数字信号处理器的应用及实用设计
带限信号的数字滤波器设计与实现
带限信号的数字滤波器设计与实现随着数字信号处理的日益发展，数字滤波器逐渐成为了数字信号处理中不可或缺的一部分。
数字滤波器主要用于对信号进行滤波，即去除干扰或保留特定频率成分，以便进一步处理。
而带限信号的数字滤波器则是常常用来处理特定频率范围内的信号。
在本文中，我们将深入探讨带限信号的数字滤波器设计与实现。
一、带限信号的概念与示例带限信号是指具有一定的低频截止频率和高频截止频率的信号，其频率范围被限制。
在实际应用中，产生带限信号的原因可能是信号源的特性或者信号在传输过程中被限定在一定的频带内。
下图是一个典型的带限信号的示例。
（图片来源：_数字信号处理（DSP）原理与应用_）二、带限信号的数字滤波器设计数字滤波器可以分为FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器两类。
对于带限信号的数字滤波器设计，通常选择IIR滤波器，因为它们可以比FIR滤波器更有效地利用滤波器系数，从而提供更好的性能和更低的计算复杂度。
下面，我们将介绍IIR带限信号数字滤波器设计的详细步骤。
1. 确定滤波器需求在数字滤波器设计开始之前，必须先了解所需滤波器的要求，以便选择正确的滤波器类型和设置参数。
对于带限信号的数字滤波器，主要要确定以下几个参数：- 截止频率: 包括低频截止频率和高频截止频率。
- 通带增益: 带限信号通过滤波器后的增益值。
- 阻带衰减: 滤波器在截止频率附近的衰减程度。
2. 选择合适的滤波器类型根据所需滤波器的要求，选择合适的滤波器类型。
通常，设计带限信号数字滤波器的首选是Butterworth（巴特沃斯）滤波器，因为它可以实现平滑的滤波响应，且阻带衰减比谐振响应型更好。
3. 确定滤波器阶数阶数是指滤波器中的二阶段数。
阶数越高，滤波器的斜率就越陡峭，但计算复杂度也越高。
但是，阶数也直接影响到滤波器的性能。
在确定阶数时应该如何权衡这些因素是非常关键的。
通常，滤波器的阶数越高，则滤波器性能越好。
但随着阶数的增加，滤波器的计算量也增加，可能会导致滤波器失去实用价值。
DSP在通信中的应用及前景
浅谈DSP在通信中的应用及前景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。
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DSP技术图解的应用。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
DSP芯片，是一种快速、功能强大的微处理器。
现实世界的声音、光、图像先被转换成数字世界的“0”和“1”，DSP芯片对这些数字信号进行处理、修改和增强，然后信号再经过模拟芯片的转换，变回人们可以感受到的真实世界的信号。
为了更加方便地处理语音，图象等模拟信号，一般都要将这些信号转换成数字信号再进行处理。
这个想法刚刚提出的时候，人们是用微处理器（MPU）来完成这一工作的。
但是，使用MPU处理数字信号的速度不够快，而且还需要大量的外围支持电路，所以整个系统体积庞大，成本较高，因而只是用在军事，航天等领域或在科研机构中做试验。
到了70年代，有人提出了DSP的算法和理论，使它成了对模拟信号转换成数字信号后进行高速实时处理的专用处理器。
它的处理速度是MPU的10至50倍。
随着微电子技术，尤其是大规模集成电路工艺技术水平和设计水平的飞速提高，DSP发展非常迅速，其应用领域也逐渐开展到了通信，计算机，消费类电子产品等多个领域，为数字化时代的到来奠定了基础。
业内人士称，DSP将是未来集成电路领域发展最快的电子产品，并成为电器产品更新换代的决定性因素，它将彻底改变人们的工作，学习和生活方式。
DSP技术是现代通信的核心技术之一，未来的通信将越来越依赖数字信号处理技术的发展。
现代通信技术的发展要求将先进的通信技术、微电子技术和计算机技术结合在一起。
可以设想，在使用了现代DSP技术的通信系统中，原先不能互联的多种通信体制将综合为一个通用的通信体制，人们可以摆脱终端的束缚，实现“一机在手，漫游天下”的梦想。
电子工程师中的数字信号处理
电子工程师中的数字信号处理随着信息技术的日益发展，数字信号处理已经成为了现代电子工程的基础和重要组成部分。
作为一个电子工程师，掌握数字信号处理是至关重要的。
本文将从数字信号处理的基础概念、应用领域及未来发展趋势等方面介绍数字信号处理在电子工程师中的重要性。
一、数字信号处理基础概念数字信号处理是以数字信号为对象，进行信号的采样、量化、编码、运算等一系列处理的技术。
与模拟信号处理相比，数字信号处理具有精度高、计算速度快等优点。
数字信号处理常用的处理器有DSP、FPGA等。
数字信号的采样是指将模拟信号变为离散的过程。
采样的频率越高，转化后的数字信号越接近原始模拟信号。
量化则是将模拟信号的连续数值转化成离散的数值。
采样和量化后，数字信号将以离散的形式进行处理和传输。
数字信号处理的主要运算包括傅里叶变换、滤波、编码等。
傅里叶变换是将时域信号转换到频域的重要数学工具，可用于信号的频谱分析和滤波器的设计。
滤波是一种常用的数字信号处理方法，用于滤去不需要的信号或保留需要的信号。
编码是将数字信号表示成二进制数的过程，常见的编码方式包括PCM、Delta、ADPCM等。
二、数字信号处理在电子工程师中的应用领域数字信号处理在电子工程师中的应用非常广泛，以下列举几个典型的应用领域。
1、数字通信系统数字信号处理在数字通信系统中扮演着核心作用。
数字通信系统基于数字信号处理技术，能够在不同介质进行高效的数字信号传输。
其中的主要技术包括调制解调、信道编码、信号处理、多路复用等。
2、音视频处理数字信号处理技术在音视频处理中也有广泛应用。
例如数字音频的压缩、编解码、降噪等技术，数字视频的编解码、压缩等技术，以及语音识别、人脸识别、图像处理等技术。
3、医疗影像处理在医疗领域，数字信号处理技术常用于医疗影像的处理和分析。
例如，MRI和CT扫描技术中，数字信号处理用于图像的重新构建和去噪，为医生提供更准确的诊断结果。
4、雷达信号处理雷达信号处理也是数字信号处理的重要应用领域。
关于dsp28335的课程设计
关于dsp28335的课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握DSP28335的基本原理、编程方法和应用技巧。
具体包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要了解DSP28335的硬件结构和功能特点，掌握其基本指令集和编程方法，了解其在数字信号处理领域的应用场景。
2.技能目标：学生能够熟练使用DSP28335的开发工具和软件，编写简单的程序实现数字信号处理算法，并进行硬件调试。
3.情感态度价值观目标：通过本课程的学习，学生能够认识到数字信号处理技术在现代社会中的重要性，激发对DSP技术的兴趣和热情，培养创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.DSP28335的硬件结构：介绍DSP28335的处理器核心、存储器、外设接口等主要组成部分，以及其功能特点。
2.DSP28335的编程方法：讲解DSP28335的基本指令集，包括数据运算、控制转移、中断管理等，并通过实例演示编程过程。
3.DSP28335的应用案例：分析DSP28335在数字信号处理领域的典型应用，如音频处理、图像处理等，引导学生掌握实际应用中的算法和技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：教师讲解DSP28335的基本原理和编程方法，引导学生掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析实际应用案例，让学生了解DSP28335在数字信号处理领域的应用技巧。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手编写程序并进行硬件调试，提高实际操作能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和经验，培养团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，提高课堂讲解的生动性和趣味性。
4.实验设备：配备DSP28335开发板和相关的实验器材，为学生提供实践操作的机会。
数字信号处理的书籍
数字信号处理的书籍数字信号处理是研究如何对离散时间信号进行采样、量化、变换、编码、滤波和重构等操作的一门学科。
在数字信号处理的领域中，有一些经典的书籍被广泛推荐为学习和参考资料。
下面是关于数字信号处理的一些相关的参考书籍。
1.《数字信号处理（第四版）》作者：约翰・G・普罗阿基斯，达邓纳·曼奇潘迪这本教材是经典的数字信号处理教材之一，已经出版了多个版本。
该书以简明的方式介绍了数字信号处理的基本概念、技术和应用。
读者可以学习到数字信号的离散时间表示、线性时不变系统的分析和设计、离散时间系统的频率空间分析等内容。
2.《数字信号处理（第三版）》作者：泽托鲁尼曼纳洛，马尔埃塔鲁盖切尔这本书是另外一本经典的数字信号处理教材，也是教授数字信号处理课程的常用教材之一。
该书详细介绍了数字信号处理的基本原理和方法，包括离散时间信号和系统、离散傅里叶变换、滤波器设计等内容。
此外，该书还包含一些实例和习题，帮助读者更好地理解和应用所学知识。
3.《数字信号处理和模型》作者：严蔚敏，吴伟民这本书是国内较常用的一本数字信号处理教材。
该书全面介绍了数字信号处理的基本概念、方法和技术，包括离散时间信号和系统、傅里叶分析和频谱分析、数字滤波器的设计与实现等内容。
此外，书中还介绍了DSP芯片的基本结构和应用。
4.《数字信号处理原理、算法与实现》作者：刘庆全这本书主要介绍了数字信号处理的基本概念和原理，包括离散时间信号与系统、离散时间傅里叶变换和滤波器等内容。
此外，该书还介绍了数字信号处理的算法和实现方法，包括数字信号处理器的软硬件实现和实用算法的设计等。
5.《数字信号处理》作者：林文勇，黄文勇这本书详细介绍了数字信号处理的基本概念、原理和方法，包括离散信号与系统、离散傅里叶变换、数字滤波器的设计与实现等内容。
此外，该书还介绍了一些常见的数字信号处理应用，如音频、视频信号处理和通信系统等。
以上提及的书籍是关于数字信号处理的经典参考书籍，它们都涵盖了数字信号处理的基本理论和方法，并且提供了实际应用的案例和习题，适合于学习和研究数字信号处理的读者使用。
matlab数字信号处理85个实用案例精讲
matlab数字信号处理85个实用案例精讲MATLAB数字信号处理85个实用案例精讲MATLAB是一种强大的数学软件，广泛应用于数字信号处理领域。
本文将介绍85个实用案例，涵盖了数字信号处理的各个方面，包括信号生成、滤波、频谱分析、时频分析、数字滤波器设计等。
1. 信号生成案例：生成正弦信号在MATLAB中，可以使用sin函数生成正弦信号。
例如，生成频率为100Hz，幅度为1的正弦信号，代码如下：t = 0:0.001:1;f = 100;x = sin(2*pi*f*t);2. 滤波案例：低通滤波低通滤波器可以滤除高频信号，保留低频信号。
在MATLAB中，可以使用fir1函数设计低通滤波器。
例如，设计截止频率为100Hz的低通滤波器，代码如下：fs = 1000;fc = 100;N = 100;b = fir1(N, fc/(fs/2), 'low');3. 频谱分析案例：计算功率谱密度功率谱密度是信号在频域上的能量分布。
在MATLAB中，可以使用pwelch函数计算功率谱密度。
例如，计算频率为100Hz的正弦信号的功率谱密度，代码如下：t = 0:0.001:1;f = 100;x = sin(2*pi*f*t);[Pxx, f] = pwelch(x, [], [], [], 1000);4. 时频分析案例：计算短时傅里叶变换短时傅里叶变换可以分析信号在时间和频率上的变化。
在MATLAB中，可以使用spectrogram函数计算短时傅里叶变换。
例如，计算频率为100Hz的正弦信号的短时傅里叶变换，代码如下：t = 0:0.001:1;f = 100;x = sin(2*pi*f*t);spectrogram(x, [], [], [], 1000, 'yaxis');5. 数字滤波器设计案例：设计巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器是一种常用的数字滤波器，可以实现平滑滤波和带通滤波。
dsp百度百科
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器（芯片）的其他通用功能相对较弱些。
DSP优点
对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；
目录
DSP广告平台
DSP微处理器
DSP的开发工具
DSP系统的设计过程
DSP技术的应用
数字信号处理科普
索引
数字信号处理是科学家智慧的结晶，它饱含科学家解 决问题的认真态度和追求完美的精神。
Enjoy Science
详细介绍
数字信号处理 杨毅明
第1章 数字信号处理的概念
数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的一种理论和 技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。DSP也是 digital signal processor的简称，即数字信号处理器，它是集成专用计算 机的一种芯片，只有一枚硬币那么大。有时人们也将DSP看作是一门应 用技术，称为DSP技术与应用。 数字信号处理由三个词组成。信号是指那些代表一定意义的现象， 比如声音、动作、旗语、标志、光线等，它们可以用来传递人们想表达 的事情。所有的信号中，电信号是最常见的，因为它能让机器或电路处 理。 从信号的时间来看：时间是连续的、物理量也是连续的信号称为连 续时间信号或模拟信号。时间是离散的、物理量是连续的信号称为离散 时间信号或离散信号。 数字是表示物理量大小的符号，十进制由0~9组成，二进制则由0和 1组成。用数字表示信号，只能近似地表示物理量在不同时刻的大小。 处理是指人们为了某种目的，用工具对事物进行一系列操作，以改 变事物的位置、形状、性质、功能等。有些信号处理的速度要求按照信 号的实际变化时间进行，这种信号处理称为实时信号处理，它对机器的 速度要求较高。
数字信号处理 杨毅明
还有正弦序列，其定义和波形是
x(n) A sin(n )
Ts (Ts 是采样周期, 是初始相位)
数字角频率ω和模拟角频率Ω的关系由时间t和时序n的关系t=nTs获得。 还有周期序列，它满足关系式
x(n) x(n N ) 或者 x(n) x(n N ) ( N是最小的正整数)
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数字信号处理器的应用及实用设计摘要：数字信号处理器，是随着数字信号处理（DSP）这一门新兴的学科在当今计算机信息技术飞速发展的时代应运而生和飞速发展起来的。
数字信号处理这一门技术在通信、控制等领域都有这十分广泛的应用，从一开始用计算机实现，到现在有专门的芯片（即数字信号处理器DSP芯片）来实现，DSP的技术已经成为信息时代的最新的应用技术，它在更大程度上完成了理论研究与实际应用结合，将一些原来只能在计算机上理论仿真的原理技术应用到实际工程中，这大大地促进了工业技术的飞速发展。
本篇中将结合DSP的发展与控制领域的应用对其进行介绍.关键字：数字信号处理、DSP、TMS320F2812一、数字信号处理技术简介数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
数字信号处理的实现是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。
例如，在数学领域，微积分、概率统汁、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，它与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。
近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。
可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
数字信号处理单作为理论研究进展迅猛，但是要将理论应用到实际，方显其技术的实用。
根据使用目的及应用场合的不同，数字信号处理的实现方法一般可分为以下几种：①在通用计算机上（如PC机上）用软件（如C语言、basic语言等）实现。
其软件是自己编写的，也可以使用现成的软件包。
这种方法缺点是系统的实时性比较低，因此这种方法只能用于教学和仿真研究，通用计算机只能起到管理者的作用，而不参与实时处理。
②用通用的单片机实现。
这种方法可用于一些不是很复杂的数字信号处理，如数字控制等，但由于单片机采用的是冯诺依曼总线结构，所以单片机在运算量大实时控制系统中很难有所作为。
③用专用的DSP芯片实现。
在一些特殊场合，要求的信号处理速度极高，而通用DSP芯片很难实现，如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关等算法的DSP芯片，这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无须进行编程。
这一般用于对速度要求很高的场合。
这种方案的缺点是灵活性差，而且开发工具还不够完善不适合个人和小型单位开发。
④用通用的可编程数字信号处理器（Programmable Digital Signal Processor，后简称PDSP）实现。
与单片机相比，通用PDSP具有更加适用于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法，是可用指令软件编程的DSP。
⑤用FPGA（Field Programmable Gate Array）等可编程门阵列实现数字信号处理算法（称基于FPGA的DSP ）实现。
这一方法由于具有通用性的特点，并可以实现算法的并行运算，无论是作为独立的数字信号处理器还是作为DSP芯片的协处理器，目前都是比较活跃的研究领域。
相比较而言，现在在实际中最广泛使用的DSP就是如上的第四种，这种方法容易掌握，有很好的灵活性、处理数据的能力强、速度快，可做到实时性，在数字信号处理领域的应用越来越广泛。
二、数字信号处理器及应用1.DSP技术的发展历程世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811，1979年美国Intel公司发布的两用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。
在这之后，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司（Texas Instruments，简称TI）的系列产品，如现在常见的TMS320M2××系列及TMS320F24×等。
DSP芯片也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点。
①在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
②程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
③片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。
④具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
⑤快速的中断处理和硬件I/O支持。
⑥具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
⑦可以并行执行多个操作。
⑧支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对弱些。
2.DSP技术在各领域的应用(1)、DSP技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用计算机进入电力系统调度后，引入了EMS/DMS/SCADA的概念，而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。
传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT和CT的电气量变为直流量，在进行A/D转换送给计算机。
应用了交流采用技术以后，经过二次PT、CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的有效值和相角，免去了变送器环节。
这不仅使得分布布置的分布式RTU很快地发展起来，而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。
(2)、DSP在变电站自动化的应用变电站自动化元件较多，模拟量、开关量比较多而且比较分散，要求的实时性也较高，DSP能快速采集、精确处理各种信息，尤其在并行处理上可实现多机多任务操作，实用十分灵活、方便，片内诸多的接口为通讯及人机接口提供了容易的扩展，由于接口的多样化，使励磁、调速器及继电保护的挂网监控更容易。
由于DSP集成度高，硬件设计方便，使设计起来更容易，而且增加了产品的可靠性，DSP在冗余设计上更容易，为水电站实现无人值班，少人值守的发展方向，提供了可靠的新技术。
(3)、DSP在多媒体通信中的应用多媒体包括文字、语言、图像、图形和数据等媒体。
多媒体信息中绝大部分是视频数据和音频数据，儿数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的，只有采用先进的压缩编码算法对其进行压缩，节省储存空间，提高通信线路的传输效率，才能使高速的多媒体通信系统成为可能。
多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息，并具有较强的交互性。
因此，DSP在语音编码、图像压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。
如今的DSP基本能实时实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。
移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用DSP。
现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调等。
(4)、DSP在软件无线电的应用软件无线电是一种新的无线通信技术，是基于同一硬件平台上、安装不同的软件来灵活实现多通信功能多频段的无线电台，他可进一步扩展至有线领域。
随着DSP技术的发展和应用的成熟，特别是低功耗DSP芯片的出现，使软件无线电的应用研究成为热点。
软件无线电具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列优点。
其体系结构有电源、天线、多带射频转换器和A/D/A变换器与DSP组成。
信号的数字化是实现软件无线电的先决条件。
关键步骤是以可编程能力强的DSP来代替专用的数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立。
这样就可基于一个相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频宽、调制方式和新品编码等进行编程控制，系统的灵活性大大加强了。
(5)、DSP在机器人控制中的应用目前，由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步，使得机器人的研究在高水平上进行，同时也对机器人控制系统的性能提出了更高的要求。
随着机器人控制系统对实时性、数据量和计算要求的不断提高，采用高速、高性能的DSP将成为主要的控制方式。
将DSP应用于机器人的控制系统，充分利用DSP实时运算速度快的特点，这是当前发展的趋势。
尤其是随着数字信号芯片速度的不断提高，并易于构成并行处理网络，可大大提高控系统的性能。
3.DSP技术的发展趋势未来DSP技术将向以下几个方面继续发展：(1)、努力向系统级集成DSP迈进，将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。
(2)、DSP的内核结构进一步改善。
多通道结构和单指令多重数据、超长指令字结构、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的哈佛结构在新的高性能处理器中将占据主导地位。
(3)、追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。
(4)、定点DSP是主流。
虽然浮点DSP的运算精度更高，动态范围更大，但定点DSP器件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较省。
因此，定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。
据统计，目前销售的DSP器件中的80%以上属于16位定点可编程DSP器件，预计今后的比重将逐渐增大。
(5)、与可编程器件结合。
与常规DSP器件相比，FPGA器件配合传统的DSP 器件可以处理更多信道，可在基站中用来实现高速实时处理功能，满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的要求。
三、DSP实用设计DSP 取代传统单片机实现液晶显示屏的硬、软件设计方法.1 硬件设计(1)、TM S320 F2812 的特点TMS320F2812 是TI 公司最新推出的DSP 芯片,是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位定点DSP 芯片[ 1 ].该芯片采用32 位中央处理器, 大大提高了处理能力, 主频可以工作在150M Hz (时钟周期可达 6. 67ns) ,其性能远远优于当前广泛使用的C24 X 系列产品.TM S320 F2812 既具有数字信号处理能力,又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能,特别适用于有大量数据处理的测控场合,如工业自动化控制,电力电子技术应用,智能化仪表及电机.马达伺服系统等[ 2 - 3 ].它的主要特点如下:1) 采用高性能的静态CMOS 技术,主频可以工作在150M Hz (时钟周期可达6. 67ns) .2) 高性能的32 位中央处理器,可以进行16位×16 位以及32 位×32 位的乘法累加操作.3) 片内大容量存储器,128 K ×16bit 的Fla sh和18 K ×16bit 的数据/ 程序存储器.4)高速外设接口,最多可扩展1M ×16bit 存储器.5) 3 个32 bit CPU 定时器.6) 具有12 bit 的ADC ,流水线变换时间最小60ns ,单变换200ns.7) 改进的eCAN2 . 0B 接口模块.8) 多种串行通信接口(2 个U A R T 、1 个SP I及1 个MCBSP) .9) 高性能低功耗, 采用1. 8V 内核电压和3. 3V外围接口电压. (2)、SED1335 控制器AT2320240Q 型液晶显示屏是由台北晶采光电科技股份有限公司生产的一款内嵌SED1335 控制器的液晶显示屏,它由320 ×240 点阵构成,具有高分辨率(点型为0. 225mm ×0. 225mm) 、接口方便(5V 或 3. 3V) 、设计简便(内嵌控制器) 、功耗低、价格便宜等优点,常常用于各种便携式设备显示前端以及日用家电显示模块中. 320 ×240 点阵的显示屏具有多种扩展功能供用户选择,大大方便了用户,提高了系统的集成度与实用性.SED1335 控制器是由日本EPSON 公司生产的一款液晶显示屏控制器,与同类产品相比,功能最强. 其主要特点有:1) 有较强功能的I/ O 缓冲器.2) 指令功能丰富.3) 4 位数据并行发送.4) 图形和文本方式混合显示.SED1335 硬件结构可分成MPU 接口部、内部控制部和驱动LCM 的驱动部. 接口部主要由输入指令缓冲器、数据输入缓冲器和标志寄存器组成,并设置了适配8080 系列和6800 系列MPU 的2 种操作时序电路, 通过引脚的电平设置, 可选择二者之一[ 4 ].控制部是SED1335 的核心, 它由振荡器、功能逻辑电路、显示RAM 管理电路、字符库及其管理电路以及时序脉冲发生器组成. 驱动部具有各显示区的合成显示能力、传输数据的组织功能及产生液晶显示模块所需的时序.SED1335 的软件功能非常强,共有14 条指令,且多数指令都带有若干参数,参数值由使用者根据所控制的液晶显示模块的特性和显示的内容需要而设置[ 4 ] . DSP 或单片机可以随时访问SED1335而不需要判别其当前的工作状态, SED1335 及时地把DSP 送来的指令代码和参数或显示数据到位,或把显示数据送到系统的数据总线供DSP 读取. DSP 访问SED1335 时,首先将指令代码写入指令缓冲器( A = 1) ,随后将该指令所需参数按顺序通过数据输入缓冲器( A = 0) 写入相应的功能寄存器内. SED1335 指令代码既可设置功能位,又是参数寄存器的选通码. 除了SL EEPIN 指令、CSRDIR指令、CSRR 指令和MREAD 指令外,所有的指令执行都在其参数的输入完成后进行.(3)、DSP 与液晶显示屏硬件接口的设计TM S320 F2812 有2 种访问液晶显示模块的方式: 总线方式和I/ O 口方式. 总线方式即采用DSP 的数据总线直接与液晶显示模块的数据口连接; I/ O 口方式则是通过DSP 的I/ O 接口与液晶显示模块的数据口相连,由程序控制接口产生相应的控制时序,实现对液晶显示模块的控制. 由于该款液晶显示屏内嵌了SED1335 控制器,并且将接口电路直接引出,因此采用总线方式只需考虑DSP 同接口电路间的连接即可,同时使整体设计大大简化. DSP 与该液晶显示屏硬件接口设计的功能框图如图 1 所示,对于液晶显示屏的数据接口,因为DSP 与液晶显示屏均由 3. 3V 供电,可以直接将二者用数据线相连,这样DSP 中的数据直接送入控制器的缓存中以便显示;DSP 的读写信号分别和显示模块的读写信号相连;DSP 的复位信号和显示模块的复位信号相连;外扩一片64 K 316位的CY7C1021BV 用来提高数据显示快速性, 考虑到TM S320 F2812 芯片具有高达1Mbit 的外扩空间,我们采用存储器兼容设计,这样可以根据需要安装所需要的存储器. 液晶对于DSP 来说属于较慢I/ O 设备. DSP 指令执行速度很快,液晶则属于慢速外设,两者直接接口速度不匹配. 如果要充分发挥DSP 的速度优势,要想准确无误地操作液晶,只利用软件控制尚不能很好协调接口时序,所以在二者之间我们设计了硬件等待电路. 该电路是通过CPLD 芯片EPM3128来实现的. 在DSP 系统中,采用CPLD 芯片设计外围接口电路主要是由于硬件设计简单,仅仅通过一片EPM3128S 就可以实现DSP 所有的外围接口电路以及等待时序的插入,使DSP 系统达到小型化、集成化和高可靠性.图1DSP 与液晶显示屏硬件接口设计的功能框图2 DSP 控制液晶显示屏的软件(1)、初始化SED1335 软件设计液晶显示屏的初始化是通过向液晶控制器SED1335 送入一系列指令代码及相应的指令参数, 以完成液晶模块的参数(如液晶的行数、列数、扫描频率、光标的位置等) 以及显示方式等一系列过程的初始化. 初始化的作用是根据L CD 的结构对LCD 模块进行参数设置,因为参数设置是根据LCD 模块的结构来决定的,所以对于同一类LCD 模块的参数设置基本上大同小异. 下面给出本系统中SYSTEM SET 和SCROLL 参数: SYS2TEM SET 指令是软件初始化指令,有8 个参数;SCROLL 指令用来设置显示RAM区的起始地址及所占的显示行数,有10 个参数. 这两条指令参数设定值为: SYSTEM SET : 0 X30 , 0 X87 ,0 X87 ,0 X28 , 0 X42 , 0 Xf0 , 0 X28 , 0 X00 ; SCROLL :0 X00 , 0 X00 , 0 Xf0 , 0 X81 , 0 X25 , 0 Xf0 , 0 X00 ,0 X4b0 ,0 X80 ,0 X70 .液晶模块初始化设计的流程图如图 2 所示.图2液晶屏初始化程序流程图(2)、DSP 控制液晶显示的软件设计SED1335 可显示文本、图形和字符. 显示特性有些区别,但是实质上是一样的,都是对LCD 屏上特定的区域写入相关的数据,这些数据都是以数组的形式存在程序中. 液晶初始化完成之后,再在液晶屏上相应位置显示汉字或图像就非常容易了. 以显示汉字为例:首先通过字模软件提取所要显示汉字的点阵数据,保存在DSP 特定的数据空间;然后计算出液晶屏上要显示汉字的位置所对应的SED1335 显示RAM 区的地址,通过CSRW 命令将地址写入光标地址寄存器; 最后将汉字点阵数据通过MWRITE 写入SED1335 显示存储器RAM ,液晶屏上将会在相应位置显示所要显示的汉字. 液晶屏显示的程序的流程图如图 3 所示,这一显示过程可以编写成子程序,调用方便,易于操作.图 3 流程图用TI 公司的TM S320 F2812 来控制LCD模块的方法及实现,介绍了二者的硬件组成和接口设计以及如何通过软件在LCD屏上显示汉字、图形和字符等方面的应用. 上文提出的基于TM S320 F2812 控制的液晶显示屏,作为电子万能材料试验机显示前端已经在实际的应用中取得成功. 该系统具有成本低、硬件简单、运行稳定可靠、传输速度快、开发周期短的优点,适用于短距离无线传输和数据采集领域,特别是在智能家电等设备上有着广泛的应用前景.四、结论正是由于DSP的种种优点，将使得它在今后许多领域都将发挥重大的作用。