基于DSP的数字化仪系统设计与实现

论文摘要

随着数字化技术水平的飞速发展,DSP以其强大的数字运算能力使得数字信号处理的理论和方法得以在数据处理中被广泛应用。传统航海作业标绘系统不能采集纸海图上的坐标数据,并且存在误差大、标绘精度不高的问题。为了解决以上存在的问题,在航海作业标绘系统中采用数字化技术,并得到成功的应用。本课题以我校研究的某型航海作业标绘台为背景,设计了一种基于DSP的实时数字化仪系统。论文首先介绍了课题研究的背景以及国内外数字化仪的发展状况,并对数字信号处理技术做了简要介绍。接着介绍了数字化仪的组成、原理,以及数字化仪系统与航海作业标绘系统的关系。紧接着又重点介绍了数字化仪系统的重要组成部分—电磁式数字化板的设计原理,并给出了获得均匀磁场的一般做法。对系统总体功能进行需求分析后,给出了系统的硬件总体方案。在硬件平台设计方面,选用了TI公司TMS320C54x系列中的TMS320VC5409 DSP作为数字化仪系统设计的核心芯片,以异步串口芯片ST16C550, A/D转换芯片MAX121,同步动态随机存储器SDRAM和异步存储器FLASH作为主要外设完成DSP最小系统的设计。具体硬件设计电路包括：电源模块、复位模块、时钟模块、JTAG接口模块、存储器接口模块、外设接口电路模块等。在后面章节完成了软件方面的设计。首先给出系统主流程图并给予说明,然后详细地设计了系统初始化程序、BOOTLOADER程序的加载、非易失性存储器FLASH在线编程、串口通信程序、数据处理程序。其次对数据处理中的坐标数据拾取算法进行了一定的研究,并对两种函数法进行了误差分析。最后论文对系统进行了软硬件调试和系统整体性能的测试,并对测试结果进行了分析。结果表明,此数字化仪系统在纸海图上能够进行坐标数据的实时拾取,在精度也有了一定的提高,同时也提高了标绘系统的整体性能。最后,总结了本课题所完成的工作,并给出了设计中的不足之处和有待完善的地方。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 国内外现状及发展动态
• 1.2.1 国内外数字化仪的发展现状
• 1.2.2 数字信号处理技术及发展
• 1.3 论文的主要工作与结构安排
• 第2章 电磁感应式数字化板的设计
• 2.1 数字化仪概述
• 2.1.1 数字化仪的组成
• 2.1.2 数字化仪的原理
• 2.1.3 标绘系统中的数字化仪
• 2.2 电磁感应技术
• 2.3 电磁感应式数字化板
• 2.3.1 电磁感应式数字化板的设计原则
• 2.3.2 电磁感应式数字化板的定位原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 数字化仪系统的硬件设计与实现
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.1.1 系统总体功能需求分析
• 3.1.2 数字化仪系统硬件总体方案设计
• 3.2 DSP介绍
• 3.2.1 TMS320C54x系列共性介绍
• 3.2.2 DSP芯片选型
• 3.2.3 TMS320VC5409特性介绍
• 3.3 DSP系统的基本硬件设计
• 3.3.1 电源电路设计
• 3.3.2 复位电路设计
• 3.3.3 时钟电路
• 3.3.4 JTAG接口电路设计
• 3.4 存储器接口电路设计
• 3.4.1 SDRAM接口设计
• 3.4.2 Flash电路设计
• 3.5 外设接口电路设计
• 3.5.1 模数转换电路设计
• 3.5.2 串口电路设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 数字化仪系统的软件设计与实现
• 4.1 系统软件流程图及开发环境
• 4.1.1 系统软件流程图
• 4.1.2 集成开发环境（CCS）
• 4.2 系统初始化程序设计
• 4.2.1 寄存器初始化
• 4.2.2 中断向量表初始化
• 4.2.3 SDRAM初始化
• 4.3 系统BOOTLOADER程序的加载
• 4.4 非易失存储器FLASH在线编程
• 4.4.1 Flash编程
• 4.4.2 Flash烧写
• 4.5 串行通信程序设计
• 4.5.1 串口通信技术
• 4.5.2 McBSP串口配置
• 4.5.3 串口通信主程序
• 4.6 数据处理的设计
• 4.6.1 数据采集
• 4.6.2 中断程序
• 4.6.3 坐标拾取算法的设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统调试
• 5.1 调试工具
• 5.2 硬件调试
• 5.3 软件调试
• 5.4 系统运行测试
• 5.4.1 串口环节的测试
• 5.4.2 电磁感应定位的精度测试
• 5.4.3 系统整体的测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A 数字化仪系统原理图