基于ADSP-BF561的控制信號(hào)處理系統(tǒng)

在某控制信號(hào)處理系統(tǒng)中，選用ADSP-BF561作為主控機(jī)，外接鍵盤(pán)，LCD顯示屏，標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等，通過(guò)DSP編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)功能模塊的控制，同時(shí)產(chǎn)生多路的數(shù)字IO信號(hào)。該控制系統(tǒng)還包括電源、時(shí)鐘、CPLD、FLASH，JTAG調(diào)試器、復(fù)位電路等基本組成部分，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1基于ADSP-BF561的控制信號(hào)處理系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)電源模塊選用TPS54350來(lái)實(shí)現(xiàn)，外圍電路不同的RC值，可以構(gòu)成不同的輸出電壓，這里需要產(chǎn)生的是5V、3.3V、1.25V三種電壓。時(shí)鐘電路由48MHz的晶振電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其輸出作為DSP的外圍時(shí)鐘和CPLD的時(shí)鐘。FLASH用于存儲(chǔ)用戶(hù)的應(yīng)用程序，JTAG調(diào)試口在DSP電路設(shè)計(jì)中也是必不可少的。后面對(duì)各個(gè)部分一一介紹，特別是對(duì)復(fù)位電路，數(shù)字IO信號(hào)的產(chǎn)生，以及RS232接口進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1.　鍵盤(pán)

鍵盤(pán)選用的是44的掃描鍵盤(pán)，如圖1所示，由Blackfin的GPIO接口PF5～PF12來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，KEY_GP3～KEY_GP0為行線輸入端，初始化為帶上拉電阻的輸入口，中斷使能（下降沿觸發(fā)）；KEY_GP7～KEY_GP4為列線輸出端，初始化為輸出低電平。鍵盤(pán)掃描方法同常規(guī)的掃描鍵盤(pán)方法相同。


圖1掃描鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

2.LCD顯示屏

LCD顯示屏采用320x240的LCD液晶模塊。320x240液晶模塊配用sed1335驅(qū)動(dòng)接口板，sed1335驅(qū)動(dòng)接口板上配用32K的RAM。LCD除了讀寫(xiě)信號(hào)線由Blackfin的讀寫(xiě)信號(hào)來(lái)控制以外，8位數(shù)據(jù)線由Blackfin的低8位數(shù)據(jù)線鎖存輸出，以及其使能信號(hào)由Blackfin的AMS3控制，LCD地址分配為0x2C000000。電路連接如圖2所示。在對(duì)LCD進(jìn)行控制時(shí)，除了要建立在LCD上顯示的漢字和英文的字庫(kù)以外，還要編寫(xiě)對(duì)sed1335的底層驅(qū)動(dòng)程序。這可以在LCD自帶的驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上，進(jìn)行代碼移植，把它改寫(xiě)成適合BF561的DSP程序。


圖2LCD連接示意圖

3.實(shí)時(shí)時(shí)鐘

控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘選用了芯片DS1337來(lái)實(shí)現(xiàn)。DS1337是一個(gè)低功耗的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它有24h/12h制兩種模式，它可以輸出年、月、日、分、時(shí)、秒的形式。它采用I2C協(xié)議，Blackfin的PF0和PF1作為I2C的CLK和DATA，而PF3作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘的中斷FLAG,其電路連接示意圖如圖3所示。


圖3實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路連接示意圖

4.復(fù)位電路

為了保證DSP在上電或按下復(fù)位鍵時(shí)能可靠的復(fù)位，一般加一個(gè)復(fù)位延時(shí)電路，選用MAX708S來(lái)完成，如圖4所示。




圖4復(fù)位電路

在上電過(guò)程中，RESET信號(hào)會(huì)在VCC達(dá)到穩(wěn)定電壓后的一段時(shí)間內(nèi)(約200ms)保持為高，然后再變低。信號(hào)為RESET的“NOT”，即會(huì)相對(duì)VCC延時(shí)一段時(shí)間后再變高，如圖5所示。這樣，在DSP的各電源電壓已穩(wěn)定的情況下，DSP的復(fù)位信號(hào)仍為低有效，就可以保證DSP的正常復(fù)位。

圖5上電過(guò)程中的信號(hào)

在上電以后，如果手動(dòng)按下開(kāi)關(guān)，使得MR上的信號(hào)由高→低→高，產(chǎn)生一個(gè)低脈沖，這時(shí)，管腳上也會(huì)輸出一個(gè)低脈沖，只是其低電平持續(xù)的時(shí)間比MR上低電平的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)200ms左右，以保證DSP的復(fù)位可靠完成，如圖6所示。


圖6手動(dòng)復(fù)位時(shí)的信號(hào)

5.數(shù)字IO信號(hào)的產(chǎn)生

在該控制系統(tǒng)中，要求產(chǎn)生8路數(shù)字IO信號(hào)。如果把這8路數(shù)字IO信號(hào)看成一個(gè)8bit的數(shù)，則需產(chǎn)生一個(gè)有限長(zhǎng)度的非方波的編碼信號(hào)，如下圖所示。在T0時(shí)刻需要產(chǎn)生的數(shù)字IO信號(hào)為STAT0，比如說(shuō)10010101；在在T1時(shí)刻需要產(chǎn)生STAT1，…，在Tn時(shí)刻需要產(chǎn)生STATn，而且T0可能不等于T1或Tn，STAT的狀態(tài)也各不相同。


圖7　數(shù)字IO信號(hào)的狀態(tài)

這里選用BF561的看門(mén)狗定時(shí)器(WatchdogTimer)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在看門(mén)狗定時(shí)器的操作中，先將計(jì)數(shù)值寫(xiě)入寄存器WDOG_CNT中，然后看門(mén)狗定時(shí)器自動(dòng)將WDOG_CNT的值寫(xiě)入寄存器WDOG_STAT。接著通過(guò)寄存器WDOG_CTL使能WatchdogTimer，看門(mén)狗定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，逐次減小WDOG_STAT的值，直至為0，這時(shí)預(yù)先編寫(xiě)的程序事件就會(huì)發(fā)生。要想輸出一個(gè)8bit的數(shù)據(jù)，只需往某地址單元寫(xiě)數(shù)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線就會(huì)寫(xiě)出該數(shù)據(jù)。為了把該數(shù)據(jù)保持一段時(shí)間(Tx的長(zhǎng)度)，還需使用鎖存器將該數(shù)據(jù)鎖住。所以在BF561的DSP程序中先定義了數(shù)字IO信號(hào)對(duì)應(yīng)的中斷事件，且中斷優(yōu)先級(jí)較高，這是為了保證定時(shí)的精確度，防止別的事件干擾。

register_handler(ik_ivg9,DIO_WDOGA_ISR);

然后在中斷事件里，把當(dāng)前要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寫(xiě)到某地址單元上，然后使能WatchdogTimer，再將定時(shí)器的值寫(xiě)入WDOG_CNT中。定時(shí)器的計(jì)數(shù)是以sclk為基準(zhǔn)的，程序代碼如下：

*pDIO_Data_Port=codes;

*pWDOGA_CTL=DISABLE_WDOG;

*pWDOGA_CTL|=WDOG_EXPIRED_BIT;

*pWDOGA_CNT=times;

*pWDOGA_CTL=ENABLE_GPI;

codes和times就是當(dāng)前要產(chǎn)生的數(shù)字IO的編碼和長(zhǎng)度。由于是一系列編碼，可以用數(shù)組索引的形式，將當(dāng)前的值寫(xiě)入。而我們事先定義DIO_Data_Port的地址為0x24000000，這對(duì)應(yīng)BF561的AMS1的地址空間，所以用AMS1作為鎖存器的使能信號(hào)，將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)通過(guò)鎖存器以后再輸出，如下圖所示


圖8數(shù)字IO的鎖存器

6．標(biāo)準(zhǔn)RS232接口

為了讓控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳遞，系統(tǒng)采用MAX3232芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖9所示：

圖9BF561與計(jì)算機(jī)之間的串口通信框圖

BF561的UART遵循異步串行通信協(xié)議，包括：5－8個(gè)數(shù)據(jù)位；1、11/2、2個(gè)停止位；有/無(wú)奇偶檢驗(yàn)。而波特率滿(mǎn)足


其中，SCLK是DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，Divisor的值介于1～65536，可以由timer寄存器相應(yīng)的值得到，滿(mǎn)足關(guān)系式


在BF561的初始化設(shè)置中，將UART設(shè)為8bit數(shù)據(jù)模式，同時(shí)將Timer2設(shè)置為WDTH_CAP模式，用Timer2去捕獲串口的數(shù)據(jù)變化率，而Timer2位于TMRS8寄存器里，程序初始化代碼如下：

*pUART_LCR=WLS(8);

*pUART_MCR=LOOP_ENA;

*pTMRS8_DISABLE=TIMDIS2;

*pTMRS8_STATUS=TRUN2|TOVL_ERR2|TIMIL2;

*pTIMER2_CONFIG=TIN_SEL|IRQ_ENA|PERIOD_CNT|WDTH_CAP;

*pTMRS8_ENABLE=TIMEN2;

*pUART_GCTL=UCEN;

在程序一開(kāi)始，就會(huì)按照初始化設(shè)置進(jìn)行自動(dòng)波特率檢測(cè)。當(dāng)有字符輸入時(shí)，timer會(huì)測(cè)量連續(xù)2次下降沿的寬度，并返回到timer所對(duì)應(yīng)的period寄存器里。比如說(shuō)，如果發(fā)送”@”(0x40h)作為自動(dòng)波特率檢測(cè)，發(fā)送時(shí)包括起始位，總共為8bit，如圖10所示。


圖10自動(dòng)波特率檢測(cè)字符”@”(0x40h)

此處period的大小如上圖所示，捕獲的UARTbits為8位，所以得到


再根據(jù)波特率的公式，就可以求得波特率的大小。此段程序代碼如下：

Period=*pTIMER2_PERIOD;//返回period的值

Divisor=Period>>7;//右移7bit就相當(dāng)于除以168

BaudRate=SYSCLK/16/divisor;//得到波特率


結(jié)論

整個(gè)控制系統(tǒng)是以LCD顯示的界面為基礎(chǔ)，按提示進(jìn)行相應(yīng)的鍵盤(pán)操作。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)各部分工作正常，無(wú)相互干擾現(xiàn)象。實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)精確，可以達(dá)到秒級(jí)。數(shù)字IO輸出的波形編碼無(wú)亂碼，定時(shí)精度可達(dá)毫秒級(jí)。RS232接口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，以高達(dá)115200bit/s的波特率傳輸，誤碼率小于5%。該控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某雷達(dá)系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)。