專利名稱：基于dsp芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子設(shè)備制造領(lǐng)域，特別涉及教學(xué)用電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
技術(shù)背景
數(shù)字信號處理器DSP (Digital Signal Processor)是一種新型、基于超 大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、適用于高速數(shù)字信號處理的高速多位單片 計(jì)算機(jī)。DSP技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、語音、圖像、自動控制、測量以及各種 軍事與消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，目前社會各研究單位和企業(yè)急需掌握DSP技術(shù)的人 才。近年來國內(nèi)各大院校相關(guān)專業(yè)都相繼開設(shè)了 DSP技術(shù)系列課程，目的是為 了培養(yǎng)學(xué)生了解本學(xué)科的前沿知識，掌握最新、最具有應(yīng)用價(jià)值的科學(xué)理論和 技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和綜合能力，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展對人才的需求。
目前，市場上用于DSP實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，硬件結(jié)構(gòu)是封閉式的， 其所有的引腳和接口均采用固定連接方式，使用者不能做任何改動，不能進(jìn)行 硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目僅限于算法的驗(yàn)證和軟件仿真的形式。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硬件結(jié)構(gòu)開放， 可以根據(jù)不同的任務(wù)要求完成電路的設(shè)計(jì)和連接的實(shí)驗(yàn)開發(fā)裝置。
本實(shí)用新型包含有箱體M18、固定在箱體M18內(nèi)的底板M17、插接在底板M17 上并與之無直接電路連接的TMS320LF2407A核心板Ml和頂S320VC5416核心板 M2、固定在底板M17上互相之間無直接電路連接的電機(jī)控制模塊M3、液晶顯示 模塊M4、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊M5、存儲模塊M6、用于與PC機(jī)連接 的USB通信模塊M7、 D/A轉(zhuǎn)換模塊M8、指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9、 A/D轉(zhuǎn)換模 塊MIO、音頻信號采樣處理模塊Mll、模擬信號發(fā)生模塊M12、帶揚(yáng)聲器的音頻 采集回放模塊M13、鍵盤模塊M14、電源開關(guān)M15、導(dǎo)電插孔組M19;其中 TMS320LF2407A核心板Ml與底板M17之間通過插針組連接，TMS320VC5416核心 板M2與底板Ml7之間通過插針組連接，TMS320LF2407A核心板Ml和 TMS320VC5416核心板M2上部分芯片的部分引腳直接連插針，電機(jī)控制模塊M3、 液晶顯示模塊I^4、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊M5、存儲模塊M6、用于與 PC機(jī)連接的USB通信模塊M7、 D/A轉(zhuǎn)換模塊M8、指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊MIO、音頻信號采樣處理模塊Mll、模擬信號發(fā)生模塊M12、帶揚(yáng)聲器 的音頻采集回放模塊M13、鍵盤模塊M14都含有作為各自模塊對外電路接口的導(dǎo) 電插孔組M19。TMS320LF2407A核心板Ml包含印刷電路板及固定于印刷電路板相應(yīng)位置的 --片型號為TMS320LF2407A的DSP芯片Ul、兩塊擴(kuò)展的RAM芯片U2、兩個(gè)16 位總線隔離器U4、 一個(gè)低電壓8位雙向收發(fā)器U6、 一個(gè)TTL電平到串口電平轉(zhuǎn) 換電路U7、一個(gè)給DSP芯片外圍和內(nèi)核供電用的電源芯片U3、一個(gè)復(fù)位芯片U9、 一個(gè)CAN傳輸器U10; TMS320VC5416核心板M2包含印刷電路板及固定于印刷電 路板上相應(yīng)位置的一片型號為TMS320VC5416的DSP芯片Ul、 一個(gè)邏輯電路控制 芯片U5， 一個(gè)給DSP芯片外圍和內(nèi)核供電用的電源芯片U3。
在TMS320LF2407A核心板Ml上，擴(kuò)展的RAM芯片U2、 16位總線隔離器U4、 低電壓8位雙向收發(fā)器U6、串口電平轉(zhuǎn)換電路U7、 CAN傳輸器U10的部分引腳 與DSP芯片Ul的對應(yīng)引腳連通，16位總線隔離器U4的其他部分引腳直接接插 針；在TMS320VC5416核心板M2上，邏輯電路控制芯片U5是CPLD， DSP芯片Ul 的JTAG插頭和邏輯電路控制芯片U5的JTAG插頭用插針引出，DSP芯片Ul的 M)-A5、A12-A15以及20-25號引腳分別和邏輯電路控制芯片U5的102 92、20 25號引腳連通。
電機(jī)控制模塊M3包含固定在該模塊底板上的一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，一個(gè)直流電機(jī)， 一個(gè)緩存器和兩個(gè)比較器；液晶顯示模塊M4包含固定在該模塊底板上的一個(gè)帶 國標(biāo)中文字庫的圖形液晶顯示器， 一個(gè)液晶背光亮度調(diào)節(jié)器和一個(gè)液晶對比度 調(diào)節(jié)器；串口通信模塊M5包含固定在該模塊底板上的一個(gè)匹配UART的串行數(shù) 據(jù)和DSP并行數(shù)據(jù)收發(fā)的串并轉(zhuǎn)換器和一片TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換芯片； 存儲模塊M6包含固定在該模塊底板上的一片用于系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存擴(kuò)展的高速靜態(tài) RAM芯片U8， 一片用于燒寫DSP程序的Flash芯片Ull， 一片用于存放大容量數(shù) 據(jù)的NandFlash存儲器U12; USB通信模塊M7包含固定在該模塊底板上的一片 USB接口芯片和一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸指示燈；D/A轉(zhuǎn)換模塊M8包含固定在該模塊底板 上的一個(gè)3/8譯碼器和一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9包含固定 在該模塊底板上的一個(gè)D觸發(fā)器，八個(gè)指示燈和八個(gè)觸發(fā)按鍵；A/D轉(zhuǎn)換模塊 M10包含固定在該模塊底板上的一個(gè)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換芯片；高精度音
頻采集處理模塊Mil包含固定在該模塊底板上的一個(gè)音頻編解碼器；模擬信號 發(fā)生模塊M12包含固定在該模塊底板上的一個(gè)運(yùn)算放大器，二個(gè)波形發(fā)生器；
音頻采集回放模塊M13包含固定在該模塊底板上的一個(gè)AD采樣芯片，四個(gè)高增 益運(yùn)算放大器， 一個(gè)或非門集成電路和一個(gè)低電壓聲音信號放大器。
本實(shí)用新型的各模塊相對獨(dú)立，通過各自的導(dǎo)電插孔組M19以及核心單元 板的插針，可以根據(jù)不同的任務(wù)要求完成多種電路的設(shè)計(jì)和連接實(shí)驗(yàn)，包括進(jìn) 行語音信號采集、處理與傳輸實(shí)驗(yàn)；電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，以及CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)圖2為TMS320LF2407A核心板Ml的示意圖3為TMS320VC5416核心板M2的示意圖4為RAM\Flash\Nandflash存儲模塊示意具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn) -步的描述。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型 中多數(shù)電路連接結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根 據(jù)相應(yīng)原理獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，在本文中不作更詳細(xì)的說明。
由圖1可見，本實(shí)用新型為包含了TI公司二大系列產(chǎn)品的開發(fā)、實(shí)驗(yàn)、教 學(xué)系統(tǒng)，其中2塊核心板通過雙排或單排插針安裝在底座上，這2塊核心板都 可以很方便的拆下，單獨(dú)用作算法開發(fā)和實(shí)驗(yàn)。二塊功能單元板，包含了具體 的功能單元，各功能單元之間相對獨(dú)立。
請見圖1至4，具體實(shí)施例包含有箱體M18、固定在箱體M18內(nèi)的底板M17、 插接在底板M17上并與之無直接電路連接的TMS320LF2407A核心板Ml和 TMS320VC5416核心板M2、固定在底板M17上互相之間無直接電路連接的電機(jī)控 制模塊M3、液晶顯示模塊M4、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊M5、存儲模塊 M6、用于與PC機(jī)連接的USB通信模塊M7、 D/A轉(zhuǎn)換模塊M8、指示燈及觸發(fā)開關(guān) 模塊M9、 A/D轉(zhuǎn)換模塊M10、音頻信號采樣處理模塊Mll、模擬信號發(fā)生模塊M12、 帶揚(yáng)聲器的音頻采集回放模塊M13、鍵盤模塊M14、電源開關(guān)M15、導(dǎo)電插孔組 19;其中TMS320LF2407A核心板Ml與底板M17之間通過插針組連接， TMS320VC5416核心板M2與底板M17之間通過插針組連接；電機(jī)控制模塊M3、 液晶顯示模塊M4、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊M5、存儲模塊M6、用于與 PC機(jī)連接的USB通信模塊M7、 D/A轉(zhuǎn)換模塊M8、指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊M10、音頻信號采樣處理模塊Mll、模擬信號發(fā)生模塊M12、帶揚(yáng)聲器 的音頻采集回放模塊M13、鍵盤模塊M14都含有作為各自模塊對外電路接口的導(dǎo) 電插孔組M19。
TMS320LF2407A核心板Ml是一個(gè)TMS320LF2407A的最小系統(tǒng)，包含印刷電 路板及固定于印刷電路板相應(yīng)位置的一片型號為TMS320LF2407A的DSP芯片Ul 、 兩塊擴(kuò)展的RAM芯片U2 (型號為CY7C1021)、兩個(gè)16位總線隔離器U4 (型號為 SN74ALVTH16245)、 一個(gè)低電壓8位雙向收發(fā)器U6 (型號為74LVX245)、 一個(gè)TTL 電平到串口電平的轉(zhuǎn)換電路U7 (型號為MAX232)、 一個(gè)給DSP芯片外圍和內(nèi)核 供電用的電源芯片U3 (型號為TPS7333)、 一個(gè)復(fù)位芯片U9 (型號為MAX811)、 一個(gè)CAN傳輸器U10 (型號為UC5350)。其中，兩塊擴(kuò)展的RAM芯片U2和DSP 芯片Ul通過16位數(shù)據(jù)線和16位地址線連通，DSP芯片Ul的89、 93、 84、 87號引腳分別和兩塊擴(kuò)展的RAM芯片U2的讀/寫、片選控制線連通，所有芯片具 體的管腳號可以査芯片手冊，后面將不再說明。兩個(gè)16位總線隔離器U4和DSP 芯片Ul通過16位數(shù)據(jù)線連通，16位總線隔離器U4的26、 27、 29、 30、 32、 33、 35、 36、 37、 38、 40、 41、 43、 44、 46、 47號引腳都引到插針上；轉(zhuǎn)換電 路U7的13、 14號引腳分別接9針串口的第3、 2號引腳，U7的11號引腳和U1 的25號引腳連通，轉(zhuǎn)換電路U7的12號引腳和低電壓8位雙向收發(fā)器U6的14 號引腳連通，低電壓8位雙向收發(fā)器U6的3號引腳和DSP芯片Ul的70號引腳 通過10K電阻連通，低電壓8位雙向收發(fā)器U6的6、 2、 13號引腳分別和DSP 芯片U1的26、 123、 121號引腳連通，復(fù)位芯片U9的2號引腳和低電壓8位雙 向收發(fā)器U6的16號引腳以及電源芯片U3的8號引腳連通，CAN傳輸器U10的 1號引腳和DSP芯片Ul的72號引腳連通，CAN傳輸器UIO的4號引腳和低電壓 8位雙向收發(fā)器U6的17號引腳連通，其他引腳可參考手冊及參考電路。此最小 系統(tǒng)可以進(jìn)行RS232串口通信實(shí)驗(yàn)，串行同步外設(shè)接口 (SPI)通信實(shí)驗(yàn)；完成 快速傅立葉(FFT)變換，F(xiàn)IR/IIR濾波器設(shè)計(jì)等算法開發(fā)實(shí)驗(yàn)，CAN總線通訊實(shí) 驗(yàn)。
頂S320VC5416核心板M2是一個(gè)TMS320VC5416的最小系統(tǒng)。TMS320VC5416 核心板M2包含一片型號為TMS320VC5416的DSP芯片Ul; —個(gè)邏輯電路控制芯 片U2 (型號為XILINX95144XL); —個(gè)給DSP芯片Ul外圍和內(nèi)核供電的電源芯 片U3 (型號為TPS767D301)，提供的電壓分別為外圍3. 3V，核心1.6V; DSP芯 片U1的A0-A5、A12-A15以及20-25號引腳分別和邏輯電路控制芯片U2的102 92、 20 25號引腳相連通，DSP芯片Ul的JTAG插頭和邏輯電路控制芯片U2的 JTAG插頭連接插針引出，電源芯片U3按照芯片手冊搭配電阻比值為75K/210K， 輸出1. 6V電壓，DSP芯片Ul和邏輯電路控制芯片U2的除電源和地之外的其他 引腳都連接插針引出。此最小系統(tǒng)可以完成快速傅立葉(FFT)變換，F(xiàn)IR/IIR濾 波器設(shè)計(jì)，圖像處理算法，音頻信號處理算法等算法開發(fā)實(shí)驗(yàn)。
電機(jī)控制模塊M3包含固定在該模塊底板上的一個(gè)步進(jìn)電機(jī)， 一個(gè)直流電機(jī)， 一個(gè)緩存器(型號為74LS244)和兩個(gè)比較器(型號為MAX942)，兩個(gè)比較器的 1、 7號引腳分別通過50Q的電阻連到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19，兩個(gè)比較器的 3、 5號引腳分別接到緩存器的12、 14、 16、 18號引腳，緩存器的2、 4、 6、 8 號引腳分別連接到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19。此系統(tǒng)可以接收1-4路脈沖波形， 并通過脈沖的占空比和頻率來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，這個(gè)模塊可以完成 流量控制實(shí)驗(yàn)，通過精確的調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)角來控制閥門的開口大小。
液晶顯示模塊M4包含固定在該模塊底板上的一個(gè)帶國標(biāo)中文字庫的圖形液 晶顯示器(型號為LCM12864ZK，分辨率為126X64，可顯示四行，每行可顯示8 個(gè)漢字)， 一個(gè)液晶背光亮度調(diào)節(jié)器和一個(gè)液晶對比度調(diào)節(jié)器，圖形液晶顯示器的D0 D7引腳接8位總線，第6、 7、 8號引腳接到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19， 19、 20接對比度調(diào)節(jié)器。此模塊可以用做文字，圖片的顯示實(shí)驗(yàn)，可以作為整 個(gè)系統(tǒng)的輸出端口，把系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示出來。
串口通信模塊M5包含固定在該模塊底板上的一個(gè)匹配UART的串行數(shù)據(jù)和 DSP并行數(shù)據(jù)收發(fā)的串并轉(zhuǎn)換器(型號為TL16C550C)和一片TTL電平到RS232 電平轉(zhuǎn)換芯片(型號為MAX232)。該模塊采取在DSP的并行總線上擴(kuò)展UART芯 片的方法，用UART芯片實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸。 其中，TL16C550C芯片的8位數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)總線相連，第14、 15號引腳上，它 的第ll、 16、 19、 26、 27、 28、 30、 35號引腳分別引到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19 上，它的第5號和第12號引腳相連，第7、 8號引腳分別和MAX232的第12、 11 號引腳相連，MAX232的第13、 14號引腳分別和標(biāo)準(zhǔn)DB9串口的第3、 2號引腳 相連。此模塊可以完成串口通信實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)，串并轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，或配合 其他模塊做控制口用。
存儲模塊M6包含固定在該模塊底板上的一片用于系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存擴(kuò)展的高速 靜態(tài)RAM芯片U8 (型號為IS61LV12816，規(guī)格為128KX16位)， 一片用于燒寫 DSP程序的Flash芯片Ull (型號為SST39VF800A，規(guī)格為512KX 16位)， 一片 用于存放大容量數(shù)據(jù)的NandFlash存儲器U12 (型號是K9F5608U0B，容量為32M X8位)。高速靜態(tài)RAM芯片U8的17根地址線A0 A16分別通過插針和DSP的 對應(yīng)引腳相連，16根數(shù)據(jù)線D0 D15分別通過插針和DSP的16根地址線相連， 第6、 17、 41號引腳分別通過插針和CPLD相連；Flash芯片的19根地址線A0 A19分別通過插針和DSP的19根地址線相連，16根數(shù)據(jù)線D0 D15分別通過插 針和DSP的16根地址線相連，第11、 26、 28號引腳分別通過插針和CPLD相連； NandFlash芯片的8個(gè)I/O 口 (1/00-1/07)分別和8位數(shù)據(jù)總線相連，第7、 8、 9、 16、 17、 18引腳分別引到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19上。當(dāng)TMS320VC5416芯 片內(nèi)部64KX16位RAM不夠用的時(shí)候可以把程序下載到此模塊的擴(kuò)展高速靜態(tài) RAM上；當(dāng)我們把程序燒寫到Flash芯片上并把DSP的工作模式設(shè)置為微控制器 工作模式時(shí)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就可以脫離仿真器自主運(yùn)行程序，這是開發(fā)DSP產(chǎn)品最 終要達(dá)到的狀態(tài)；NandFlash芯片作用類似于閃存，它可以存放系統(tǒng)工作產(chǎn)生的 各種數(shù)據(jù)。
USB通信模塊M7包含固定在該模塊底板上的一片符合USB1. 1協(xié)議的USB接 口芯片(型號為PDIUSBD12)和一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸指示燈，USB接口芯片是帶有并行 總線的全速USB接口器件，其8位數(shù)據(jù)引腳接到8位數(shù)據(jù)總線上，11、 14、 15、 16、 20、 28號引腳分別連接到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19。它將DSP傳來的8位 并行數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成USB的串行數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)的USB 口，同時(shí)可將PC機(jī)傳 來的USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位并行數(shù)據(jù)，傳輸給DSP，從而實(shí)現(xiàn)了 DSP與PC機(jī)的USB接U1通信，USB協(xié)議是通過軟件實(shí)現(xiàn)的。本模塊可以完成USB通信實(shí)驗(yàn)，也可以
做高速的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。
D/A轉(zhuǎn)換模塊M8包含固定在該模塊底板上的一個(gè)3/8譯碼器(型號為 74LS138)和一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(型號為DAC7625)，譯碼器的？5 萬、A、 B、 C 等引腳引出到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的2， 3， 8 23， 26， 27 號引腳引出到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19。本模塊可以做D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。
指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9包含固定在該模塊底板上的一個(gè)鎖存器(型號為 74LS273)，八個(gè)指示燈和八個(gè)觸發(fā)按鍵。觸發(fā)按鍵的一端接地，另一端通過一 個(gè)220Q的電阻連接到本模塊的導(dǎo)電插孔組M19上；八個(gè)指示燈的一端通過電 阻接地，另一端分別連接到74LS273芯片的第2、 5、 6、 9、 12、 15、 16、 19號 引腳，74LS273芯片的第1、 3、 4、 7、 8、 11、 13、 14、 17、 18號引腳分別連到 本模塊的導(dǎo)電插孔組M19上。在進(jìn)行人機(jī)交互的實(shí)驗(yàn)中使用，用于手動給觸發(fā) 信號以及通過指示燈實(shí)時(shí)觀察DSP運(yùn)行程序的狀態(tài)。
A/D轉(zhuǎn)換模塊M10包含固定在該模塊底板上的一個(gè)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn) 換芯片(型號為TLV2544C)，芯片TLV2544C的1、 2、 3、 13、 16號引腳分別連 接到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19， 4、 5、 ll號引腳分別通過OQ電阻連接到該模 塊的導(dǎo)電插孔組M19。此模塊可以完成A/D實(shí)驗(yàn)。
高精度音頻采集處理模塊Mil包含固定在該模塊底板上的一個(gè)音頻編解碼 器芯片(型號為TLV320AIC23)，其3 7、 23 25號引腳分別連到該模塊的導(dǎo)電 插孔組M19， 9、 10號引腳為耳機(jī)輸出，17、 18號引腳為麥克風(fēng)輸入，19、 20 號為線路輸入引腳，它有獨(dú)立的控制接口和數(shù)字接口，控制接口用于接收控制 器的命令字，數(shù)據(jù)接口與DSP完成語音數(shù)據(jù)的交換，該模塊集成了高采樣率的 數(shù)字內(nèi)插濾波器，包括了 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的功能，其數(shù)字傳輸字長可以是16、 20、 24、 32Bit，它支持8 96KHz的采樣率，精度很高，可以完成聲音信號的 采集和回放，配合存儲模塊可以錄制長達(dá)30分鐘的聲音信號，還可以完成語音 模式識別實(shí)驗(yàn)，語音編碼實(shí)驗(yàn)。
模擬信號發(fā)生模塊M12包含固定在該模塊底板上的一個(gè)運(yùn)算放大器(型號 為LF356N)， 二個(gè)波形發(fā)生器(型號為ICL8038)，波形發(fā)生器的第2、 3號引腳 通過2K電阻引到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19， 9號引腳通過10K電阻引到該模塊 的導(dǎo)電插孔組M19。本模塊可以產(chǎn)生二路高精度的方波、鋸齒波和正弦波，可以 通過產(chǎn)生的信號來配合DSP芯片完成各種信號處理實(shí)驗(yàn)。
音頻采集回放模塊M13包含固定在該模塊底板上的一個(gè)AD采樣芯片，四個(gè) 高增益運(yùn)算放大器， 一個(gè)或非門集成電路和一個(gè)低電壓聲音信號放大器。
鍵盤模塊M14包含有18個(gè)按鍵，分別是0 9的數(shù)按鍵，A F的字母按鍵， 代表了 16進(jìn)制的16個(gè)代碼，還有"ESC"鍵和"IT鍵。此模塊在人機(jī)對話的時(shí)候用作選項(xiàng)的選擇和退出，還可配合其他實(shí)驗(yàn)用作參數(shù)輸入，控制等。鍵盤
模塊的電路是一個(gè)3X6的矩陣結(jié)構(gòu)，每個(gè)交點(diǎn)確定一個(gè)按鍵，9條線分別連接 到該模塊的導(dǎo)電插孔組M19。
TMS320VC5416核心板M2上的邏輯電路控制芯片U5是CPLD，其主要作用是 做邏輯控制與時(shí)序調(diào)整。在同時(shí)調(diào)用多個(gè)模塊的時(shí)候通過CPLD做邏輯選擇，在 USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，由于USB控制器和DSP的讀寫時(shí)延的不一致，必須通過 CPLD來匹配。另外可通過仿真器對CPLD重新編程，因此它可以用作EDA設(shè)計(jì)實(shí)
驗(yàn)o
整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)涵蓋了 TI公司當(dāng)前的DSP主流芯片2000和5000系列的主 要內(nèi)容和知識點(diǎn)。開放的硬件接口以插孔形式提供給使用者，使其能自行設(shè)計(jì) 硬件電路，組成各種應(yīng)用系統(tǒng)。
本實(shí)施例的各個(gè)功能模塊相對獨(dú)立，每個(gè)模塊都有固定于各模塊上導(dǎo)電插 孔組M19，兩塊核心板可通過引出的插針和導(dǎo)電插孔組M19連接，接通電路，使 相應(yīng)模塊被兩個(gè)DSP芯片調(diào)用。
以TMS320LF2407A和TMS320VC5416為主芯片的兩個(gè)核心板可與其他模塊分 離，作為開發(fā)板獨(dú)立工作。
權(quán)利要求1. 一種基于DSP芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置，其特征在于該裝置含有箱體(M18)、固定在箱體(M18)內(nèi)的底板(M17)、插接在底板(M17)上 并與之無直接電路連接的TMS320LF2407A核心板(Ml)和TMS320VC5416核心 板(M2)、固定在底板(M17)上互相之間無直接電路連接的電機(jī)控制模塊(M3)、 液晶顯示模塊(M4)、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊(M5)、存儲模塊(M6)、 用于與PC機(jī)連接的USB通信模塊(M7)、 D/A轉(zhuǎn)換模塊(M8)、指示燈及觸發(fā) 開關(guān)模塊(M 9)、 A/D轉(zhuǎn)換模塊(MIO)、音頻信號采樣處理模塊(Mll)、模 擬信號發(fā)生模塊(M12)、帶揚(yáng)聲器的音頻采集回放模塊(M13)、鍵盤模塊(M 14)、電源開關(guān)(M15)、導(dǎo)電插孔組(M19);其中TMS320LF2407A核心板(Ml) 與底板(M17)之間通過插針組連接，TMS320VC5416核心板(M2)與底板(M17) 之間通過插針組連接，TMS320LF2407A核心板(Ml)和TMS320VC5416核心板 (M2)上部分芯片的部分引腳直接連插針引出，電機(jī)控制模塊(M3)、液晶顯 示模塊(M4)、用于與PC機(jī)連接的串口通信模塊(M5)、存儲模塊(M6)、用 于與PC機(jī)連接的USB通信模塊(M7)、 D/A轉(zhuǎn)換模塊(M8)、指示燈及觸發(fā)開 關(guān)模塊(M9)、 A/D轉(zhuǎn)換模塊(MIO)、音頻信號采樣處理模塊(Mll)、模擬信 號發(fā)生模塊(M12)、帶揚(yáng)聲器的音頻采集回放模塊(M13)、鍵盤模塊(M14) 都含有作為各自模塊對外電路接口的導(dǎo)電插孔組(Ml9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置，其特 征在于TMS320LF2407A核心板(Ml)包含印刷電路板及固定于印刷電路板 相應(yīng)位置的一片型號為TMS320LF2407A的DSP芯片(Ul)、兩塊擴(kuò)展的RAM芯 片(U2)、兩個(gè)16位總線隔離器(U4)、 一個(gè)低電壓8位雙向收發(fā)器(U6)、 一個(gè)TTL電平到串口電平轉(zhuǎn)換電路(U7)、 一個(gè)給DSP芯片外圍和內(nèi)核供電用 的電源芯片(U3)、 一個(gè)復(fù)位芯片(U9)、 一個(gè)CAN傳輸器(U10); TMS320VC5416 核心板(M2)包含印刷電路板及固定于印刷電路板上相應(yīng)位置的一片型號為 TMS320VC5416的DSP芯片(Ul)、 一個(gè)邏輯電路控制芯片(U5), 一個(gè)給DSP 芯片外圍和內(nèi)核供電用的電源芯片(U3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DSP芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置，其特 征在于在TMS320LF2407A核心板(Ml)上，擴(kuò)展的RAM芯片(U2)、 16位 總線隔離器(U4)、低電壓8位雙向收發(fā)器(U6)、串口電平轉(zhuǎn)換電路(U7)、 CAN傳輸器(U10)的部分引腳與DSP芯片(Ul)的對應(yīng)引腳連通，16位總線 隔離器(U4)的其他部分引腳直接接插針；在TMS320VC5416核心板(M2)上， 邏輯電路控制芯片(U5)是CPLD， DSP芯片(Ul)的JTAG插頭和邏輯電路控 制芯片(U5)的JTAG插頭用插針引出，DSP芯片(Ul)的A0-A5、 A12-A15 以及20-25號引腳分別和邏輯電路控制芯片(U5)的102 92、 20 25號引 腳連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置，其特征在于電機(jī)控制模塊(M3)包含固定在該模塊底板上的一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，一 個(gè)直流電機(jī)， 一個(gè)緩存器和兩個(gè)比較器；液晶顯示模塊(M4)包含固定在該 模塊底板上的一個(gè)帶國標(biāo)中文字庫的圖形液晶顯示器， 一個(gè)液晶背光亮度調(diào) 節(jié)器和一個(gè)液晶對比度調(diào)節(jié)器；串口通信模塊(M5)包含固定在該模塊底板 上的一個(gè)匹配UART的串行數(shù)據(jù)和DSP并行數(shù)據(jù)收發(fā)的串并轉(zhuǎn)換器和一片TTL 電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換芯片；存儲模塊(M6)包含固定在該模塊底板上的 一片用于系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存擴(kuò)展的高速靜態(tài)R顏芯片(U8)， 一片用于燒寫DSP程 序的Flash芯片(Ull)， 一片用于存放大容量數(shù)據(jù)的NandFlash存儲器(U12); USB通信模塊(M7)包含固定在該模塊底板上的一片USB接口芯片和一個(gè)數(shù) 據(jù)傳輸指示燈；D/A轉(zhuǎn)換模塊(M8)包含固定在該模塊底板上的一個(gè)3/8譯 碼器和一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊(M9)包含固定在該模塊底 板上的一個(gè)D觸發(fā)器，八個(gè)二極管指示燈和八個(gè)觸發(fā)按鍵;A/D轉(zhuǎn)換模塊(MIO) 包含固定在該模塊底板上的一個(gè)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換芯片；高精度音 頻信號采樣處理模塊(Mil)包含固定在該模塊底板上的一個(gè)音頻編解碼器； 模擬信號發(fā)生模塊(M12)包含固定在該模塊底板上的一個(gè)運(yùn)算放大器，二個(gè) 波形發(fā)生器；音頻采集回放模塊(M13)包含固定在該模塊底板上的一個(gè)AD 采樣芯片，四個(gè)高增益運(yùn)算放大器， 一個(gè)或非門集成電路和一個(gè)低電壓聲音 信號放大器。
專利摘要一種基于DSP芯片的多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)教學(xué)裝置，屬于教學(xué)電子設(shè)備制造領(lǐng)域。其特征在于TMS320LF2407A核心板M1、TMS320VC5416核心板M2、電機(jī)控制模塊M3、液晶顯示模塊M4、串口通信模塊M5、存儲模塊M6、USB通信模塊M7、D/A轉(zhuǎn)換模塊M8、指示燈及觸發(fā)開關(guān)模塊M9、A/D轉(zhuǎn)換模塊M10、音頻信號采樣處理模塊M11、模擬信號發(fā)生模塊M12、音頻采集回放模塊M13、鍵盤模塊M14、電源開關(guān)M15相互之間無直接連接地固定在底板M17上，各模塊均含有導(dǎo)電插孔組M19。本實(shí)用新型的各模塊相對獨(dú)立，通過各自的導(dǎo)電插孔組M19以及核心單元板的插針，可以根據(jù)不同的任務(wù)要求完成多種電路的設(shè)計(jì)和連接實(shí)驗(yàn)。
文檔編號G09B25/00GK201156341SQ200720190480
公開日2008年11月26日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者何蘇勤, 徐家艷, 熹 程, 偉 聶, 英 陶 申請人:北京化工大學(xué)