基于TMS320VC5402的LED显示系统设计.docx

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基于TMS320VC5402的LED显示系统设计

信息工程学院

课程设计报告书

题目:

基于TMS320VC5402勺LED显示系统设计

专业：

电气工程及其自动化

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

2010年9月25日

信息工程学院课程设计任务书

学号

电气工程及其自学生姓名专业（班级）电气工程及其曰

动化

设计题目

基于TMS320VC540的LED显示系统设计存储器电路

设计技术参数

芯片：

TMS320VC5402

工作电压：

3.3V,1.8V可耐5V输入,输出电压：

3.3V

米用8位并行EPROIMI导方式

外部提供5V电源

设计要求

（1）绘制系统框图（VISIO），米用C5402+单片机方案；

（2）包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAG接口设计等，用Protel软件绘制原理图和PCB图；

（3）实现DSP与PC通信、DSP与单片机通信；

（4）给出程序流程图，编写部分程序；

（5）参考文献、论文格式规范。

工作量

5000至8000字

工作计划

一个月的设计时间，前十天了解实验内容，搜索信息，学习相关知识；再十天着手做设计，熟练protel软件和visio，进一步学习设计相关的知识；后十天将所做设计进行整理，修改，查漏补缺。

参考资料

[1].戴明桢，周建江.TMS320C54XDXP吉构、原理及应用

[2].张辛，魏金成，基于TMS320C54X勺接口技术与研究[J]

[3].李哲英，骆丽，刘元盛.DSP基础理论与应用技术

[4].那彦.电子及通信专业毕业设计宝典

[5].柯建伟DSP主机接口和PC机并行接口的接口电路的设计⑹.王念旭DSP基础与应用系统设计

指导教师签字教研室主任签字

2010年9月25日

信息工程学院课程设计成绩评定表

学生姓名：

学号：

专业（班级）：

电气工程

课程设计题目：

基于TMS320VC54C的LED显示系统设计

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年月日摘要：

文章介绍了一种以TMS320VC540QSP为控制核心的LED显示屏设计方案，采用DSP和单片机分别处理显示效果和显示刷新,使用DSPHPI接口实现的与PC主机快速并行通讯,其显示效果灵活多样、数据传输速度快、显示刷新率高，已成功的应用于实践中。

要解决好

LED显示屏与pc机的通信问题，传统菜用单片机下位机控制显示屏。

由于单片机时钟频率较

低，处理能力有限无法满足大量数据的处理要求。

关键词：

TMS320C54xLED显示DSPHPI

Abstract:

ThischapterintroducesaLEDscreendesign.ThecoreofthiscontrolsystemisTMS320VC5402DSP,whichhasanexcelleneeprocessingperformance.ThisdesignusedoubleportsRAMtocommunicatewithMCU,andusetheDSP'sHPIinterfacetocommunicatewithPC.Thisdesignhadbeenusedinpracticewithinflexibledisplayeffectandhightransfers

speed.ToresolvetheproblemofthecommunicationofLEDdisplaywiththepcmachine,traditionaldisheswiththelowerpositioncontroltheMCUdisplay.AstheMCUclockfrequencyislow,thelimitedprocessing

capacitycannotmeetwithlargeamountsofdataprocessingrequirements.

Keywords:

TMS320C54xLEDscreenDSPHPI

错误！

未定义书签错误！

未定义书签

1引言

2硬件系统结构

2.1系统总体结构

2.2DSP与单片机的通讯

2.3系统总体结构

3软件设计

4详细设计

4.1电源设计

4.2复位电路设计

4.3时钟电路设计

4.4JTAG接口设计

5总结

参考文献

1引言

对较大尺寸LED显示系统来说，由于数据量大，设计时有几个关键的因素需要很好的解决：

显示刷新速度，刷新速度跟不上，会造成画面晃动和闪烁；为了取得较好的显示效

果丄ED显示屏的显示方式要多样和灵活，要能根据需要采取不同的显示效果。

要解决好LED显示屏与PC机的通信问题，传统设计有两种方案：

采用单片机作下位机控制显示屏，采用PC传送显示数据至下位机中，由于单片机的时钟频率较低，处理能力有限，无法满足大量数据处理需要，如采用多片单片机方案，则电路复杂，成本高；用PC机直接经专用扩展卡驱动LED屏，显示数据的处理和效果由PC机通过软件来解决，但这种方案1-5

显示屏不能脱机工作。

本文提出了一种采用TI公司TMS320VC5402DS作为主控芯片的LED显示屏解决方案，较好地解决了以上问题，电路结构简单，采用高速DSP完成图像显示效果处理，显示方式和效果灵活多样，用一片单片机完成显示刷新，显示刷新率高，采用DSP的HPI接口与PC通讯，其数据传输速率高丄ED屏能脱机。

2硬件系统结构

2.1系统总体结构

下图所示为LED显示系统组成框图，采用TMS32OVC5402DS作为电路的控制核心，SRAM是DSP的扩展数据存储器，FLASHROM存储DSP的程序和保存显示数据，实现掉电显示数

据保存。

TMS32OVC5402DS通过主机通信端口HPI与PC机并口通讯，完成数据存储、动画处理、循环显示等功能，PC机仅完成画面数据的形成和传送，之后便可关机。

LED显示屏硬件系统组成框图

单片机89C51与相应的行列驱动电路，构成LED屏扫描显示电路，完成显示画面的刷

新。

DSP与单片机之间的通讯由双端口RAMIDT7134来完成。

工作过程：

PC机通过并行接口与DSP的HPI端口通讯，将所需要显示的图像或文字数据发送到DSP中，DSP将显示信息存储到FLASHROM中,并进行动画、循环显示等显示效果处理，将所要显示的当前帧图像送至双端口RAM中，由89C51单片机从双端口RAM中读出

显示内容，经显示驱动电路驱动LED屏显示。

2.2DSP与单片机的通讯

在此显示系统中DSP与单片机并行工作，相互不影响DSP与单片机之间通讯采用了IDT

公司的双端口RAM芯片IDT7134来完成通讯。

IDT7134是一种高速4K*8bitCMOS双端口静态RAM它提供了两个带有自身控制、地址和I/O引脚的独立端口，可独立地读写存储器中的

任何单元。

其一个端口的使用和普通静态RAM基本相同。

DSP与单片机通讯电路原理图，TMS32OVC5402DS与IDT7134的左端口相连接！

IDT7134

作为DSP扩展数据存储器！

其地址为4000H-4FFFH与IDT7134的右端口相连接，IDT7134作为单片机扩展数据存储器！

其地址为0000H-0FFFH和单片机可以同时对IDT7134的任一单元进行读写。

LED屏工作时DSP将处理好的当前帧数据写入双端口RAM中，单片机按扫描

次序，从双端口RAM中读出相应单元数据，经显示驱动电路输出显示。

2.3显示刷新电路

显示刷新电路由89C51单片机担任，为保证较高的显示刷新速率，外接24MHz晶振。

显示驱动芯片采用TI公司的TLC5921,TLC5921是16位移位寄存器，串入并出，带锁存、使能和恒流驱动功能。

多片TLC5921串联，构成列驱动电路。

显示数据由89C51通过串口送至

TLC5921中。

单片机外接24MHz晶振时，其单周期指令执行时间是500ns显示屏采用1/16

动态扫描，发光二极管亮灭显示占空比可用软件调节，以选取合适亮度！

提高发光二极管的使

用寿命。

我们制作的双色显示屏，共24576个像素！

面积约1平方米每屏3072个字节画

面数据，刷新一遍共需执行27648条指令，刷新时间为13.8ns，每秒约刷新画面72次，

可见其刷新速度很高。

3软件设计

整个系统的软件包括3个部分：

DSP程序、单片机程序、PC机上的用户操作界面。

用户操作界面程序采用UC开发，主要提供显示内容输入（文字或图像）、显示方式控制、显示屏亮度控制等功能：

单片机程序完成显示扫描功能。

下面主要介绍：

DSP的软件设计。

TMS32OVC5402DS是整个显示屏的控制核心，它主要完成下述功能：

与PC主机通讯,

画面数据的接收和存储；屏幕画面的动态处理和各屏画面的循环显示；画面停留时间和移动速度的控制；其主程序流程图如图所示。

DSP主程序流程图

显示数据的接收采用中断方式实现，即HPI通讯过程中产生中断，将接收的数据存

入FLASH中。

画面的实时动态处理即显示方式以子程序方式编写，有多少种显示方式即有多

少个显示子程序。

显示方式具体有画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁、直显等十几种显示方式，产生当前帧显示数据送至双端口RAM中。

TMS32OVC5402DS有快速的指令周期，优化

的乘法等运算指令，其主频心问题有权重函数的形式及参数估计、权重函数的心理学依据、权重函数的引出方法等。

价值函数和权重函数的组合规则及影响研究，这方面的研究已经得

到部分学者的重视。

这些方面的研究成果非常的丰富，使得我们对个人决策过程的认识又

向前推进了不少，也使得前景理论的描述力不断的提高，应用范围不断的扩大。

当然，对前景理论的研究也有一些不尽人意的地方：

一是作为一个描述性的模型，前景

理论具有描述性模型共有的缺点，和规范性模型具有严格数学推导的模型相比，它缺乏严格

的理论和数学推导，只能对人们的行为进行描述，因此前景理论的研究也只能使其描述性越来越好，换句话说它只是说明了人们会怎样做，而没有告诉人们应该怎样做。

二是目前关于

概率转换函数的研究非常多，但是却存在很多问题：

研究所得的结论各不相同，有些甚至是

相互矛盾的，这可能是由于大家各自的研究结论都是从自己的实验得来，而实验原理，实验

的设计，实验参加者的选择都将影响到实验的结果，因此关于实验的规范化还有待研究。

到

目前为止，各学者所提出的概率转换函数和价值函数的函数形式以及估计所得的参数并没有充足的解释力，这严重的阻碍了前景理论的应用，因此，提出更符合实际的概率转换函数和

价值函数也是当前研究的一项重要课题。

在价值函数和概率转换函数的相互作用和影响方

面，目前还没有研究的定论。

前景理论中关于价值函数和权重函数的很多特性受到了不同程度的挑战，这里包括价值函数的形状（收益区域的凹性和损失区域的凸性）、权重函数的次

可加性和次比率性，面对这些挑战，前景理论该做如何的修正。

三是前景理论的应用研究，尤其在我国的应用研究还不足，前景理论作为风险下决策的描述性模型，其应用价值非常大，

应用范围也非常广，而目前的应用研究主要集中在金融市场上，因此应用范围方面还有待

拓展。

因此，为了充分正确地认识个人决策的过程并完善前景理论！

以解释现有的现象并进一

步的为某些政策措施的制定提供科学的理论依据以及指导人们的决策!

我们还需要对前景理

论的方方面面进行更深入更细致的研究。

4详细设计

1电源电路设计

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,10电压3.3V.本文采用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（3.3V1.8V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。

片自带电源监控及复位管功能，可以方便地实现电源及复位电路设计。

除了可以稳定输出3.3V电压外，同时具有

复位功能；TPS767D318复位脚与DSP复位脚相连接，当电源电路出现波动时，其复位脚可以输出200ms的复位信号，保证DSP芯片复位•

IC2

_—J_R1A16

_J_250KI

CAP

2.时钟电路设计

利用DSPs芯片内部提供的晶振电路，在DSPs芯片的X1和X2/CLKIN之间连接一晶体可启动振荡器。

此处，可以连接一个10MHz的晶振，构成5402的时钟电路，如图4所示。

rN-E330VC54O2E£P

—■—V

ICrystal

3.复位电路设计

3.3V

10uF

4.JTAG接口设计

JTAG是基于IEEE1149.1标准的一种边界扫描测试方式。

TI公司为其大多数的DSPs产品都提供了JTAG端口支持,5402也不例外。

结合配套的仿真软件

可访问DSPs的所有资源，包括片内寄存器及所有的存储器，从而提供了一个实时的硬件仿真与调试环境，便于开发人员进行系统软件调试。

除上述电路接口外,要使系统板正常地工作，还必须配置跳线和接插座等部分。

其中：

电源模块接出一个插座，以便于外部电压输入；音频编解码部分需安装话筒和扬声器；USB芯片要连接到USB接口插件，以实现与主机的交互。

实用起见，所有这些插件均设置在电路板边界部分。

最后,对于系统中一些难以事先决定的设置引脚附近，放置上位/下拉电阻，为以后的电路更改或扩展提供方便。

10K

TMS

TDI

TDO

EMU0

JP1

各

亍

io*

121-

LIL

14*

JTAG

C18

卄

10-*

;

EMU1

TRST

5总结

此次研制的LED显示系统仅用了一片DSP和一片单片机作为主控芯片，硬件结构简单、能脱机运行、扫描速度高，掉电情况下能保存画面数据，在设计方案上有独到之处。

长期运

行结果表，其设计方案是成功的。

通过这次实验，我获益匪浅。

这次实验让我加深了对TMS32OVC5402DS原理及其应用

的了解，也巩固了单片机课程所学的知识。

最重要的是让我知道了理论与实际的差别，知道

了理论与实际之间的联系，怎样将理论运用于实际问题中，达到了学习这门课程的真正目的。

当然通过这次的课程设计我认识到了自己的不足之处，就是理论知识很欠缺，动手能力亟待

增强，如protel软件，visio等的应用不熟练，让我明白了学习工科实际操作的重要性！

这次设计的完成虽说艰难，耗时长，但也值得，至少学到了些以后工作中可能会用到的很多东

西！

总的来说，这次课程设计确实学到很多，而且也锻炼了我遇到问题解决问题的勇气和能

力，以及遇到挫折不达目的不罢休的韧性，这在以后的工作与学习中将会非常重要，在以后

的学习中我会尽量弥补自己本身的不足，使自己毕业后能成为社会用的上的人才。

参考文献

[1].戴明桢，周建江.TMS320C54XDXFP吉构、原理及应用

[2].张辛，魏金成，基于TMS320C54X勺接口技术与研究[J]

[3].李哲英，骆丽，刘元盛.DSP基础理论与应用技术

[4].那彦.电子及通信专业毕业设计宝典

⑸•柯建伟DSP主机接口和PC机并行接口的接口电路的设计

[6].王念旭DSP基础与应用系统设计

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