基于ADSP-BF561的控制信號處理系統
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圖1基于ADSP-BF561的控制信號處理系統框圖
系統電源模塊選用TPS54350來實現，外圍電路不同的RC值，可以構成不同的輸出電壓，這里需要產生的是5V、3.3V、1.25V三種電壓。時鐘電路由48MHz的晶振電路來實現，其輸出作為DSP的外圍時鐘和CPLD的時鐘。FLASH用于存儲用戶的應用程序，JTAG調試口在DSP電路設計中也是必不可少的。后面對各個部分一一介紹，特別是對復位電路，數字IO信號的產生，以及RS232接口進行詳細的介紹。
1. 鍵盤
鍵盤選用的是44的掃描鍵盤，如圖1所示，由Blackfin的GPIO接口PF5～PF12來實現。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）；KEY_GP7～KEY_GP4為列線輸出端，初始化為輸出低電平。鍵盤掃描方法同常規的掃描鍵盤方法相同。
圖1掃描鍵盤結構圖
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驅動接口板，sed1335驅動接口板上配用32K的RAM。LCD除了讀寫信號線由Blackfin的讀寫信號來控制以外，8位數據線由Blackfin的低8位數據線鎖存輸出，以及其使能信號由Blackfin的AMS3控制，LCD地址分配為0x2C000000。電路連接如圖2所示。在對LCD進行控制時，除了要建立在LCD上顯示的漢字和英文的字庫以外，還要編寫對sed1335的底層驅動程序。這可以在LCD自帶的驅動程序的基礎上，進行代碼移植，把它改寫成適合BF561的DSP程序。
圖2LCD連接示意圖
3.實時時鐘
控制系統的實時時鐘選用了芯片DS1337來實現。DS1337是一個低功耗的串行實時時鐘芯片，它有24h/12h制兩種模式，它可以輸出年、月、日、分、時、秒的形式。它采用I2C協議，Blackfin的PF0和PF1作為I2C的CLK和DATA，而PF3作為實時時鐘的中斷FLAG,其電路連接示意圖如圖3所示。
圖3實時時鐘電路連接示意圖
4.復位電路
為了保證DSP在上電或按下復位鍵時能可靠的復位，一般加一個復位延時電路，選用MAX708S來完成，如圖4所示。
圖4復位電路
在上電過程中，RESET信號會在VCC達到穩定電壓后的一段時間內(約200ms)保持為高，然后再變低。信號為RESET的“NOT”，即會相對VCC延時一段時間后再變高，如圖5所示。這樣，在DSP的各電源電壓已穩定的情況下，DSP的復位信號仍為低有效，就可以保證DSP的正常復位。
圖5上電過程中的信號
在上電以后，如果手動按下開關，使得MR上的信號由高→低→高，產生一個低脈沖，這時，管腳上也會輸出一個低脈沖，只是其低電平持續的時間比MR上低電平的持續時間長200ms左右，以保證DSP的復位可靠完成，如圖6所示。
圖6手動復位時的信號
5.數字IO信號的產生
在該控制系統中，要求產生8路數字IO信號。如果把這8路數字IO信號看成一個8bit的數，則需產生一個有限長度的非方波的編碼信號，如下圖所示。在T0時刻需要產生的數字IO信號為STAT0，比如說10010101；在在T1時刻需要產生STAT1，…，在Tn時刻需要產生STATn，而且T0可能不等于T1或Tn，STAT的狀態也各不相同。
圖7 數字IO信號的狀態
這里選用BF561的看門狗定時器(WatchdogTimer)來實現。在看門狗定時器的操作中，先將計數值寫入寄存器WDOG_CNT中，然后看門狗定時器自動將WDOG_CNT的值寫入寄存器WDOG_STAT。接著通過寄存器WDOG_CTL使能WatchdogTimer，看門狗定時器開始計數，逐次減小WDOG_STAT的值，直至為0，這時預先編寫的程序事件就會發生。要想輸出一個8bit的數據，只需往某地址單元寫數，對應的數據線就會寫出該數據。為了把該數據保持一段時間(Tx的長度)，還需使用鎖存器將該數據鎖住。所以在BF561的DSP程序中先定義了數字IO信號對應的中斷事件，且中斷優先級較高，這是為了保證定時的精確度，防止別的事件干擾。
register_handler(ik_ivg9,DIO_WDOGA_ISR);
然后在中斷事件里，把當前要寫入的數據寫到某地址單元上，然后使能WatchdogTimer，再將定時器的值寫入WDOG_CNT中。定時器的計數是以sclk為基準的，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就是當前要產生的數字IO的編碼和長度。由于是一系列編碼，可以用數組索引的形式，將當前的值寫入。而我們事先定義DIO_Data_Port的地址為0x24000000，這對應BF561的AMS1的地址空間，所以用AMS1作為鎖存器的使能信號，將數據線上的數據通過鎖存器以后再輸出，如下圖所示
圖8數字IO的鎖存器
6．標準RS232接口
為了讓控制系統與計算機之間可以進行數據的相互傳遞，系統采用MAX3232芯片來實現，如圖9所示：
圖9BF561與計算機之間的串口通信框圖
BF561的UART遵循異步串行通信協議，包括：5－8個數據位；1、11/2、2個停止位；有/無奇偶檢驗。而波特率滿足
其中，SCLK是DSP系統的時鐘頻率，Divisor的值介于1～65536，可以由timer寄存器相應的值得到，滿足關系式
在BF561的初始化設置中，將UART設為8bit數據模式，同時將Timer2設置為WDTH_CAP模式，用Timer2去捕獲串口的數據變化率，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;
在程序一開始，就會按照初始化設置進行自動波特率檢測。當有字符輸入時，timer會測量連續2次下降沿的寬度，并返回到timer所對應的period寄存器里。比如說，如果發送”@”(0x40h)作為自動波特率檢測，發送時包括起始位，總共為8bit，如圖10所示。
圖10自動波特率檢測字符”@”(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就相當于除以168
BaudRate=SYSCLK/16/divisor;//得到波特率
結論
整個控制系統是以LCD顯示的界面為基礎，按提示進行相應的鍵盤操作。經過測試，該系統各部分工作正常，無相互干擾現象。實時時鐘定時精確，可以達到秒級。數字IO輸出的波形編碼無亂碼，定時精度可達毫秒級。RS232接口傳輸數據時，以高達115200bit/s的波特率傳輸，誤碼率小于5%。該控制系統已成功應用于某雷達系統的控制子系統。
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