信息工程系實驗中心

信息工程系實驗中心數(shù)字信號處置器實驗

〔DSP實驗〕實驗一常用指令實驗一、實驗?zāi)康?.了解DSP開發(fā)系統(tǒng)的組成和構(gòu)造；2.熟習(xí)DSP開發(fā)系統(tǒng)的銜接；3.熟習(xí)DSP的開發(fā)界面；4.熟習(xí)C54X系列的尋址系統(tǒng)；5.熟習(xí)常用C54X系列常用指令的用法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版以上軟件，DSP仿真器，DSPCPU掛箱。三、實驗原理外部標(biāo)志輸出〔軟件可控信號〕XF可用于在多處置器構(gòu)造中相互通訊，也可作通用輸出腳。本實驗中XF引腳先接到CPLD，然后把XF再經(jīng)過CPLD輸出給LED燈。XF為低時LED亮，XF為高時LED滅。四、實驗步驟與內(nèi)容1.系統(tǒng)銜接進(jìn)展DSP實驗之前，先必需銜接好仿真器、DSPCPU掛箱及計算機(jī)，銜接方法如下所示：2.上電復(fù)位在硬件安裝完成后，確認(rèn)安裝正確、各實驗部件及電源銜接正常后，接通仿真器電源或啟動計算機(jī)，此時，仿真盒上的“紅色小燈〞應(yīng)點亮，否那么DSP開發(fā)系統(tǒng)與計算機(jī)銜接有問題。3.運轉(zhuǎn)CCS程序待計算機(jī)啟動勝利后，DSPCPU掛箱220V電源置“ON〞，DSPCPU掛箱上電，啟動CCS，此時仿真器上的“綠色小燈〞應(yīng)點亮，并且CCS正常啟動，闡明系統(tǒng)銜接正常；否那么仿真器的銜接、JTAG接口或CCS相關(guān)設(shè)置存在問題，掉電，檢查仿真器的銜接、JTAG接口銜接，或檢查CCS相關(guān)設(shè)置能否正確。注：如在此出現(xiàn)問題，能夠是系統(tǒng)沒有正常復(fù)位或銜接錯誤，應(yīng)重新檢查系統(tǒng)硬件并復(fù)位；也能夠是軟件安裝或設(shè)置有問題，應(yīng)嘗試調(diào)整軟件系統(tǒng)設(shè)置，詳細(xì)仿真器和仿真4.修正樣例程序，嘗試DSP其他的指令。5.樣例程序?qū)嶒灢僮麝U明下面以exp01_xf的操作過程闡明CCS的工程建立連接編譯的方法：(其他實驗的操作過程和實驗一一樣)1〕把〞exp01_xf目錄拷貝到〞C:\ti5x\myprojects〞目錄下,去掉其只讀屬性.2)刪除除了〞.asm、d〞后綴外的其它一切文件和文件夾3〕翻開CCS的“Project\new〞菜單4〕按以下圖建立工程〞exp01_xf〞5)翻開〞addfilestoproject〞菜單，把〞exp01_xf〞目錄下的.asm、d文件添加到exp01_xf的工程中。6〕點擊“rebuldall〞按鈕，編譯銜接工程。7〕假設(shè)有如下的警告“>>warning:entrypointsymbol_c_int00undefined〞翻開“project\buildoptions〞菜單的linker選項，把〞autoinitmode〞選項設(shè)置為“noautoinitialzation〞,再重新編譯銜接工程。8〕在〞file\loadprogram〞菜單，并加載“exp01_xf.out〞；加載終了，單擊“Run〞運轉(zhuǎn)程序；實驗結(jié)果：可見“CPLD單元〞的指示燈D3以一定頻率閃爍；單擊“Halt〞暫停程序運轉(zhuǎn)，那么指示燈D3停頓閃爍，如再單擊“Run〞，那么指示燈D3又開場閃爍；五、程序框圖其中初始化包括SP及PMST存放器值的設(shè)定延時子程序為一嵌套循環(huán)主程序流程圖六，思索題1，XF直接驅(qū)動LED和XF經(jīng)過CPLD驅(qū)動LED的區(qū)別？2，怎樣判別5416內(nèi)部的PLL曾經(jīng)切換到分頻方式？實驗二數(shù)據(jù)存儲實驗一、實驗?zāi)康?、掌握TMS320C54的程序空間的分配；2、掌握TMS320C54的數(shù)據(jù)空間的分配；3、熟習(xí)操作TMS320C54數(shù)據(jù)空間的指令。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSP仿真器，DSPCPU掛箱。三、實驗原理C54x的存貯空間分為三個部分，分別是程序空間，數(shù)據(jù)空間和輸入輸出〔I/O〕空間。程序空間的大小為1M字，數(shù)據(jù)和輸入輸出空間大小都是64K字。對于程序空間和數(shù)據(jù)空間，有些地址段曾經(jīng)被系統(tǒng)內(nèi)部定義，我們不能運用。以下圖描畫了VC5402的存貯空間的分配。存貯空間的配置有兩種方式，一種是微處置器方式〔MP〕，另一種是微計算機(jī)方式，而這兩種方式主要影響程序空間的分配。假設(shè)是微處置器方式，那么程序地址空間FF80~FFFF是外部的，也就是我們可以配置的，這也很好了解，由于所謂微處置器也就是僅把該芯片當(dāng)成是一個處置器，僅完成義務(wù)的處置。而假設(shè)是微計算機(jī)方式，那么程序地址空間FF80~FFFF是被系統(tǒng)占用了的，用于存放系統(tǒng)中斷向量表，同時F000~FEFF地址空間也被系統(tǒng)運用，這段地址里面包含了引導(dǎo)程序。由此可以看出，微計算機(jī)方式就是把該DSP看成了獨立的一個系統(tǒng)，要本人可以單獨任務(wù)起來，因此需求引導(dǎo)程序。數(shù)據(jù)空間分成了6個部分，如上圖所示。其中00～5F是存貯器映射空間。這段地址空間的值和DSP內(nèi)部存放器的值是一致的，訪問這個地址空間就等于訪問DSP內(nèi)部的相對應(yīng)存放器。而這段空間是在DSP的片上RAM內(nèi)。60～7F是一個散空間，相當(dāng)于系統(tǒng)給本人保管了一個空間用于特殊之用。比如說，在系統(tǒng)引導(dǎo)的時候，引導(dǎo)程序往往把程序執(zhí)行的入口地址先放到這個空間的某個位置，等引導(dǎo)玩以后，系統(tǒng)再從這個地址里面取出程序的入口地址，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)地址開場執(zhí)行程序。80～3FFF是DSP的片上RAM所映射的地址空間，假設(shè)我們程序的代碼比較小時，可以不用外擴(kuò)RAM。4000～EFFF，這段空間是外部尋址空間。假設(shè)程序比較大，片上RAM放不下下的時候，可以外擴(kuò)一個RAM，然后將程序放在這段空間里執(zhí)行。F000~FEFF，這段空間可以是外部，也可以是片上ROM，主要受CPU的控制存放器DROM位的控制。關(guān)于CPU各控制存放器的意義，在下一節(jié)會詳細(xì)引見。FF00~FFFF，可以是外部也可以是保管不能運用。主要受DROM位影響。輸入輸出〔I/O〕空間的64K字全部是外部的。另外，C54x的程序空間采用了分頁機(jī)制。每64K字為一頁。因此程序空間1M字可以劃分為16頁。如以下圖所示。另外要留意，在操作數(shù)尋址過程中，數(shù)據(jù)空間也采用了分頁地址，而數(shù)據(jù)空間的分頁方法是每128字分為一頁，每頁是延續(xù)的，因此數(shù)據(jù)空間分為512頁。對于輸入輸出空間沒有任何分頁機(jī)制，直接訪問。四、實驗步驟與內(nèi)容銜接好DSP開發(fā)系統(tǒng)，運轉(zhuǎn)CCS軟件；在CCS的Memory窗口中查找C54各個區(qū)段的數(shù)據(jù)存儲器地址，在可以改動的數(shù)據(jù)地址隨意改動其中內(nèi)容；在CCS中裝載實驗示范程序，單步執(zhí)行程序，察看程序中寫入和讀出的數(shù)據(jù)存儲地址的變化；結(jié)合其他尋址方式一同運用。樣例程序?qū)嶒灢僮麝U明啟動CCS2.0，并加載“NORMAL\EXP02_MEM\DEBUG\exp02.out〞；用“View〞下拉菜單中的“Memory〞查看內(nèi)存單元；輸入要查看的內(nèi)存單元地址，本實驗要查看0x1000H~0x100FH單元的數(shù)值變化，輸入地址0x1000H；查看0x1000H~0x100FH單元的初始值，單擊“Run〞運轉(zhuǎn)程序，也可以“單步〞運轉(zhuǎn)程序；單擊“Halt〞暫停程序運轉(zhuǎn)；查看0x1000H~0x100FH單元內(nèi)數(shù)值的變化；封鎖各窗口，本實驗終了。源程序查看：用下拉菜單中Project/Open，翻開“NORMAL\EXP02_MEM\Exp02.pjt〞，雙擊“Source〞，可查看源程序。五、實驗闡明：本實驗程序?qū)?x1000開場的8個地址空間，填寫入0xAAAA的數(shù)值，然后讀出，并存儲到0X1008開場的8個地址空間。在CCS中可以察看DATA存儲器空間地址0X1000~0X100F值的變化。六、思索題54X訪問內(nèi)部RAM和訪問外部RAM的區(qū)別？實驗三鍵盤接口及七段數(shù)碼管顯示實驗一、實驗?zāi)康?．了解串行口8位LED數(shù)碼管及64鍵鍵盤智能控制芯片HD7279A的根本原理；2．學(xué)慣用TMS320C54XDSP芯片控制芯片HD7279A鍵盤和LED的根本方法和步驟；二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSP仿真器，DSPCPU掛箱。三、實驗原理HD7279A是比高公司消費的單片具有串行接口、可同時驅(qū)動８位共陰式數(shù)碼管〔或６４只獨立LED〕的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時可銜接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成LED顯示及鍵盤接口的全部功能。HD7279A內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼，并同時具有2種譯碼方式。HD7279Ａ和微處置器之間采用串行接口，其接口和外圍電路比較簡單，且占用端口線少，加之它具有較高的性能價錢比，因此，在微型控制器、智能儀表、控制面板和家用電器等領(lǐng)域獲得了日益廣泛的運用。HD7279A具有片選信號，可方便地實現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。HD7279A的主要特點如下：①有串行接口，無需外圍元件便可直接驅(qū)動ＬＥＤ；②獨立控制譯碼／不譯碼、消隱和閃爍等屬性；③〔循環(huán)〕左移／〔循環(huán)〕右移指令；④段尋址指令，可方便地用來控制獨立的ＬＥＤ顯示管；⑤盤控制器內(nèi)含去抖動電路。引腳圖:引腳闡明：1～2、VDD：正電源；3、NC：無銜接，必需懸空；4、VSS：接地；5、NC：無銜接，必需懸空；6、CS：片選輸入端，此引腳為低電平常，可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)；7、CLK：同步時鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效；8、DATA：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，當(dāng)芯片接納指令時，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳在‘讀’指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆耍?、KEY：按鍵有效輸出端，平常為高電平，當(dāng)檢測到有效按鍵時，此引腳變?yōu)榈碗娖剑?0～16：SG~SA：段g~段a驅(qū)動輸出；17、DP：小數(shù)點驅(qū)動輸出；18～25、DIG0~DIG7：數(shù)字0～數(shù)字7驅(qū)動輸出；26、CLKO：振蕩輸出端；27、RC：RC振蕩器銜接端，其中電阻的典型值為1.5ｋΩ，電容的典型值為15ｐＦ；28、RESET：復(fù)位端。HD7279A與微處置器僅需４條接口線，其中CS為片選信號〔低電平有效〕。DATA為串行數(shù)據(jù)端，當(dāng)向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時，DATA為輸入端；當(dāng)HD7279A輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端。CLK為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿表示數(shù)據(jù)有效。KEY為按鍵信號輸出端，該端在無鍵按下時為高電平；而在有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，并不斷堅持到按鍵釋放為止。串行接口時序圖：純指令：帶數(shù)據(jù)指令：讀鍵盤指令：健值表如下：典型電路：資源分配：--寫0005H，DIR7279='1'，7279的數(shù)據(jù)給D0--讀0005H，DIR7279='0'，數(shù)據(jù)給7279--上電復(fù)位，DIR7279='0'，數(shù)據(jù)給7279--寫0006H，CS7279='0'--讀0006H，CS7279='1'--上電復(fù)位，CS7279='1'--寫0007H，CLK7279='1'--讀0007H，CLK7279='0'--上電復(fù)位，CLK7279='0'--寫0008H，D7279='0'--讀0008H，D7279='1'--上電復(fù)位，D7279='1'DSP接口電路：四、實驗步驟和內(nèi)容1、正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和DSPCPU掛箱的銜接后，系統(tǒng)上電；2、跳線設(shè)置：跳線“J100〞用短接塊短接〔使能外部中斷0〕。3.啟動CCS2.0，用Project/Open翻開NORMAL\exp06_7279目錄下的“exp9.pjt〞工程文件；雙擊“exp9.pjt〞及“Source〞可查看各源程序；并加載“DEBUG〞目錄下的“exp9.out〞；4．單擊“Run〞運轉(zhuǎn)程序，然后察看實驗的結(jié)果。五、實驗結(jié)果可以看到LED全部點亮后，LED1和LED2顯示出0123456789等字符，并逐漸左移，直到“F〞出現(xiàn)后，LED全部變暗。此時按鍵，便可從LED1和LED2上顯示出123456789等按鍵對應(yīng)的鍵值，每個鍵對應(yīng)一個數(shù),當(dāng)按下一鍵時LED就會顯示出相對應(yīng)的數(shù)，且向左挪動一位。在本實驗程序中，中斷選用的是外部中斷0，由CPLD程序譯碼，每按一次鍵，就可以產(chǎn)生一個外部中斷。主程序流程圖中斷程序流程圖實驗四數(shù)字圖像處置一、實驗?zāi)康?、了解數(shù)字圖像處置的根本原理；2、學(xué)習(xí)灰度圖像二值化處置技術(shù)。3、學(xué)習(xí)灰度圖像反色處置技術(shù)；二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSP仿真器，DSPCPU掛箱。三、實驗原理圖像是對客觀存在的物體的一種類似性的生動模擬或描畫。是物體的一種不完全、不準(zhǔn)確，但在某種意義上是適當(dāng)?shù)谋硎?。而?shù)字圖像是圖像的數(shù)字表示，像素是其最小的單位。數(shù)字圖像的描畫有兩種分類：一是無彩色圖像，二是彩色圖像。數(shù)字圖像處置就是將一幅圖像變?yōu)榱硪环?jīng)過加工的圖像，是圖像到圖像的過程或是將一幅圖像轉(zhuǎn)化為一種非圖像的表示，如一個決策等。在本實驗中，我們是將一個圖像處置成特殊圖像的過程。灰度圖像是指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描畫的圖像，沒有彩色信息。黑白圖像是指圖像的每個像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，故又稱為２值圖像。2值圖像的像素值為0、1。二值化處置是將得到的灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值數(shù)字圖像?；叶茸儞Q的目的是為了改善畫質(zhì)，使圖像的顯示效果更加明晰。更詳細(xì)的算法原理可以參考數(shù)字圖像處置的相關(guān)書籍。四、實驗步驟樣例程序?qū)嶒灢僮麝U明1．啟動CCS2.0，用Project/Open翻開“exp10_diggraph〞目錄下“exp10.pjt〞工程文件；雙擊該工程文件可查看各源程序；并加載“exp10_diggraph\debug\exp10.out〞；在主程序diggraph.c中，在兩個“i=0〞處設(shè)置斷點；單擊“Run〞，程序運轉(zhuǎn)到第一個斷點處停頓；如以下圖所示；用View/Graph/Image翻開一個圖形察看窗口，以察看程序載入的“Lena64.bmp〞圖像，該圖像應(yīng)保管在“exp10_diggraph〞目錄中；按以下圖設(shè)置該圖形察看窗口，察看變量y，為6464的二維數(shù)組；以下圖為“Lena64.bmp〞在CCS環(huán)境下的顯示圖像；單擊“Run〞，程序運轉(zhuǎn)到第二個斷點處停頓，這時可在圖形察看窗口中，察看到原圖像經(jīng)二值化處置后的結(jié)果圖像；本程序中，二值化處置閾值設(shè)為128；封鎖各窗口，本實驗終了。五、程序框圖主程序流程圖實驗五語音信號的FFT分析一、實驗?zāi)康募由顚FT算法原理和根本性質(zhì)的了解；熟習(xí)FFT算法原理和FFT子程序的運用；學(xué)慣用FFT對延續(xù)信號和時域信號進(jìn)展譜分析的方法，了解能夠出現(xiàn)的分析誤差及其緣由，以便在實踐中正確運用FFT。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSPCPU掛箱，DSP仿真器，音頻線，音源。三、根本原理1、離散傅立葉變換DFT的定義：將時域的采樣變換成頻域的周期性離散函數(shù)，頻域的采樣也可以變換成時域的周期性離散函數(shù)，這樣的變換稱為離散傅立葉變換，簡稱DFT。2、FFT是DFT的一種快速算法，將DFT的N2步運算減少為〔N/2〕log2N步，極大的提高了運算的速度。3、旋轉(zhuǎn)因子的變化規(guī)律。4、蝶形運算規(guī)律。5、基2FFT算法。四、實驗步驟1、復(fù)習(xí)DFT的定義、性質(zhì)和用DFT作譜分析的有關(guān)內(nèi)容；2、復(fù)習(xí)FFT算法原理與編程思想，并對照DIT-FFT運算流程圖和程序框圖，了解本實驗提供的FFT子程序；3、閱讀本實驗所提供的樣例子程序；4、運轉(zhuǎn)CCS軟件，對樣例程序進(jìn)展跟蹤，分析結(jié)果；記錄必要的參數(shù)。5、填寫實驗報告。提供樣例程序?qū)嶒灢僮麝U明A．實驗前預(yù)備：1利用自備的音頻信號源，或把計算機(jī)當(dāng)成音源,從DSPCPU掛箱的“語音單元〞的音頻接口“麥克輸入〞輸入音頻信號，進(jìn)展AD采集。2銜接耳機(jī)和“耳機(jī)輸出〞接口；3撥碼開關(guān)DSPCPU掛箱上撥碼開關(guān)設(shè)置：利用語音模塊時，SW1、SW2均置為“ON〞，反之為“OFF〞?！罢Z音接口〞模塊小板的撥碼開關(guān)設(shè)置：〔缺省設(shè)置已設(shè)置好，不需用戶設(shè)置〕B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open翻開“Algorithm〞目錄中“exp01_audiofft〞子目錄下的“audiofft.pjt〞工程文件；雙擊“audiofft.pjt〞及“Source〞可查看源程序；加載“audiofft.out〞；在主程序中，k++處設(shè)置斷點；單擊“Run〞運轉(zhuǎn)程序，程序?qū)⑦\轉(zhuǎn)至斷點處停頓；用View/Graph/Time/Frequency翻開一個圖形察看窗口；設(shè)置該察看圖形窗口變量及參數(shù)；采用雙蹤察看在啟始地址分別為px和pz，長度為128的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號整型變量，這兩段存儲單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的語音信號和對該信號進(jìn)展FFT變換的結(jié)果；單擊“Animate〞運轉(zhuǎn)程序，或按F10運轉(zhuǎn)；調(diào)整察看窗口并察看輸入信號波形及其FFT變換結(jié)果；單擊“Halt〞暫停程序運轉(zhuǎn)，封鎖窗口，本實驗終了。實驗結(jié)果：在CCS2.0環(huán)境，同步察看輸入語音信號波形及其FFT變換結(jié)果。思索題1、于不同的N，幅頻特性會一樣嗎？為什么？2、FT進(jìn)展譜分析，可以運用的什么方面？程序參數(shù)闡明voidkfft(pr,pi,n,k,fr,fi,l,il)：基2快速傅立葉變換子程序，n為變換點數(shù)，應(yīng)滿足2的整數(shù)次冪，k為冪次〔正整數(shù)〕；數(shù)組x：輸入信號數(shù)組，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放于地址為px數(shù)組中，轉(zhuǎn)為浮點型后，生成x數(shù)組，長度128；數(shù)組mo：FFT變換數(shù)組，長度128，浮點型，整型后，寫入pz數(shù)組中。五、子程序流程圖：實驗六語音信號的DCT算法實驗一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)DCT算法的實現(xiàn)方法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSPCPU掛箱，DSP仿真器。三、實驗原理離散余弦變換與離散傅立葉變換嚴(yán)密相關(guān)的，屬于正弦類正交變換，由于其優(yōu)良的去冗余性能及高效快速算法的可實現(xiàn)性，被廣泛用于語音及圖象的有損和無損緊縮。在開場實驗之前，應(yīng)了解以下根本原理。語音或圖像的緊縮手段；DCT變換在數(shù)據(jù)緊縮中的作用與運用。四、實驗步驟閱讀本實驗所提供的樣例子程序；運轉(zhuǎn)樣例程序，分析結(jié)果；樣例程序?qū)嶒灢僮麝U明A．實驗前預(yù)備1、利用自備的音頻信號源，或把計算機(jī)當(dāng)成音源,從DSPCPU掛箱的“語音單元〞的音頻接口“麥克輸入〞輸入音頻信號，進(jìn)展AD采集。2、銜接耳機(jī)和“耳機(jī)輸出〞接口；3、撥碼開關(guān)DSPCPU掛箱上撥碼開關(guān)設(shè)置：利用語音模塊時，SW1、SW2均置為“ON〞，反之為“OFF〞?！罢Z音接口〞模塊小板的撥碼開關(guān)設(shè)置：〔缺省設(shè)置已設(shè)置好，不需用戶設(shè)置〕SW2撥碼開關(guān)：用音頻對錄線，銜接DSPCPU掛箱語音單元的麥克輸入與外部音頻源；B．實