基于dsp正弦信号发生器设计

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1、基于DSP正弦信号发生器设计摘要：提出了一种基于TMS320C5402实现正弦信号发生器的设计原理与方法，介绍了所设计的正弦信号发生器硬件电路结构和软件程序流程图。结合DSP硬件特性，通过使用泰勒级数展开法得到设定参数的正弦波形输出，达到设计目的。该信号发生器弥补了通常信号发生器模式固定，波形不可编程的缺点，其具有实时性强，波形精度高，可方便调节频率和幅度、稳定性好等优点。关键词：数字信号处理器；信号发生器；多通道缓冲串行口；独立键盘   随着计算机技术的飞速发展，对信号发生器波形的要求越来越高。目前，常用信号发生

2、器大部分是由模拟电路构成，当这种模拟信号发生器用于低频输出时，由于需要较大的RC值，导致参数准确度难以保证，且造成体积和功耗偏大，而数字式波形发生器，因其输出幅值稳定、输出频率连续可调的优点，已逐渐取代了模拟电路信号发生器。由于其运算速度高，系统集成度强的优势，可以设计基于DSP的正弦信号发生器，该发生器实时性强、可扩展性好、波形精度高、可调节频率和幅度、稳定性好、用途广泛，各方面均优于模拟信号发生器和数字信号发生器。因此，本文提出了一种基于TMS320C5402的正弦信号发生器的设计方法。1系统硬件设计1．1系统

3、硬件框图   该正弦信号发生器的硬件结构框图如图1所示，主要由TMS320C5402芯片，D／A转换器，独立键盘等几部分组成。1．2TMS320C5402简介   TMS320C5402芯片采用先进的修正哈佛结构，片内有8条总线、在片存储器和在片外围电路等硬件，同时还有高度专业化的指令系统，具有功耗小、高度并行等优点。此外，其支持C语言和汇编语言混合编程，高效的流水线操作和灵活的寻址方式使其适合高速实时信号处理。1．3数模转换部分设计   McBSP(Multi-channelBufferedSerial)即多通道

4、缓冲串口，包括一个数据通道和一个控制通道。数据通道通过DX引脚发送数据、DR引脚接收数据。控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号的产生、对这些信号的控制以及多通路的选择等。此外还负责产生中断信号送往CPU，产生同步事件信号通知DMA控制器。控制信息则是通过控制通道以时钟和帧同步信号的形式传送。   数模转换芯片采用TLC320AD50C，其是TI公司出品的一块将A／D和D／A转换功能集成在一起的接口芯片，采用∑-△技术在低系统成本下实现高精度的A／D和D／A转换。该芯片由一对16bit同步串行转换通道组成

5、，在A／D之后有一个抽取滤波器，在D／A之前有一个插值滤波器。   TLC320AD50C可以与TMS320C5402DSP的McBSP无缝串行连接进行数据采集、存储和处理。SCLK输出时钟，M／S主从模式选择(H为高电平，为主机模式)，DIN串行输入，DOUT串行输出，FS帧同步信号输出，对应DSP的各相应引脚。McBSP和D／A芯片的硬件电路连接如图2所示。1．4独立键盘的设计   本信号发生器采用独立键盘作为人机接口部分，即各个按键相互独立，按下相应的按键，就能输出对应幅度和频率的正弦波。   图3所示为中断

6、方式工作的独立式键盘的连接图，每个按键各接一根I／O接口线，每根I／O接口线上的按键都不影响其它的I／O接口线。因此，可以通过检测I／O的电平状态判断出哪个键按下。这4个独立按键分别接HD0～HD3口，并且使用4个220Ω的上拉电阻接Vcc。   当没有按下键时，对应的I／O接口线输入为高电平，当按下键时，对应的I／O接口线输入为低电平，则请求中断INT1。而在读键时，每一个键的状态通过读入键值的高低电平来反应。在中断服务程序中通过执行判键程序，判断是哪个键按下，从而设置对应的幅度和频率，执行产生正弦波形的程序。 

7、  独立式键盘的电路配置灵活、软件简单。但每个按键要占用1根I／O接口线，在按键较多时，I／O接口线浪费较大。故在按键数量不多时采用这种方法，本系统采用4个独立按键，而DSP芯片有足够的I／O接口可供使用，设计时可以充分利用这一特点来连接硬件，至于对按键时抖动的消除可在软件中完成。使用中断，可提高CPU的效率，实现资源共享和并行处理，同时也可以在芯片运行过程中对突发故障做出及时发现和处理。2系统软件设计2．1正弦波形产生原理   常见产生正弦波的方法有6种：(1)采样回放法；(2)实时计算法；(3)查表法；(4)查

8、表结合插值法；(5)数值迭代法；(6)泰勒级数展开法。   采样回放法容易实现，但系统的扩展性差，且并没有充分利用DSP的数据计算处理能力。实时计算法需要花费较多时间，只能产生较低频率的正弦波，而且存在计算精度与计算时间的矛盾。查表法的精度受表的大小影响较大，表越大精度越高，但是存储量也越大。查表结合插值法亦称混合法，用它产生的正弦波达不到理想的精度。数值迭