成DSP 基础实验、算法实验、控制对象实验和编解码通信试验。
EL-DSP-EXPII 教学实验系统功能框图
二、硬件组成
该实验系统其硬件资源主要包括：● CPU 单元
● 数字量输入输出单元● 存储器及信号扩展单元● BOOTLOADER 单元● 语音模块● 液晶模块● CPLD 接口● A/D转换单元● D/A转换单元● 信号源单元● 温控单元● 步进电机● 直流电机● 键盘接口●
电源模块
1、 C PU 单元
CPU 单元包括CPU1、CPU2两块可以更换的 CPU板，用户可根据需要选择不同种类的CPU 板。板上除CPU 之外还包括以下单元： 1） CPU模式选择
CPU 通常情况下可以根据用户需求工作在不同的模式下，主要用MP/MC ————
的电平来决定。当MP/MC ————
为高电平时，DSP 工作在微处理器模式，当MP/MC —————
为低电平时。DSP 工作在为计算机方式。在不同模式下存储器映射表有所不同。详细信息请查阅相应的数据手册。 2）电源模块
在CPU 板上由于TMS320VC54X 数字信号处理器内核采用3.3V 和1.8V 供电，因此需要将通用的5V 转换成3.3V 和1.8V 。为中央处理器提供内部电源。转换电路如图所示：
３
3）电平转换
由于数字信号处理其内部采用3.3V 和1.8V 供电，而且其输入输出接口电平为3.3V ，对于数字量输出而言完全可以和5V 电平兼容。但对于数字量输入而言，由于其内部是3.3V ，因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V 器件相连，必须加入电平转换期间进行电平转换和信号隔离。典型的就是数据线，必须进行隔离，对于其他的涉及到的输入信号也要进行相应的转换。在CPU 板上，U2（LVTH16245）完成了该项功能。４）复位电路以及时钟单元
复位电路主要包括上电复位和硬件手动复位，每次复位要求至少要有8到10个系统时钟。因此要求适当的配置复位电路RC 网络。时钟电源主要利用数字信号处理器内部晶振源，并通过外部锁相环控制电路，选择适当倍频倍数，为CPU 内部提供系统时钟。
2、数字量输入输出单元
● 8bit 的数字量输入（由八个带自锁的开关产生），通过74LS244缓冲；8bit 的数
字量输出（通过八个LED 灯显示），通过74LS273锁存。数字量的输入输出都映射到CPU 的IO 空间。
● 数字量显示的八个LED 数码管，通过HD7279控制。
3、存储器及信号扩展单元：
1 静态存储器SRAM(IS61C256 32K×8bit
在该实验板上，使用的存储器接口芯片是ISSI 公司的IS61C256，它具有以下特点：
● 访问速度10、12、15、20、25ns 可选；● 低功耗：400mW （典型）；● 低静态功耗
-250μW （典型）CMOS 器件； -55mW （典型）TTL 器件；
● 全静态操作，无需时钟或刷新；● 输入输出和TTL 电平兼容；● 单5V 供电。
静态存储器分为两个部分, 一部分是32K ×16bit 的程序存储器（地址为
8000H ～0FFFFH ）芯片序号U20、U21和32K ×16bit 的数据存储器（地址为0000H ～7FFFH ）芯片序号U22、U23。根据选择不同类型的CPU 分别映射到相应地址的程序空间和数据空间。
2 、DSK 扩展信号插座：
接插件P7、P8是和TI 公司DSK 兼容的信号扩展接口，可连接图像处理、高速AD 、DA 、USB 、以太网等扩展板，也可以连接TI 公司的标准DSK 扩展信号板。
4、BOOTLOADER 单元：
使用的存储器接口芯片是28C256 32K×8bit ，地址为数据空间8000H ～
0FFFFH ，它具有以下特点：
● 访问速度快于45ns
● 低功耗：典型静态CMOS 电流20μA
● 单5V 供电
● 供电电压可在±10%变化● 典型编程时间4S
● 100mA 闩锁保护从-1V 到V CC + 1V ● 高噪声门限
● CMOS/TTL 输入/输出电平兼容
●
标准28脚DIP 、PDIP 封装或32脚PLCC 封装
板上芯片序号U24用来存放用户程序，可以通过选择CPU 板上的
MP/MC_______
来选择bootloader 模式。出厂时存储器内固化了系统测试程序，上电后可对系统硬件进行自动测试。在本系统中采用并行存储器引导模式。
5、语音处理单元
语音CODEC 采用TLC320AD50芯片。该芯片采用sigma-delta 技术提供高精度低速信号变换，有两个串行同步变换通道、D/A转换前的差补滤波器和A/D变换后的滤波器。其他部分提供片上时序和控制功能。Sigma-delta 结构可以实现高精度低速的数模／模数转换。芯片的各种应用软件配置可以通过串口来编程实现。主要包括：复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制和测试模式。最大采样速率22.05kb/s,采样精度16bit 。
语音处理单元由语音输入模块、TLC320AD50模块、输出功率模块组成。语音输入模块采用偏置和差动放大技术，并经过滤波和处理后将输入到语音编解码芯片TLV320AD50，前端输入的电压范围为-2.5V---+2.5V。经过变换后输入到AD50的芯片的差动信号范围为0---5V 。TLC320AD50C 作为主方式，通过DSP 的MCBSP0口进行通信。音频信号通过D/A转换后输出，由于TLC320AD50输出的是差动信号，因此首先经过差动放大，然后可以推动功率为0.4W 的板载扬声器，也可以接耳机输出。
语音处理单元原理框图
语音处理单元接口说明：
J14：音频输入端子，可输入CD 、声卡、MP3、麦克风等语音信号。 J15：音频输出端子，可接耳机、音箱。 J3：语音处理单元输入信号接口 J1：语音处理单元输出信号接口
J6：地
语音处理单元拨码开关说明：
语音处理单元可调电位器说明：
注：语音处理单元的二号孔IN 和OUT 通过导线的连接，可以为温控单元，信号源单元提供A/D，D/A转换的功能。详细操作参见实验指导。
6、液晶模块
本实验系统选用中文液晶显示模块LCM12864ZK ，其字型ROM 内含8192个16*16 点中文字型和128个16*8半宽的字母符号字型；另外绘图显示画面提供一个64*256点的绘图区域GDRAM ；而且内含CGRAM 提供4 组软件可编程的
16*16 点阵造字功能。电源操作范围宽(2.7V to 5.5V；低功耗设计可满足产品的省电要求。同时，与CPU 等微控器的接口界面灵活(三种模式并行8 位/4 位串行3 线/2 线；LCD 数据接口基本上分为串行接口和并行接口两种形式，本实验采用串行接口方式，用户根据需要改变跳线JS1改用并行接口方式。
JS1
注：连接１，２串行方式
液晶模块拨码开关说明：
7、CPLD 接口
采用XILINX 公司的XC95144XL 芯片，完成译码和时序控制。JTAG4为CPLD 下载接口。可用XILINX 公司的软件，通过并口下载电缆对CPLD 在线编程。
D2、D3为CPLD 工作指示灯，正常工作时D2、D3点亮。CPU1复位时， D3不亮，CPU2复位时，D2不亮。
8、D/A转换单元
数模转换采用DAC08芯片，分辨率8位，精度1LSB ，转换时间可达85ns 。DAC08
可以应用在8-bit, 1 us A/D变换，伺服电机、波形发生、语音编码、衰减器、可编程功率变换器、CRT 显示驱动、高速modems 以及其他要求低成本、高速等多功能场合。在本实验系统中，DAC08采用对称偏移二进制输出方式，输出电压范围-5V~+5V。
注：Vref=+10V
对称偏移二进制输出编码图
底板DAC08参考电压Vref=+5V；输入00h ，输出电压-5V ；输入ffh ，输出电压+5V。
D/A单元原理框图
数模转换单元接口说明：
J4：DA 输出端子 J2：地
9、A/D转换单元
模数转换芯片选用AD7822，单极性输入，采样分辨率8BIT ，并行输出；內含取样保持电路，以及可选择使用內部或外部参考电压源，具有转换后自动Power-Down 的模式，电流消耗可降低至
5μA 以下。转换时间最大为420ns ， SNR可达48dB ，INL 及DNL 都在±0.75 LSB以內。可应用在数据采样、DSP 系统及移动通信等场合。在本实验系统中，参考电压源+2.5V,偏置电压输入引脚Vmid=+2.5V。模拟输入信号经过运放处理后输入AD7822。
AD7822编码图
模数单元原理框图
模数转换单元拨码开关说明：
J12： AD输入端子 J23：地
拨码开关其它设置状态为非法状态
10、信号源单元
频率、幅值可调双路三角波、方波和正弦波产生电路采用两片8038信号发生器，输出频率范围20～100KHz ，幅值范围-10V~+10V。输出波形、频率范围可通过波段开关来选择。频率、幅值可独立调节。两路输出信号可以经过加法器进行信号模拟处理和混叠，作为信号滤波处理的混叠信号源。混叠后的信号从信号源1输出。
ICL8038原理框图
信号源单元原理框图
信号源单元波段开关说明：
波形选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的波形（正弦、三角、方波），频率选择波段开关拨到底板丝印的相应位置选择对应的频率范围（0~2K、2K~10K、10K~120K）。
信号源单元电位器说明：
J8：信号源1输出 J7：信号源2输出 J5：地
11、温度控制单元
由温度信号采集单元、加热信号驱动单元、模拟温箱加热控制电路组成。温度信号采集单元电路的热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，经运放处理，输出一个
电压变化(逐渐减小的温度信号给系统板的A/D采集输入端；加热信号驱动单元将系统板送来的加热信号分两路处理：一路放大后驱动加热指示二极管发光；另一路经隔离后驱动可控硅导通。模拟温箱加热控制电路由加热信号隔离电路、AC220V 控制电路（可控硅）输出电路组成。
温度控制单元拨码开关说明：
J10：温度控制单元反馈电压输出 J11：地
LED18：+12V电源指示灯。
12、步进电机单元
步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用的电机为两相四拍式，通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。脉冲信号是有DSP 的IO 端口(地址8001H 的低四位提供。位0对应“D ”，位1对应“C ”，位2对应“B ”，位3对应“A ”；
如下图所示，电机每相电流为0.2A ，相电压为5V ，两相四拍的通电顺序如下表所示：
注:顺时针方向旋转通电顺序为0-1-2-3;
逆时针方向旋转通电顺序为3-2-1-0; 步进电机单元拨码开关说明：
LED16:+12V电源指示灯； LED17:+5V电源指示灯；
13、直流电机单元
该单元由电压调整、驱动电路、速度检测反馈电路组成。由系统板送来的电压信号与可调节的基准电压经加法运算后，输出驱动直流电机运行；速度检测、反馈电路由于电机同轴转的转盘上的强力磁钢、霍尔磁感应放大器、单周期速度信号采集器组成，当与电机同轴运行的转盘上的磁钢与霍尔片正对时，霍尔片输出负电压，经整形、放大，供系统采集。
J9：直流电机控制脉冲输入端 J13：地
LED15:中断反馈指示灯；
14、键盘接口
键盘接口是由芯片HD7279按制的，HD7279是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管或（64只独立LED ）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵, 单片即可完成LED 显示, 键盘接口的全部功能。HD7279A 内部含有译码器，可直接接受BCD 码或16进制码，并同时具有2种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。HD7279A 具有片选信号，可方便地实现多于8
C D
位的显示或多于64键的键盘接口。在该实验系统中，仅提供了16个键。
15、其它接口说明
电源单元：为系统提供+5V、+12V、-12V 、+3.3V电源
JTAG 接口：
K1：非自锁按键，每按一下产生一个负的脉冲。
综上所述，本章介绍了该系统的硬件资源，看完本章内容，应该对实验系统有一个基本的了解，在余下的几章中将会结合实验详细介绍，每个单元在实验中的具体应用。
第二章调试软件安装说明
一、CCS 的安装
利用CCS 集成开发环境，用户可以在一个开发环境下完成工程定义、程序编辑、编译链接、调试和数据分析等工作环节。下图为典型CCS 集成开发环境窗口示例。整个窗口由主菜单、工具条、工程窗口、编辑窗口、图形显示窗口、内存单元显示窗口和寄存器显示窗口等构成。