基于DSP6416为控制核心的SPM系统

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1、2021/7/151基于DSP6416为控制核心的SPM系统2021/7/152大纲DSP概念SPM概念及基本原理TMS320C6416TDSK板介绍DSP6416与SPM的硬件连接DSP6416与SPM的软件连接2021/7/153大纲DSP概念SPM概念及基本原理TMS320C6416TDSK板介绍DSP6416与SPM的硬件连接DSP6416与SPM的软件连接2021/7/154DSP概念DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，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，转换为0或1的数字信号。再对数

2、字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。2021/7/155DSP主要特点及优点DSP主要特点在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法运算；程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；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；快速的中断处理和硬件I/O支持；支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行：

3、可以并行执行多个操作。DSP优点受温度、环境等外部因素影响小；容易实现集成可以分时复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可用于频率非常低的信号。2021/7/156大纲DSP概念SPM概念及基本原理TMS320C6416TDSK板介绍DSP6416与SPM的硬件连接DSP6416与SPM的软件连接2021/7/157SPM发展介绍1982年，纳米科技研究的重要仪器扫描隧道显微镜STM（ScanningTunnelingMicroscopy），开创纳米仪器的新时代。扫描探针显微镜（ScanningProbeMicroscope，SPM）是在STM

4、的基础上在1986发展起来的各种新型探针显微镜（包括AFM,MFM,EFM等）。STMAFM2021/7/158SPM特点SPM是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。它具有分辨率极高（原子级分辨率），实时性，对样品无特殊要求，可在大气、常温环境甚至是溶液中成像，同时具备纳米操纵及加工功能、系统及配套相对简单、廉价等优点。2021/7/159SPM原理以AFM为例：2021/7/1510大纲DSP概念

5、SPM概念及基本原理TMS320C6416TDSK板介绍DSP6416与SPM的硬件连接DSP6416与SPM的软件连接2021/7/1511TMS320C6416TDSK板介绍2021/7/1512TMS320C6416TDSK性能指标TMS320C6416TDSK开发板的主要性能指标和特点如下：采用TMS320C6416定点DSP核，运行在1GHz的工作频率；DSP核具有六个算术逻辑单元（ALU），每个ALU都支持32位、16位、8位算术运算；片上具有两个乘法器，每个时钟周期支持4个16×16位或者8个8×8位的乘法运算；集成16MB的DRAM，有足够大的

6、空间存储采集的数据；同时具备两个EMIF（ExternalMemoryInterfaces）接口，内存可最大扩展到1280M-Byte；具有三个定时器和十六个通用输入输出接口（General-PurposeI/O，GPIO）；开发板提供嵌入式SPM控制系统所需的通信接口，包括1个HPI接口和3个McBSP接口。2021/7/1513大纲DSP概念SPM概念及基本原理TMS320C6416TDSK板介绍DSP6416与SPM的硬件连接DSP6416与SPM的软件连接2021/7/1514SPM系统的硬件总体设计嵌入式SPM控制系统分为探头、电子控制系统和计算机系

7、统三个子系统。探头系统主要包括探针、前置放大器，步进装置等，是SPM测量技术平台的执行机构。电子控制系统是SPM测量技术平台的核心部分，一方面对测量到的信号进行各种运算和处理，交付给计算机系统；另一方面，解析计算机输出的命令，驱动SPM各部分进行工作。计算机系统则提供人机交换的界面。2021/7/1515SPM系统的硬件设计需要分析精度----噪音一般是来自电源的地回路干扰和一些高频率切换的数字信号，因此有效地抑制干扰源，有利于提高SPM的信噪比。稳定性与可靠性----SPM系统的工作是一个十分耗时的测量过程，需要控制系统在长时间内保持正常工作，这就需要高稳定

8、和可靠的控制系统来响应各种外来环境的变