基于 TMS320 F2812 的DSP最小系统设计

郑州航空工业管理学院电子通信工程系DSP原理及应用课程设计报告设计题目：基于TMS320F2812 DSP处理器的信号仪的设计与实现学号：091307234姓名：专业：通信工程设计日期：2012年6月14日指导老师：赵成张松炜目录一、引言二、设计目的三、设计要求四、总体设计4.1硬件部分4.1.1数模转换操作的应用基础4.1.2 AD7303简介4.1.3 应用AD7303的DAC电路设计4.2 软件部分4.2.1 程序流程图4.2.2 在CCS集成开发环境下新建工程4.2.3在Simulator环境下观察信号的时域及FFT Magnitude波形4.2.4 程序清单4.3 调试部分4.3.1 硬件调试4.3.2 软件调试4.3.3 SCI串行数据传输（选做）五、总结六、参考文献一、引言随着现代科学技术的发展和计算机技术的普及，信号处理系统已应用于越来越多的场合，如无线通信、语音识别、机器人、遥感遥测和图像处理领域，数字信号处理器芯片在高速信号处理方面具有速度快、运算性能好等优点，本文设计了一种基于TI公司的TMS320F812的信号处理系统，将数据通过串行异步通信接口传到PC机，由PC 机的串口调试工具对接收信号进行显示和具体分析并将结果传给反馈给DSP进行控制，文章对硬件和软件进行了详细描述。

二、设计目的1、编写串行外设接口SPI的驱动程序；2、了解数模转换的基本操作，设计基于数模转换芯片AD7303的正弦信号发生电路；3、编写TMS320F2812利用SPI接口驱动AD7303输出正弦信号波形的应用程序。

三、设计要求1、熟悉CCS集成开发环境的使用，能对程序进行跟踪，分析结果；2、熟悉SPI外设接口的相关知识，能通过SPI接口与外围电路（芯片）进行通信。

四、总体设计4.1硬件部分4.1.1数模转换操作的应用基础利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。

在EXPIV型实验箱上，使用的是AD7303数模芯片，它可以实现同时转换2路模拟信号数出，并有8位精度，DA转换时间1.2μs。

TMS320F2812最小系统设计杨浩北，摘要在电子信息专业的课程教学、综合实验教学、毕业设计以及电子设计竞赛中, 需要应用DS P 实验系统。

本文以性价比高、在工业上广泛应用的T MS320F2812 为主控芯片, 设计了一个DSP 最小应用系统。

详细介绍了各部分电路的设计方法和调试过程。

该系统既可以满足教学要求, 又可用于简单的工程研究和应用开发。

关键词: 综合实验平台; DS P 最小系统; T MS320F28121 .系统结构一个典型的DSP 最小系统如图1 所示, 包括DSP 芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及JT AG接口电路。

考虑到与PC 通信的需要, 最小系统一般还需增添串口通信电路。

T MS320 F2812 是TI 公司C2000 系列中性价比较高的一款器件。

该器件集成了丰富而又先进的外设, 如128kB 的Flash 存储器、4kB 的引导ROM、数学运算表、电机控制外设、串口通信外设、2kB 的OT P ROM 以及16 通道高性能12 位模数转换模块, 提供了两个采样保持电路可以实现双通道信号同步采样, 同时具有很高的运算精度( 32 位) 和系统处理能力( 达到150MIPS) , 可广泛应用于电力自动化、电机控制和变频家电等领域。

2 .系统硬件设计( 1) 电源及复位电路设计DSP 系统一般都采用多电源系统, 电源及复位电路的设计对于系统性能有重要影响。

TMS320 F2812 是一个较低功耗芯片, 核电压为1. 8V, IO 电压为3. 3V。

本文采用T I 公司的TPS767D318 电源芯片。

该芯片属于线性降压型DC/ DC 变换芯片, 可以由5V 电源同时产生两种不同的电压( 3. 3V、1. 8V 或2. 5V ) , 其最大输出电流为1000mA, 可以同时满足一片DSP 芯片和少量外围电路的供电需要, 如图2 所示。

该芯片自带电源监控及复位管理功能, 可以方便地实现电源及复位电路设计。

技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第７－１期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》控制系统１引言控制工程中，一方面控制模型精确化，控制算法日趋复杂；另一方面控制对象本身复杂化，需要的传感信息、和外界的交互信息不断增多，对控制平台的要求也越来越高。

特别是在一些实时性高，性能要求苛刻的场合，如机器人控制、导航等，要求控制平台处理速度快、存储空间大、能够和多种外设通信等。

本文针对现代控制系统处理平台的要求，以机器人控制、导航为背景，设计了一套高性能低功耗的通用控制系统。

２硬件电路设计图１控制系统拓扑结构图控制系统采用模块化思想设计，分为主控制电路模块、辅助控制电路模块和若干根据需求选配的扩展电路模块。

主控制电路（简称主电路）是包括了各种通信接口的ＤＳＰ＋ＣＰＬＤ最小系统；辅助控制电路（简称辅电路）是外部接口电路，负责输入输出信号隔离变换和预处理等；选配扩展电路模块（简称扩展模块）包括各种功能扩展模块和人机交互模块。

主电路和辅电路构成的系统满足控制的一般要求，扩展模块满足系统的特殊要求。

图１是控制系统各模块的拓扑结构图。

模块化的设计思想简化了电路设计，提高了系统可移植性和重复利用率。

２．１ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２简介ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字信号处理器（简称Ｆ２８１２）是ＴＩ公司最新推出的３２位定点ＤＳＰ，是控制领域最先进的处理器之一。

芯片内核为３２位Ｃ２８ｘＣＰＵ，具有高达１５０ＭＨｚ的工作频率和８级指令流水线。

表１是传统控制用ＤＳＰＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ（简称Ｆ２４０７）和Ｆ２８１２的主要性能比较：表１表明：Ｆ２８１２关键技术指标与Ｆ２４０７相比有质的飞跃，两者之间性能相差一代。

Ｆ２８１２更适合于高精度，高复杂度性和需要大批量数据处理的实时控制领域。

基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的控制系统设计ＴｈｅＦｒａｍｅＯｆＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄＯｎＴＭＳ３２０Ｆ２８１２（国防科技大学）王祥科肖湘江柳林郑志强ＷＡＮＧＸＩＡＮＧＫＥＸＩＡＯＸＩＡＮＧＪＩＡＮＧＬＩＵＬＩＮＺＨＥＮＧＺＨＩＱＩＡＮＧ摘要：本文介绍了一套基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＤＳＰ的高性能低功耗通用控制系统平台的设计。

题目：基于TMS320F2812的DSP最小系统设计要求：TMS320F2812的DSP最小系统设计包括两个模块，即硬件设计模块和软件检测模块。

硬件设计模块包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAC接口设计等。

软件检测模块需要编写测试程序。

用Protel软件绘制原理图和PCB图。

从理论上分析，设计的系统要满足基本的信号处理要求。

DSP主要应用在数字信号处理中，目的是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快。

这就决定了DSP的特点和关键技术。

适合数字信号处理的技术：DSP包涵乘法器，累加器，特殊地址发生器，领开销循环等；提高处理速度的技术：流水线技术，并行处理技术，超常指令等。

DSP对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小；容易实现集成；VLSI 可以时分复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。

关键词： TMS320F2812，CCS3.3，Protel99SE软件目录第1章绪论第2章系统设计2.1系统方案介绍2.2 系统结构设计第3章硬件电路设计3.1 TMS320F2812芯片介绍3.2电源及复位电路设计3.3 时钟电路设计3.4 DSP与JTAG接口设计3.5 DSP的串行接口设计3.6 通用扩展口设计3.7 总体电路原理图设计第4章软件设计4.1 程序设计4.2 仿真调试总结参考文献附录1：总体电路图附录2：程序代码第1章绪论数字化已成为电子、通信和信息技术的发展趋势与潮流。

在这种趋势与潮流的推动下，数字信号处理的理论与实现手段获得了快速的发展，已成为当代发展最快的学科之一。

而DSP芯片作为数字信号处理，尤其是实时数字信号处理的主要方法和手段，自20世纪70年代末、80年代初诞生以来，无论在性能上还是在价格上，都取得了突破性的迅猛发展。

基于TMS320F2812的DSP应用系统基于TMS320F2812的多轴运动控制卡设计引言开放式体系结构的数控系统已成为当今数控技术的发展方向，而其中的基于计算机标准总线的“PC+运动控制卡”结构则是今后开放式数控技术发展的主流。

此类数控系统通常选用高速DS P作为运动控制卡CPU，采用主从式控制策略，利用PC和DSP都读取内存的方式来实现上／下位机的通信；具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好等特点，被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。

1 硬件电路总体设计本项目是设计一款基于PCI总线的，以DSP芯片TMS320F2812为核心的多轴运动控制卡。

将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器的运动轨迹控制能力有机地结合在一起，利用双口RAM作为公共存储单元实现上／下位机的通信。

为实现对多电机的半闭环控制提供了一个良好的开发平台。

系统中，PC机发送各种控制命令，经PC程序进行译码、预处理等处理后，通过PCI总线接口芯片传送到公共存储器——双口RAM中；DSP程序从双口RAM中读取指令或数据，并根据读入的指令或数据进行插补运算，然后产生位置控制脉冲输入到各个电机轴的伺服驱动器；伺服驱动器根据DSP发送的位置指令再进行插补，同时由插补运算计算的理论位置与位置反馈模块反馈的实际位置进行比较，得到跟随误差，经误差补偿后形成真正的电机实际位置，并由跟随误差算出速度指令值，最后产生PWM脉冲控制电机运行。

在本系统中，TMS320F2 812芯片作为总控制器，统筹协调数控系统中各个轴的运动，而伺服驱动器则作为执行元件控制每个电机的实际运行。

运动控制卡与伺服驱动器各司其职，相互配合，都发挥了各自的长处。

由此组成的数控系统开放性好，可靠性高，能够很好地满足现阶段大多数用户对多轴联动数控系统的要求。

系统硬件总体设计功能框图如图1所示。

本系统的运动控制卡所选用的DSP芯片TMS320F2812有2个事件管理器(EVA、EVB)，每个事件管理器可以产生5路独立的PWM信号，其中比较寄存器3路，通用定时器2路。

物理与信息工程学院DSP技术及应用课程设计报告课题名称：基于TMS320F2812的DSP最小系统设计班级：学号：学生姓名：指导教师：一、系统结构一个典型的DSP 最小系统如图1所示,包括DSP 芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及JT AG接口电路。

考虑到与PC 通信的需要, 最小系统一般还需增添串口通信电路。

图1 系统框图二、系统硬件设计（1）电源及复位电路设计DSP 系统一般都采用多电源系统, 电源及复位电路的设计对于系统性能有重要影响。

TMS320F2812是一个较低功耗芯片,核电压为1. 8V, IO电压为3. 3V。

这里采用TI公司的TPS767D318电源芯片。

该芯片属于线性降压型DC/ DC 变换芯片,可以由5V 电源同时产生两种不同的电压( 3. 3V、1. 8V 或2. 5V ) , 其最大输出电流为1000mA, 可以同时满足一片DSP 芯片和少量外围电路的供电需要, 如图2 所示。

该芯片自带电源监控及复位管理功能, 可以方便地实现电源及复位电路设计。

复位电路原理图如图3 所示。

图2 电源电路原理图图3 复位电路原理图（2）时钟电路设计TMS320F2812DSP的时钟可以有两种连接方式, 即外部振荡器方式和谐振器方式。

如果使用内部振荡器, 则必须在X1/ XCLKIN和X2两个引脚之间连接一个石英晶体。

如果采用外部时钟, 可将输入时钟信号直接连到X1/ CLKIN 引脚上, X2 悬空。

这里采用的是外部有源时钟方式, 直接选择一个3. 3V 供电的30MHz 有源晶振实现。

系统工作是通过编程选择5 倍频的PLL 功能, 可实现F2812 的最高工作频率( 150MHz)。

晶振电路如图4 所示。

图4 晶振电路（3）DSP与JT AG接口设计DSP 仿真器通过DSP 芯片上提供的扫描仿真引脚实现仿真功能, 扫描仿真消除了传统电路仿真存在的电缆过长会引起的信号失真及仿真插头的可靠性差等问题。

www�ele169�com | 21智能应用引言随着国民经济与人民生活水平的不断提高，人们对住宅环境的要求不断提高，人们越来越希望自己的生活环境舒适、安全、节能。

本文设计了一款低成本的监测室内温度、湿度、亮度以及可燃性气体浓度的系统，以为人们提供一个舒适安全的居住环境。

1.系统总体设计本设计采用DSP(TMS320F2812)为主控芯片，结合外围电路，组成智能家庭监控系统。

系统硬件电路主要由TMS320F2812及其外围温度检测电路、湿度检测电路等组成。

DSP 主控制器循环检测温度、湿度、光照强度、气体浓度的值，并且在液晶屏上显示出来，当温度、湿度、气体浓度超过阈值则启动风扇，低于阈值则风扇不动作，当光照强度低于设定阈值则LED 灯被点亮，高于阈值则熄灭。

系统设计框图如图1所示。

图1 系统设计框图2.系统硬件电路设计■2.1 主控制器主控制器选用TI 公司的高性能32位信号处理器TMS320F2812，它能够在一个周期内完成32×32位的乘法累加运算，或两个16×16位乘法累加运算。

它的中断延迟时间短，能满足实时控制的需要。

此外，它具有高度集成、高速、低功耗、易于开发等优点，特别适用于高性能数字控制和通讯等领域[1]。

主控制器最小系统图如图2所示[2]。

图2 主控制器最小系统图■2.2 温度检测电路温度检测电路主要实现对环境温度的检测，本设计采用PT100铂电阻作为温度传感器。

温度检测电路连接图如图3所示，其主要由运算放大器LM358构成电压跟随器、PT100和R14构成的分压电路构成，通过分压检测PT100的阻值，由运放构成电压跟随器，提高测量点电压驱动能力，最后将检测电压送到DSP 的模数转换单元进行处理。

图3 温度检测电路■2.3 湿度检测电路湿度检测电路主要实现对家居环境湿度的检测，本设计采用HIH-4000系列湿度传感器里的HIH-4000-03。

由其设计与制作作者/徐敏、梁亚清，江苏信息职业技术学院摘要：本设计以TI公司的TMS320F2812作为主控制芯片，辅以传感器外围电路，实现了一个智能家庭监控系统，对室内温度、湿度、亮度以及可燃性气体进行检测和处理，监测结果由液晶显示屏显示，当检测物理量超出设定值时，启动报警，并打开相应的执行模块。

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ABSTRACTAs 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)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。

TMS320F2812的最小系统设计任智博;周浩【摘要】设计DSP最小系统的目的是为设计基于DSP的综合实验平台打下基础.在设计过程中,对硬件电路(电源及复位电路、时钟电路、JTAG接口电路和串行接口电路)提出一种合理的设计方案并利用DSP集成开发工具CCS进行程序编辑和在线仿真测试.经仿真可知该电路已实现DSP最小系统的基本功能,为整个实验平台的搭建打下良好基础.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2018(038)011【总页数】4页(P52-55)【关键词】最小系统设计;数字信号处理器【作者】任智博;周浩【作者单位】海军工程大学兵器工程学院,武汉 430030;海军工程大学兵器工程学院,武汉 430030【正文语种】中文【中图分类】TP302随着数字电路及系统技术以及计算机技术的发展，数字信号处理技术在过去的二十几年内得到飞速的发展[3]。

数字信号处理器（Digital Signal Processor简称DSP）的应用逐渐深入到通讯、航空、航天、雷达、工业控制网络、人工智能等各个领域，成为具有很大发展潜力的技术产业之一。

近年来我国军工行业在向数字化、智能化的转型发展中，大量应用DSP系统处理传感器产生了巨量数据，但我们对其原理及使用的研究仍亟待深入，为了更好的服务教学实践，我们在教学实践中成功研制出新型综合实验平台，该平台采用通用化、标准化模块化的设计思想，可广泛应用于数字信号处理和智能算法应用等教学实践当中。

本文的研究对象即为该平台的DSP最小系统。

在世界范围内，DSP芯片的主要供应商有Texas Instruments（简称TI），Motorola，ADI，Lucent和Zilog等公司。

其中TI公司是当今世界最大的DSP供应商，其推出的TMS320系列是最有影响力的主流DSP产品，该系列与传统的单片机相比拥有显著的优势，凭借其性价比高，可靠度好，易于编程实现复杂控制，广泛应用于需要及时处理能力的场合中。

基于TMS320F2812的最小系统设计TMS320F2812 是美国TI 公司推出的新一代32 位定点数字信号处理器，该芯片每秒可执行1.5 亿次指令，具有单周期32 bit×32bit 的乘和累加操作功能, 片内集成了丰富的外围设备,如16 路A/D 转换器、面向电机控制的事件管理器以及多种标准串口通信外设等[1]。

可见，其不仅具有数字信号处理器卓越的数据处理能力，又像单片机那样具有适于控制的片内外设及接口；它在数字控制系统中有着广泛的应用，特别是在运动控制领域以及嵌入式开发系统设计中,常常成为微处理器的首选。

DSP 最小应用系统设计一般包括硬件设计和调试部分。

硬件设计部分一般包括电源、复位电路、时钟电路、JTAG 电路和外部接口电路的设计；最小系统板作为DSP 控制系统的核心部件，在其外围接入扩展板，能够使系统实现相应的功能。

本文基于TMS320F2812 设计的DSP 最小应用系统，不仅可以作为学习DSP 系统的基础，同时对与DSP 有关的科研实验以及工业控制领域也有着重要的应用价值[2]。

1 系统硬件设计DSP 最小系统平台的构建采用模块化设计，其系统框图如图1 所示。

1.1 电源电路一个稳定可靠的电源是系统稳定工作的基础。

考虑到DSP 的内核工作电压为1.8 V,其I/O 的工作电压为3.3 V，再者一般的外围器件工作电压为5 V，所以需要提供这三种工作电压。

首先，通过外部电源适配器获得+5 V 电压，考虑到电源工作的稳定性和可靠性，采用市场上现成的电源适配器；然后再通过LDO(低压差线性稳压电源)将5 V 电压转换成3.3 V 和1.8 V,采用的是Sipex 公司的SPX1117 系列LDO 芯片[3]来进行电压的转换。

该系列LDO 芯片输出电压的精度在±1％以内，具有电流限制和热保护功能，价格低廉，广泛应用于手持仪表、数字家电和工业控制领域。

使用时，输出端常接一个10 ?滋F 或者47 ?滋F 的电容来改善瞬态响应和稳定性。