dsp綜合實(shí)驗(yàn)課件

現(xiàn)代電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)DSP實(shí)驗(yàn)TMS320C5402核心版該板實(shí)現(xiàn)了一個(gè)最小系統(tǒng)，可以單獨(dú)運(yùn)行。板上主要資源包括：一個(gè)TMS320C5402型號(hào)的DSP芯片；一個(gè)LV64L1664KX16BITSRAM

;一個(gè)CPLD可編程芯片，本模塊主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的總線控制工作。DPS+CPLD開(kāi)發(fā)板和EDA5.1底板構(gòu)成的完整DSP開(kāi)發(fā)系統(tǒng)圖DSP_JTAG接口：DSP與仿真器的連接接口CPLD_JTAG接口：對(duì)CPLD進(jìn)行配置和下載程序的接口J6、J7:通過(guò)該接口與EDA主板連接,從而可使用底板上的外設(shè).EPM240T100C561LV6416EPM240T100C5DSP_JTAGVC5402J7J6PLD_JTAGDSP_JTAG：DSP與仿真器的連接接口CPLD_JTAG：對(duì)CPLD進(jìn)行配置和下載程序的接口通過(guò)跳線器J2切換MP/MC工作方式，當(dāng)跳線器連接時(shí)工作在微計(jì)算機(jī)方式，當(dāng)跳線器斷開(kāi)時(shí)工作在MP方式J6J7:通過(guò)該接口與EDA主板連接,從而可使用底板上的外設(shè).如果MP/MC=0，程序從片內(nèi)ROM開(kāi)始執(zhí)行，否則，從片外程序存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行。數(shù)碼管led液晶顯示電源開(kāi)關(guān)5V電源輸入時(shí)鐘源51單片機(jī)VGA接口232接口4*4鍵盤TLC549實(shí)驗(yàn)箱布局圖核心板模式顯示PS2USB電平開(kāi)關(guān)核心板插口◎數(shù)字信號(hào)處理(Digitalsignalprocessing，簡(jiǎn)稱DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展，已經(jīng)在信號(hào)處理、通信、語(yǔ)音、圖像、雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.◎

DSP既是DigitalSignalProcessing的縮寫，也是DigitalSjgnalProcessor的縮寫，二者的英文簡(jiǎn)寫相同，但含義不同.◎

DigitalSjgnalProcessing廣指數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法，即數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)?！?/p>

DigitalSjgnalProcessor(DSP)——指用于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的可編程微處理器，強(qiáng)調(diào)運(yùn)算處理的實(shí)時(shí)性，因此除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制功能外，主要針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流程上做了較大的改動(dòng)。DSP系統(tǒng)的構(gòu)成DSP系統(tǒng)具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：

(1)接口方便。(2)編程方便?？墒乖O(shè)計(jì)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活方便地對(duì)軟件進(jìn)行修改和升級(jí)。(3)穩(wěn)定性好。受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小，可靠性高。(4)精度高。(5)可重復(fù)性好。模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。(6)集成方便。有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。當(dāng)然，數(shù)字信號(hào)處理也存在一定的缺點(diǎn)。例如，對(duì)于簡(jiǎn)單的信號(hào)處理任務(wù)，若采用DSP則使成本增加。DSP系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，DSP技術(shù)更新的速度快，數(shù)學(xué)知識(shí)要求多，開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具還不盡完善。TMS320VC5402引腳圖:TMS320VC5402的引腳1返回首頁(yè)圖:TMS320VC5402的引腳2表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明1表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明3表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明4表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明5表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明7返回本節(jié)表:TMS320VC5402引腳說(shuō)明815～76543210IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFSMULSST圖3處理器方式狀態(tài)寄存器PMST的位結(jié)構(gòu)表3:時(shí)鐘方式寄存器CLKMD表4:軟件等待狀態(tài)寄存器SWWSR表5:分區(qū)轉(zhuǎn)換控制寄存器表7:定時(shí)器控制寄存器TCR定時(shí)器控制寄存器TCR功能DSP的USB仿真器(TDS510)驅(qū)動(dòng)軟件安裝1.將DSP的USB仿真器(TDS510)連接到DSP模塊上的JTAG接口和PC機(jī)(連接無(wú)誤后才上電),桌面出現(xiàn)找到新的硬件界面:

2.點(diǎn)擊“從列表或指定位置安裝”，出現(xiàn)以下畫面，并在瀏覽中選擇驅(qū)動(dòng)軟件目錄：3.然后點(diǎn)擊下一步，出現(xiàn)：4.點(diǎn)擊完成，屏摹右下方出現(xiàn)“新硬件已安裝并可以使用了。”，表示dsp仿真器驅(qū)動(dòng)軟件安裝完畢。CCS中的軟件或硬件仿真的設(shè)置1.點(diǎn)擊桌面的”setupccs”軟件,并在File菜單下選擇import;2.在出現(xiàn)的importconfiguration對(duì)話框中,選擇器件及軟件或硬件仿真設(shè)備,然后點(diǎn)擊”import”,在”mysystem”下出現(xiàn)相應(yīng)的軟件或硬件仿真設(shè)備.軟件仿真設(shè)備設(shè)置步驟:硬件仿真設(shè)備設(shè)置步驟:仿真設(shè)備設(shè)置完畢,啟動(dòng)CCS:點(diǎn)擊”setupccs”中”file”菜單下的”exit”啟動(dòng)ccs,出現(xiàn)如下界面:接著點(diǎn)擊open菜單,若選擇”c5402devicesimulator/cpu”即為軟件仿真,選擇”c5402dskviatds510usb2.0emulator/cpu”即為硬件仿真.CCS的使用一、新建工程文件啟動(dòng)CCS，在主菜單中單擊“Project”，會(huì)有“new”和“open”選項(xiàng)，創(chuàng)建新工程使用“new”選項(xiàng)。程序會(huì)提問(wèn)新建工程的名字以及保存位置，指定后單擊“確定”即可。新建工程窗口CCS提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測(cè)試，能夠加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高工作效率?？墒褂脙煞N方式向工程添加源文件、CMD和庫(kù)文件。（1）添加源文件

·第一個(gè)方法：在主菜單中單擊“Project”，選擇“AddFilestoProject”命令，在彈出的添加文件對(duì)話框中找到文件，單擊“打開(kāi)”按鈕即可。

·第二個(gè)方法：在工程名上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“AddFiles”命令。在彈出的添加文件的對(duì)話框中，找到指定類型的文件。單擊“打開(kāi)”按鈕。2．向工程添加各類型文件添加文件（2）添加必需的內(nèi)存定位文件“*.cmd”:使用上述任一方式，向工程里添加“hello.cmd”，注意在添加文件對(duì)話框的“文件類型”下拉列表中要選擇“LinkCommandFile(*.cmd)”，該文件定義了各代碼段和數(shù)據(jù)段在存儲(chǔ)器中的位置。3）添加庫(kù)文件:

若工程是基于C語(yǔ)言編寫的，還需添加運(yùn)行時(shí)的支持庫(kù)文件（Run－Time－SupportLibrary).如果基于匯編的就不需要）。使用上述任何一種方式，向工程添加“rts.lib”文件，該文件存放在CCS的安裝目錄c5400\cgtools\lib”下。注意在添加文件對(duì)話框的“文件類型”下拉列表中要選擇“ObjectLibraryFiles（*.o*,*.l*）”。（5)添加gel文件在工程視圖中選中GELfiles文件夾，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇LoadGEL選項(xiàng)，載入gel文件.（4）添加頭文件在工程名“hello1.pjt”上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“ScanAllDependencies”，這樣hello.c文件所包含的頭文件“hello.h”將出現(xiàn)在工程瀏覽窗中的“include”文件夾中。頭文件實(shí)際不用人工添加，在Build工程時(shí)，CCS本身就會(huì)自動(dòng)完成掃描。二、建造和運(yùn)行程序

建造（Building）指編譯、匯編、鏈接三個(gè)獨(dú)立步驟按順序聯(lián)合運(yùn)行。

(1)建造:在主菜單中單擊“Project”，選擇“RebuildAll”，或者單擊工具條圖標(biāo)，CCS將重新對(duì)工程中所有文件進(jìn)行編譯、匯編、鏈接，并同步在底部窗口中顯示編譯連接信息。連接完畢，CCS生成一個(gè)“.out”文件，默認(rèn)存放在目錄“hello2”下的“debug”目錄中。

(2)建造完畢后，再裝載程序：在主菜單中單擊“File”，選擇“LoadProgram”，在彈出對(duì)話框中，找到目錄“hello2”下的“debug”目錄，選擇“hello.out”，并打開(kāi)。CCS裝載完畢該文件到目標(biāo)DSP以后，會(huì)自動(dòng)彈出“Dissassembly”窗口，顯示構(gòu)成源代碼的反匯編指令。同時(shí)，CCS還會(huì)在底部彈出“stdout”欄，用于顯示程序在運(yùn)行時(shí)的輸出信息。

(3)點(diǎn)擊工具欄按鈕或選擇Debug→Run。單步和全速運(yùn)行：在主菜單中單擊“Debug”，選擇“GoMain”，讓程序從主函數(shù)開(kāi)始運(yùn)行。程序會(huì)停在main（）處，并會(huì)有一個(gè)黃色的箭頭標(biāo)記當(dāng)前要執(zhí)行的C語(yǔ)言代碼,若單步執(zhí)行,用F10,若全速執(zhí)行,用F5(RUN)

。斷點(diǎn)運(yùn)行1.斷點(diǎn)設(shè)置:將光標(biāo)移到欲設(shè)斷點(diǎn)位置處,按F9;斷點(diǎn)取消也是F9.2.按F5.如果同時(shí)看到C語(yǔ)言代碼和對(duì)應(yīng)編譯生成的匯編代碼，在主菜單中單擊“View”，選擇“MixedSource/ASM”，此時(shí)會(huì)有一個(gè)綠色箭頭標(biāo)記當(dāng)前要執(zhí)行的匯編代碼多種觀察窗口幫助調(diào)試:(1)查看寄存器：選擇View菜單中的CPURegisters命令。(2)查看數(shù)據(jù)：選擇View菜單中的Memory…命令，彈出設(shè)置窗口，按實(shí)際需要指定其中的參數(shù)，如起始地址等，就可以觀察到數(shù)據(jù)單元中的值，該值可以以多種格式表示。(3)查看程序中變量的當(dāng)前值：可以在程序中用光標(biāo)選中變量名，在鼠標(biāo)右鍵菜單中選擇AddtoWatchWindow命令就可以把該變量添加到Watch窗口。隨著程序的運(yùn)行，可以在Watch窗口看到該變量的值的變化。選擇View→Graph→Time/Frequency。在彈出的GraphPropertyDialog對(duì)話窗中，將GraphTitle，StartAddress，AcquisitionBufferSize，DisplayDataSize，DSPDataType，Autoscale和MaximumY-value的屬性改變?yōu)樾枰膶傩浴?4)顯示圖形：如果要觀察的變量太多，例如要觀察一個(gè)數(shù)組的值，那么可以用一種更直觀的方法，就是把數(shù)據(jù)用圖形的方式表現(xiàn)出來(lái)。在TMS320VC5402中，定時(shí)器通過(guò)控制定時(shí)器相關(guān)寄存器，該定時(shí)器可以被停止、重新啟動(dòng)、復(fù)位或禁止。與該定時(shí)器有關(guān)的寄存器有定時(shí)計(jì)數(shù)寄存器（TIM）、定時(shí)周期寄存器（PRD）以及定時(shí)器控制寄存器（TCR）。定時(shí)計(jì)數(shù)寄存器TIM：該寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)器映射的寄存器。該寄存器中保存了定時(shí)器當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，并且該寄存器的值會(huì)在預(yù)分頻器中的計(jì)數(shù)器遞減至0的時(shí)候遞減1。當(dāng)TIM寄存器中的至遞減至0的時(shí)候，定時(shí)器復(fù)位，TIM重新加載PRD寄存器中的值，開(kāi)始下一輪計(jì)數(shù)，與此同時(shí)，當(dāng)該寄存器中的值遞減至0的時(shí)候，產(chǎn)生定時(shí)器中斷。定時(shí)周期寄存器PRD：該寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)器映射的寄存器。該寄存器用于控制定時(shí)器的周期。定時(shí)器控制寄存器TCR：該寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)器映射的寄存器。該寄存器主要用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)、停止、復(fù)位以及初始化定時(shí)器的預(yù)分頻器等操作。該寄存器的具體內(nèi)容如下表所示。TDDR：定時(shí)器的4位預(yù)分頻器，TDDR的值為0～15。TSS：定時(shí)器啟動(dòng)/停止位。‘1’可停止定時(shí)器計(jì)數(shù)；‘0’可啟動(dòng)定時(shí)器。TRB：向該位寫入‘1’可復(fù)位定時(shí)器。PSC：預(yù)分頻器的遞減計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器會(huì)在CLKOUT的作用下遞減，當(dāng)遞減至0的時(shí)候，TIM的值便會(huì)遞減1，同時(shí)PSC會(huì)重新加載TDDR的預(yù)分頻值。Free：該位用來(lái)配置定時(shí)器是否工作在Soft制定的工作方式。當(dāng)該位為‘0’時(shí)，選定Soft位所指定的工作模式；當(dāng)該位為‘1’時(shí)，定時(shí)器將會(huì)正常運(yùn)行，而不會(huì)采取Soft位所指定的工作模式。Soft：該位用來(lái)配置定時(shí)器在遇到程序中斷時(shí)的工作方式。當(dāng)該位為‘0’時(shí)，遇到中斷定時(shí)器會(huì)立即停止運(yùn)行；當(dāng)該位為‘1’時(shí)，定時(shí)器將會(huì)正常運(yùn)行，遇到中斷定時(shí)器會(huì)在遞減到0后停止運(yùn)行。根據(jù)以上講述，可以得到DSP中定時(shí)器的定時(shí)中斷周期為:

T=CLKOUT×(TDDR+1)×(PRD+1)CLKOUT為時(shí)鐘周期要對(duì)定時(shí)器正確配置和操作，可以通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：1）首先將TCR寄存器中的TSS位置’1’來(lái)停止定時(shí)。2)初始化定時(shí)器周期PRD。3）重新加載TCR寄存器(初始化定時(shí)器的預(yù)分頻器TDDR,TSS=0;TRB=1),啟動(dòng)定時(shí)器。4）將IFR寄存器中的TINT位置’1’,清楚尚未處理完的定時(shí)器中斷，5)將IMR寄存器中的TINT位置’1‘,開(kāi)定時(shí)器中斷。6）將ST1寄存器中的INTM清零,全局中斷使能。asm("STM#0000h,CLKMD");while(*CLKMD&0x01);asm("STM#40C7h,CLKMD");//設(shè)置CPU運(yùn)行頻率＝100M/*40C7h:5*clkin=100M30c7h:4*clkin=80M20c7h:3*clkin=60M10C7h:2*clkin=40M*/asm("stm#4240h,SWWSR");//2waitexceptforon-chipprogram1asm("stm#00a0h,PMST");//MP/MC=0,IPTR=001,ovly=0

asm("stm#0802h,BSCR");asm("STM#0h,IMR");asm("STM#0010h,TCR");//關(guān)定時(shí)器asm("STM#0186ah,PRD");//1msasm("STM#0C2fh,TCR");//TCR=最后四位asm("STM#0008h,IFR");asm("ORM#0008h,*(IMR)");/*開(kāi)時(shí)間中斷*/asm("ORM#0100h,*(IMR)");/*開(kāi)INT3中斷*/asm("SSBXXF");asm("RSBXINTM");/*開(kāi)中斷*/vectors.asm中存放的是中斷入口地址，如果程序中涉及到中斷，就需要在vectors.asm中相應(yīng)的地址放置跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序便可。*.cmd命令文件:(1)在命令文件中兩個(gè)十分有用的偽指令MEMORY和SECTIONS:指定實(shí)際應(yīng)用中的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和進(jìn)行地址的映射。(2)Memory:用來(lái)指定目標(biāo)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，Memory下可以通過(guò)PAGE選項(xiàng)配置地址空間，鏈接器把每一頁(yè)都當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間。通常情況下，PAGE0代表程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序，PAGE1代表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放數(shù)據(jù)。(3)由編譯器生成的可重定位的代碼和數(shù)據(jù)塊叫做“SECTIONS”(段)，SECTIONS用來(lái)控制段的構(gòu)成與地址分配。對(duì)于不同的系統(tǒng)配置，“SECTION”的分配方式也不相同，鏈接器通過(guò)“SECTIONS”來(lái)控制地址的分配，所以“SECTIONS”的分配就成了配置.cmd文件的重要環(huán)節(jié)。72存儲(chǔ)器－TMS320VC5402尋址空間存儲(chǔ)器:DARAM(雙尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器),SARAM(單尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器),ROM(程序存儲(chǔ)器)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總是安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,但也可設(shè)置成程序存儲(chǔ)空間;程序存儲(chǔ)器總是安排到程序存儲(chǔ)空間,但也可設(shè)置成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間;MP/MC=0,片內(nèi)ROM配置到程序空間;

MP/MC=1,片內(nèi)ROM不配置到程序空間;OVLY=1,片內(nèi)RAM配置到程序和數(shù)據(jù)空間;OVLY=0,片內(nèi)RAM只配置到數(shù)據(jù)空間;以下是對(duì)“SECTIONS”的定義及分配的詳細(xì)介（1）.text包括所有的可執(zhí)行代碼和常數(shù)，必須放在程序頁(yè)；(2).cinit包括初始化的變量和常量表,要求放在程序頁(yè)；.pinit它包括全局構(gòu)造器(C++),可放在程序頁(yè)；(3).const它包括字符串、聲明、以及被明確初始化過(guò)的全局和靜態(tài)變量，要求放在低地址的數(shù)據(jù)頁(yè)；(4).switch它包括為轉(zhuǎn)換聲明設(shè)置的表格，可以放在程序頁(yè)也可以放在低地址的數(shù)據(jù)頁(yè)。MEMORY{PAGE0:EPROG:origin=0x1400,len=0x7c00VECT:origin=0xff80,len=0x80PAGE1:USERREGS:origin=0x60,len=0x1cBIOSREGS:origin=0x7c,len=0x4IDATA:origin=0x80,len=0x1380EDATA:origin=0x1400,len=0x8000EDATA1:origin=0x9400,len=0x4c00}SECTIONS{.vectors:{}>VECTPAGE0.sysregs:{}>BIOSREGSPAGE1.trcinit:{}>EPROGPAGE0.gblinit:{}>EPROGPAGE0frt:{}>EPROGPAGE0.text:{}>EPROGPAGE0.cinit:{}>EPROGPAGE0.pinit:{}>EPROGPAGE0.sysinit:{}>EPROGPAGE0.bss:{}>IDATAPAGE1.far:{}>IDATAPAGE1.const:{}>IDATAPAGE1.switch:{}>IDATAPAGE1.sysmem:{}>IDATAPAGE1.stack:{}>IDATAPAGE1}.bss它為全局變量和靜態(tài)變量保留空間。在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，C導(dǎo)入路徑把數(shù)據(jù)從.cinit節(jié)復(fù)制出去然后存在.bss節(jié)中，要求放在低地址的數(shù)據(jù)頁(yè)；.stack為C系統(tǒng)堆棧保留空間，這部分存儲(chǔ)器為用來(lái)將聲明傳給函數(shù)及為局部變量留出空間，要求放在低地址的數(shù)據(jù)頁(yè)；.system動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器分配保留空間。這個(gè)空間用于malloc函數(shù)，如果不使用malloc函數(shù)，這個(gè)段的大小就是0，要求放在低地址的數(shù)據(jù)頁(yè)；79JTAG口 JTAG是JointtestActionGroup的簡(jiǎn)稱，又稱JTAG口，它是一符合IEEEStd1149.1邊界掃描邏輯標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)接口。它主要用于在硬件上對(duì)DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)在線仿真測(cè)試和DSP程序的下載，它提供對(duì)所連接設(shè)備的邊界掃描，同時(shí)也可以用來(lái)測(cè)試引腳到引腳的連續(xù)性，以及進(jìn)行DSP芯片的外圍器件的操作測(cè)試。80JTAG口TCK：測(cè)試時(shí)鐘TDI：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入TDO：測(cè)試數(shù)據(jù)輸出TMS：測(cè)試方式選擇TRST＃：測(cè)試復(fù)位引腳EMU0：仿真中斷引腳0EMU1：仿真中斷引腳181JTAG口JTAG口實(shí)例DFT假設(shè)信號(hào)為x(0)，x(1)，……，x(N-1)，那么其離散傅立葉變換(DFT)后的實(shí)部和虛部以及頻譜幅度分別為：頻譜幅度:實(shí)驗(yàn)九