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用TL16C752B实现DSP和PC机的串行通信
通信技术，又称通信工程（也作信息工程、电信工程，旧称远距离通信工程、弱电工程）是电子工程的重要分支，同时也是其中一个基础学科。以下是小编收集整理的用TL16C752B实现DSP和PC机的串行通信，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
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摘 要：随着我国经济的发展，同时也伴随着绿色能源的产生，电力电子技术在我国蒸蒸日上，不断拓展。基于DSP的整流器技术已经成为电力电子技术研究的热点话题。整流器技术凭借其自身强大的特点，可以实现电网无污染以及电能的双向传输，它成为现代人最理想的用电设备。当今，经过技术变换处理后再供用户使用的电能在全国供电总量的比值，直线上升，并且这也代表了我国技术水平的突飞猛进。本论文主要介绍了DSP、整流器的工作原理，以及PWM整流器的发展现状、技术研究方向和控制领域设计，最后表明整流器的应用领域。
关键词：DSP 整流器 发展现状 研究方向 控制领域设计
在现代工业、交通、经济、政治、国防飞速发展的今天，我们生活的各个领域都需要大量的各种类型的交流装置，这些具有高技术的交流装置将一种特定频率或幅值的电能运用其自身的技术完美的转化成另一种频率、幅值的电能，从而使我们的用电设备达到我们理想的状态;同时，满足我们用电负载的各种需求，达到我国的经济效益最大化。本文对三相电压器PWM整流器的设计做出研究，为其为潜力开发做好铺垫，并且开发无污染能源是电子电力设备的主要任务之一。整流器设备为其提供途径，并且加快其进程，因此我们要将基于DSP的整流器设备做出概述，证明其应用的可能性以及现实性，明白其国内外的发展现状，了解PWM整流器控制技术的研究方向，更好的将电能在最小代价下转化成最有效，最符合人们用电标准的电能。
1、工作原理
1.1 DSP的工作原理
DSP(digital signal processor)是一种比较特殊的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转化为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、强化、删除等，它还可以再其他系统芯片中进行解译，例如把数字数据解译成模拟数据或者实际环境各种格式。DSP具有可编性，并且其实际运行速度快的惊人，可达每秒数千万条复杂指令的程序，这远远超出一般普通的微处理器。DSP具有强大的数据处理能力以及高速度的运行，这就是DSP成为数字化电子世界的宠儿，在电子界有重要的地位，是新生代的佼佼者。具有无穷的潜力和发掘的价值。
1.2 整流器的工作原理
整流器是将电流(AC)转化成直流的一种转化设备。其具有强大的转化能力，可将电能转化为人们生活或者工作所能接受的最好的状态。随着工业和经济的飞速发展，整流器在其中的作用越来越明显，其不仅可以将工业的发展推到专业化，技术化水平，还可能开发绿色能源，倡导文明绿色的经济发展方式。整流器使经济的能源利用达到最大化，经济效益得到最大化，使我国的技术水平越来越先进，不断突破。整流器的转化原理充分体现了这种转化装置有很大的发展空间。
2、整流器国内外发展现状
2.1 整流器的概况
变频器、高频开关电源以及各种交流器等等设备很大一部分都需要整流这一重要环节，从而获得直流电压，如果经常采取不控整流电路，这将对电网造成严重的“污染”，由此可见，只有对整流器做出研究，就可以有效的控制污染源的出现。
2.2 PWM整流器的发展现状
20世纪80年代，随着全控器件的日趋成熟，推动了三相PWM整流器的应用和研究。外国科学家提出了三相PWM整流器拓扑结构和电流等的控制策略，并实现了电流型PWM整流器单位功率的'有效控制，这就是早期电压型PWM整流器的设计思想。后来，随着离散动态模型和控制策略的发展PWM整流器又发展到新的高度。
随着PWM整流器的发展，其相关领域也不断拓展，同时，PWM整流器以及控制技术也得到不断发展完善，它们相互促进彼此发展，相辅相成。PWM整流器已经有半控型器件桥路过渡偶倒全控件桥路;PWM整流器的开关控制由单纯的硬开关控制完善到软开关调制;更重要的是，其功率等级由千瓦级别飞跃到兆瓦级别;并且其在主电路的类型上也有所变化，电流型整流器与电压型整流器并存，有广阔的使用空间，为人们生活提供了便利，也为国家的发展有重要的推动作用。
3、整流器控制技术的研究方向
控制技术是整流器发展的关键技术，所以，有关PWM整流器控制技术的研究应该非常有针对性，要切中要害，一针见血，研究其核心有价值的议题。一是努力降低整流器对电网的负面影响，一定要适当减少交流侧输入电流的畸变率，通常我们经过方法的研究一般要求在整个负载波动的范围之内，一定程度上会减少对我国电网的不利影响。二是运用技术提高功率因数，从而减少整流器的非线性行为，使其对电网而言是纯电阻的负载。三是提高整个整流器系统的动态响应能力，从而减少动态响应时间，减少对电网影响。四是降低整个系统的开关能源消耗，提高装备效率。五是减少直流侧纹波的系数，缩小整流器其体积，达到减轻重量。
4、总结
DSP虽然作为微处理器，可是却有极大的潜能，其超大规模集成电路的工艺和高性能的数字信息处理器技术的稳步发展，为将来DSP使各种复杂的语音编解码的同步实现奠定了坚实额基础。整流器作为一种新型的媒介出现在大众的生活和社会中，为我们带来了极大的便利，使资源得到了综合的利用，而且有效地节约的资源，倡导我们做绿色能源的实践者。
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这个学期通过《对DSP芯片的原理与开发应用》课程的学习，对DSP芯片的概念、基本结构、开发工具、常用芯片的运用有了一定的了解和认识，下面分别谈谈自己的体会。
一、DSP芯片的概念
数字信号处理(Digital Signal Processing)是利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行采集、变换、增强、滤波、估值、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在通信、等诸多领域得到极为广泛的应用。
DSP(Digital Signal Process)芯片,即数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其应用主要是实时快速的实现各种数字信号处理算法。该芯片一般具有以下主要特点：
（1） 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
（2） 程序与数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3） 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4） 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5） 快速的中断处理和硬件支持；
（6） 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7） 可以并行执行多个操作；
（8） 支持流水线操作，使取值、译码和执行等操作可以同时进行。
世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811，1979年美国INTEL
公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的uPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。
当前，美国德州公司（TI），Motorola公司，模拟器件公司（AD），NEC公司，AT&T公司是DSP芯片主要生产商。
选择合适的DSP芯片，是设计DSP应用系统的一个非常重要的环节。一般来说，要综合考虑如下因素：
（1），DSP芯片的运算速度；
（2），DSP芯片的价格；
（3），DSP芯片的硬件资源；
（4），DSP芯片的运算精度；
（5），DSP芯片的开发工具；
（6），DSP芯片的功耗等等。
二、DSP芯片的基本结构。
TI公司的TMS320系列芯片的基本结构包括：
（1） 哈佛结构。哈佛结构是一种并行体系结构，主要特点是将程序和数
据存储在
不同的存储空间中，独立编址，独立访问。由于设立了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐量提高了一倍。为了进一步提高芯片性能，TMS320系列芯片允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用；还把指令存储在高速缓冲器(Cache)中，减少从存储器中读取指令需要的时间。
（2） 流水线。DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力。以三级流水线为例，取指，译码和执行操作可以独立的处理，在第N个指令取指时，前一个（N-1）个正在译码，而第N-2个指令则正在执行。
（3） 专用的硬件乘法器。TMS320系列芯片中，有专门的硬件乘法器，乘法可以在一个周期内完成。
（4） 特殊的DSP指令。比如LTD这条指令在一个指令周期内可以完成LT、DMOV和APAC三条指令。
（5） 快速的指令周期。DSP芯片的指令周期可以在200ns以下。TMS320系列芯片的指令周期已经降到了20ns以下。可以满足很多DSP应用的要求。
（三） 开发工具。
可编程DSP芯片的开发需要一整套完整的软硬件开发工具。通常开发工具可以分为代码生成工具和代码调试工具两类。代码生成工具是将用C或汇编语言编写的DSP程序编译汇编并链接成成可执行的DSP程序。代码调试程序是将DSP程序及系统进行调试，使之能达到设计目标。
就软件开发而言，用DSP芯片的汇编语言编写程序是一件比较繁杂的事情。因为不同公司不同类型的芯片的汇编语言都不尽相同。基于以上原因，各个公司都相继推出了高级语言（如C语言）编译器，使得DSP芯片的软件可以通过高级语言编写而成。
TI的优化C编译器能够产生可与手工编写的汇编语言相比的汇编语言程序，提供了简单的C执行时环境的程序接口，使得关键的DSP算法可用汇编语言实现建立了一定规模的工具库来方便使用。在C编译器中还提供了一个所谓的外壳程序（Shell），可以使C程序的编译、汇编和链接三个过程一次完成。
（四）关于TMS320C54X定点DSP芯片的设计使用。
TMS320C54X定点DSP芯片具有很高的性价比，体积小，功耗低，功能强，已在通信等许多领域得到广泛的应用。
该系列芯片大部分采用低电压供电方式，可以降低功耗，其电源分为两种，内核电源（CVdd）电源和I/O电源(DVdd)。与3.3V的供电相比，2.5V的内核电源可以降低44%的功耗；而I/O电源3.3V可以直接与外部低压器件接口，无需额外的电平转换电路。但是，由于现在很多外围芯片的工作电压都是5V，如EPROM、SRAM、模数转换芯片等，因此就要特别注意不同IC之间电平的转换。例如5V的TTL和3.3v的TTL器件之间只要耐压允许，电平可以通用；而5V的CMOS被3.3v的TTL驱动时，要加双电压（一边是3.3V供电，一边是5V供电）的驱动器。
TMS320C54X系列芯片有丰富的内部快速存储器，也可以扩展外部存储器。一般需要扩展EPROM/PROM，扩展时也要注意电平转换的问题。采用Flash存储器存储程序和固定数据是一种比较好的选择。
进行软件设计时，要注意以下一些问题：
（1） 流水线冲突。TMS320C54X采用了深度为6级的流水线操作，因此流水线冲突不可避免。一般在冲突发生时，由DSP自动插入延迟解决问题。但有些情况下DSP无法自动解决问题，需要程序员通过调整程序语句的次序或在程序中插入一定数量的NOP来解决。如果在调试程序中不能得到正确的结果，而又找不到程序错误时，就应该想到是否发生了流水线冲突，解决方法是在合适的位置插入一至几个NOP指令。
（2） 编译模式选择。在ST1状态寄存器中，有1位编译器模式控制位CPL。用于指示在相对直接寻址中采用哪种指针。为0是使用页指针DP，为1 时采用堆栈指针SP。注意模式切换时可能引起流水线冲突。
（3） 指令对存储器的要求。有些指令是对存储器是有特殊要求的，使用时要注意。
此外，在软件编程时还有一些技巧。比如要充分利用片内存储器，节省程序运行时从片外存储器读入程序或数据的时间；利用程序寻址空间，可以方便的寻址和执行更大规模的程序；利用两个内部累加器，可以有效的提高编程效率；利用ALU的分裂操作模式和CSSU单元可以加快运算速度；利用自动溢出保护功能和利用条件存储指令等等。
TMS320C54X系列芯片一般都在片内设置有BOOT程序，主要作用是在开机时将用户程序从外部装入到程序存储器。用户需要使用BOOT时，需要将DSP设置为微计算机工作方式。
除此之外，通过学习我还了解了如何用MATLAB进行DSP设计模拟，其他一些DSP芯片的大致结构和性能，以及具体的DSP应用开发方面的知识。在教员的悉心教导下，经过我的认真学习，对DSP应用方面的知识有了一个整体的了解，虽然还没有利用DSP芯片做过实际的东西，但我通过对该课的学习，为以后可能的设计应用打下了一定基础。
对于数字信号处理课程最初的料想是在学长和以前的任课老师那里听来的，据说这门课是跟随着信号系统的步伐，而且难度比较的大。
而至于滤波器就更加简单，只是根据频域的图像告诉我们，可以通过相乘得到这样的一部分我们所需要的频段。
对于连续型号我们可以很简单的从图像中看出来，那么数字信号呢？我们知道现实中模拟信号的传输是很麻烦的，而我们现在广泛采取的就是数字信号，那么同样的问题数字信号也是怎么解决的吗？
答案是显然的。那么既然不一样，我们可以做出数/模——模/数之间的转换是不是就可以了？转换之后，会不会添加或者减少了一些东西呢？
数字滤波器到底是怎么做出来的呢？实际的滤波器肯定不可能就是一个门函数，那么物理可实现的滤波器又是怎么样设计出来的呢？
还有关于调制解调严格的相干条件，如果频率有出路该怎么办，如果是倍频或是半频又该怎么办呢？
因为牵涉到离散的问题，原来很清晰的连续函数不再完全适用，那么我们应该怎么在信号系统后承接好数字信号处理这门课呢？
应该说这些问题是我在信号系统之后一直想的，也是在学习数字信号处理之前应该思考的。
让我释然的是李老师在第一节课时对这门课程作解释时的一句话，我到现在仍然记忆犹新。她说：很多学生看到这么多公式就感到害怕，但实际上我们不是要求大家单纯的去算这些式子。我们不是数学课，我们的要求其实是希望大家能够理解这些式子背后的物理含义。很多式子从数学推理上学很难，但是用物理的方法很简单的一看就明白了。而我们这门课大家就要学会从物理模型的角度去思考，很多问题就很容易就理解了。
从物理模型的角度去理解记忆这些公式，这是我对老师话的总结。在后续的课程中我也是这么做的。
但是我对这门课的心得还要再加上两句话：
（1） 拓展从信号系统中学到的知识，比较它与这门课的异同。
（2） 从物理模型的角度去理解记忆这些公式，或者是从自己的角度去理解，不要拘泥于老师和课本上的条条框框
（3） 重视matlab仿真实验，从图像中去加深理解。
对于这三句话我会在下面作解释。
首先，对于信号系统与数字信号处理的'关系，只要是学过这两门课程的人都看的出来。我前面说过，在学习的开始就有人有意无意的提醒我这两门课程的关系。有先入为主的概念，几乎每个人在学习数字信号系统的时候都会有意无意的去比较这两门课程。
显然这是温故而知新，对这门课程是有帮助的。但是这种被动的比较，帮助很小，我们应该学会主动的去罗列他们的不同之处。比如说第三章Z 变换、Z 变换收敛域、Z 反变换、Z 变换的性质，虽然是离散的，在表示方式上与连续的有所不同，但是变换的实质是差不多的，所以很多性质往往可以与傅里叶变换性质一起记忆，甚至许多性质公式完全可以从傅里叶变换的性质中互推得到。又比如采样中，采样定理的原理是一样的，但是如连续时间信号的离散时间处理，或者离散时间信号的连续时间处理，将会导致一些不同，这归根结底在于离散信号与连续信号不同之处。
这些异同之处加以理解，甚至反过来，回头再看以前的课本，你会发现很多地方又加深了理解，以前的有些疑问也释然了。或许有人认为以前的课程已经结束了，过去的问题懂不懂无所谓。实际上，很多以前的东西是现在学习的基础，基础扎实了，在以后有可能就因为这个道理，触类旁通反而解决了后续的问题。
如此看来，不单单是信号系统，我们甚至可以与其他一些并行的课程一起理解，比如自动控制原理中的零极点图，和最小相位系统是一致的理论；通信原理中也有调制解调和编码的东西甚至滤波器的设计，虽然主要是考虑信噪比的计算，但是基本原理是一样的。
尽管这种比较可能对做题上没有什么很大的影响，但是了解整个过程，了解整个系统是怎么运作的就对整个系统由了深刻的理解。这样在物理模型层面上，就更明白这是为什么了。
这就为老师所说的，从物理模型的角度去理解记忆这些公式打下了基础。有很多章节，他的基础都是前几章的公式，或是正对后面章节实现的定义。刚开始看的时候，觉得没有道理，而且很简单的问题偏偏要用数学表达式去表示，很显然的推论，用数学语言描述之后就看不太明白了。
那么既然如此，我们也没必要一定要把那些数学表示方法背下来，完全可以通过其物理的现象去理解它。本来，你用什么语言去写，也不过是描述他罢了，没有必要舍本逐末，只要理解就好。比如全通系统，最小相位系统，线性相位系统，你可以用幅度和相角把每个都表示出来，也完全可以把图像记住了，那么一切也都记住了。甚至如李老师上课说的，通过平面几何的方法，你可以得到和数学推理一样的结论，因为两者完全是一一对应的关系。你完全可以按照自己的理解来，只要言之有理，自圆其说就可以了。
如果你没有办法想出自己的方法，那么通过图像来理解是一种不错的选择。整门课程随时随地都充斥着各种图像，比起枯燥的数字，图像更具体的表达了它们的物理本质，也方便记忆。
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