一種用于教學(xué)的dsp數(shù)字信號處理實驗箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，主要是涉及一種用于教學(xué)的DSP數(shù)字信號處理實驗箱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子科技的快速發(fā)展，DSP芯片即數(shù)字信號處理器，以其速度快，精度高，穩(wěn)定性高，接口和集成方便等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用到生活的各個領(lǐng)域。目前還沒有采用DSP芯片結(jié)合大量常用模塊進(jìn)行實驗的教學(xué)實驗箱，另外隨著DSP在各個領(lǐng)域的廣泛使用，迫切的需要通過改進(jìn)實驗教學(xué)設(shè)備和教學(xué)方法，來逐步加深學(xué)生對DSP的認(rèn)識，提高學(xué)生DSP應(yīng)用能力。為解決以上問題，設(shè)計了本實用新型一種DSP數(shù)字信號處理實驗箱。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種DSP應(yīng)用實驗箱，使其能夠讓學(xué)生了解并掌握DSP芯片的基本開發(fā)技術(shù)，通過實驗箱豐富的外設(shè)模塊，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力；
[0004]為解決以上問題，本實用新型一種DSP數(shù)字信號處理實驗箱，包括電源部分、主控部分和擴(kuò)展部分，主控部分和擴(kuò)展部分由電源部分供電，其中，所述電源部分能夠提供3.3V,2.5V、5V、12V的直流電源輸出；
[0005]所述主控部分包括主控模塊和DSP下載器模塊，主控模塊含DSP主控芯片和復(fù)位電路，所述復(fù)位電路和DSP下載器分別和所述DSP主控芯片連接；所述主控部分包括DSP主控芯片、復(fù)位電路以及DSP下載器，所述復(fù)位電路和DSP下載器分別和所述主控芯片連接；
[0006]所述擴(kuò)展部分包括USB2.0OTG模塊、音頻AD/DA模塊、語音AD/DA模塊、串行接口模塊、以太網(wǎng)卡模塊、HP1-PC模塊、雙CPLD模塊、信號發(fā)生模塊(2個)、揚聲器模塊、信號疊加模塊、GP1模塊、LED模塊、IXD模塊、4*4鍵盤模塊；
[0007]所述USB2.0OTG模塊、音頻AD/DA模塊、語音AD/DA模塊、串行接口模塊、GP1模塊、LED模塊、IXD模塊、鍵盤模塊通過CPLD模塊地址擴(kuò)展、1擴(kuò)展分別與主控制模塊連接；
[0008]所述信號發(fā)生模塊(2個)、揚聲器模塊、信號疊加模塊是可獨立工作的模塊，作為輔助模塊，不與DSP主控芯片連接，所述信號發(fā)生模塊與信號疊加模塊連接，語音輸入AD模塊、音頻輸出DA模塊還分別與信號疊加模塊連接，音頻輸出DA模塊有多個輸出通道，其中一個輸出通道連接揚聲器模塊，信號發(fā)生模塊產(chǎn)生至少一個信號輸出，信號疊加模塊將信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的信號和語音輸入AD模塊的輸入信號進(jìn)行疊加，輸出到音頻輸出DA模塊，完成輔助模塊的功能。
[0009]所述的HP1-PC模塊通過HPI并口線與PC機(jī)連接；
[0010]所述USB2.0OTG通過USB連線與PC機(jī)連接；
[0011]所述以太網(wǎng)卡模塊通過網(wǎng)線與PC機(jī)連接；
[0012]所述串行接口模塊通過串行口連接線與PC機(jī)連接；
[0013]所述音頻AD/DA模塊、語音AD/DA模塊通過音頻線與揚聲器模塊連接；
[0014]所述電源部分分別與所述主控部分和擴(kuò)展部分連接；
[0015]所述DSP下載器通過USB端口連接PC機(jī)；
[0016]采用以上設(shè)計后，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比:本實用新型不僅能讓學(xué)生了解DSP芯片知識，而且還能掌握DSP芯片基本的開發(fā)技術(shù)，實驗主要分為算法實驗和接口及控制實驗兩部分，算法實驗涵蓋多種常用的數(shù)字信號處理算法(卷積、相關(guān)、FFT、DCT、FIR、IIR、LMS)，接口及控制實驗涉及多種常用的模塊，其中具有代表性的是以太網(wǎng)卡與TCP/IP協(xié)議實驗和MP3音頻解碼實驗。
[0017]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0018]上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]圖1是本實驗新型一種DSP數(shù)字信號處理實驗箱的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2、圖3是本實用新型的USB2.0OTG模塊原理圖。
[0021]圖4是本實用新型實驗系統(tǒng)接口定義示意圖。
[0022]圖5、圖6是本實用新型的CPLD模塊原理圖。
[0023]圖7是本實用新型的LED模塊原理圖。
[0024]圖8是本實用新型的IXD模塊原理圖。
[0025]圖9、圖10是本實用新型的以太網(wǎng)卡模塊原理圖。
[0026]圖11、圖12、圖13是本實用新型的語音AD/DA模塊原理圖。
[0027]圖14是本實用新型的音頻AD/DA模塊原理圖。
【具體實施方式】
[0028]本實用新型一種DSP數(shù)字信號處理實驗箱，包括電源部分、主控部分、擴(kuò)展部分、還有USB連接線、串行口連接線、網(wǎng)線、并口線、音頻線。
[0029]電源部分提供3.3V、2.5V、5V、12V的直流電源輸出，分別送到實驗箱的各個模塊，為方便單獨使用，兩個主控板上都設(shè)有獨立的電源輸入模塊，可以接入5V的直流電源。
[0030]主控部分的資源主要有DSP芯片TMS320C5416、64KX 16的SRAM芯片CY7C1021、8M Flash芯片TE39LV800以及復(fù)位電路、DSP下載器。TMS320C54x是為實現(xiàn)低功耗、高性能而專門設(shè)計的定點DSP芯片，其電路簡單并且擁有豐富的內(nèi)部資源，容易操作。本實用新型采用DSP下載器，一般DSP的調(diào)試都是硬件在線式的，即將程序下載到DSP內(nèi)存中運行，DSP將運行信息傳回PC機(jī)，PC機(jī)也通過這個串口發(fā)送控制、調(diào)試命令。
[0031 ] 擴(kuò)展模塊包括USB2.0OTG模塊、音頻AD/DA模塊、語音AD/DA模塊、串行接口模塊、以太網(wǎng)卡模塊、HP1-PC模塊、雙CPLD模塊、信號發(fā)生模塊(2個)、揚聲器模塊、信號疊加模塊、GP1模塊、LED模塊、LCD模塊、4*4鍵盤模塊，在實驗的過程中，由于本實用新型的各個模塊是獨立的，通過相應(yīng)的連線，可以實現(xiàn)不同的功能。
[0032]CPLD模塊采用Xilinx公司的XC9572可編程芯片，該模塊主要負(fù)責(zé)實驗系統(tǒng)的總線控制工作，CPLD由完全可編程的與/或門陣列以及宏單元構(gòu)成，與/或陣列可重新編程，可以實現(xiàn)多種邏輯功能。
[0033]USB2.0OTG模塊主要包含一個USB主控芯片(IPS1362)，一個USB通用端口(H-A)、兩個為實現(xiàn)OTG (點對點通信)協(xié)議而用的OTG (點對點通信)端口，分別是作Host (主機(jī))時的OTG-B和做Device的0TG-A，通過相應(yīng)的跳線座來配置USB系統(tǒng)的工作方式。
[0034]音頻AD/DA模塊的主要芯片是AIC23，AIC23是TI公司生產(chǎn)的高性能音頻A/D、D/A放大電路，外圍接口工作電壓為3.3V，內(nèi)核工作電壓是1.5V，在48kHz采樣率下，A/D變換信噪比可達(dá)100dB。該模塊設(shè)有四個插孔，一組是Line-1n (線入)和Line-Out (線出)，另一組是Mic-1n (麥克風(fēng)入)和Phone-Out (語音出)。
[0035]語音AD/DA模塊采用AD50芯片設(shè)計，AD50是TI公司生產(chǎn)的一個16位、音頻范圍(采樣頻率為2K?22.05KHZ)、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器的模擬接口芯片，它有一個能與許多DSP芯片相連的同步串行通信接口。AD50C片內(nèi)還包括一個定時器(調(diào)整采樣率和幀同步延時)和控制器(調(diào)整編程放大增益，鎖相環(huán)PLL，主從模式)。AD50有兩種通訊方式，一種是15+1方式軟件申請第二串行通信，一種是用FC來切換通訊方式。由于對音頻數(shù)據(jù)處理麻煩，本實用新型采用拉高FC以達(dá)到切換通信的方式。
[0036]UART接口模塊是根據(jù)異步串行通信協(xié)議采用異步收發(fā)器芯片SC16C550設(shè)計的，該芯片的主要作用是把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，然后按異步串行通信方式把數(shù)據(jù)發(fā)出去，同時把接受的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定-5V?-15V為邏輯“ I ”，+5V?+15V為邏輯“0”，因此采用MAX3232完成TTL電平與RS-232電平的轉(zhuǎn)換。實驗的過程中可以通過串口調(diào)試助手監(jiān)測計算機(jī)串口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的情況。
[0037]以太網(wǎng)卡模塊主要包括了一個Ethernet (以太網(wǎng))控制芯片RTL8019AS，模塊上設(shè)有一個RJ-45 (交叉路45)的網(wǎng)線插口。RTL8019AS與主機(jī)有3種接口