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dsp实验指导书
《DSP技术及应用》
实验指导书
吴延海吴冬梅编
西安科技大学通信学院
2006
目录
第一章DES320PP-U介绍
§1.1功能特点3
§1.2XDS510仿真调试器3
§1.3对外的扩展接口3
§1.4DES5402PP-U结构及功能4
第二章DES320PP-U驱动程序的安装8
§2.1安装驱动程序setupcc54x8
§2.2安装CCS下的硬仿真器驱动程序9
第三章DSP实验内容12
§3.1实验一CCS开发环境练习12
§3.2实验二基本算术运算—--定点加减法15
§3.3实验三基本算术运算----定点乘除法18
§3.4实验四用定时器实现数字振荡器21
§3.5实验五FFT的实现26
§3.6实验六BSP串口操作45
§3.7实验七HPI接口操作实验50
§3.8实验八FIR滤波器56
附录DES320PP-U实验系统资源一览63
附1.1实验系统跳线说明63
附1.2实验系统测试点说明64
附1.3实验系统I/O接口说明65
附1.4存储器映射一览表65
第一章DES320PP-U介绍
§1.1功能特点
●集成XDS510仿真调试器,无需外部JTAG仿真器便可完成所有DSP实验;全面支持'C2000,'C5000,'C6000,'VC33各个系列DSP,并全面兼容CCS2.0,方便您调试自己的目标DSP系统
●多类型仿真/教学实验DSP平台,通过更换DSP子卡可满足不同需求,包括C2000系列、C5000系列、C6000系列的DSP子卡
●在可换CPU架构上,提供多种扩展模块,包括USB1.1模块、视频模块、EDA实验模块、信号与系统实验模块等等,便于用户选购定制;
●可学习深层次信号处理原理,如G.723编解码;定点DSP实现MP3解码;无线基带通信所涉及的卷积编码、Vitebi译码、自适应均衡;AM调制、LMS自适应滤波;
●可完成语音频段范围的信号处理实验:
使用TLC320AC01作为模拟接口(AIC)电路,提供A/D和D/A各1个通道(14bit),最高采样率为25KSa/s。
●可作为函数发生器产生方波、三角波、正弦波等常用实验信号,并能通过PC机作为示波器观察
●预留128K字的静态存储器和32K字的EEPROM,方便完成各种代码装入(BOOTLOADER)实验。
也可使该实验设备脱机独立运行。
●外部主机(PC机)可以通过并口与DSP的HPI接口通讯,直接访问DSP片内存储器。
也可通过HPI接口实现代码装入(BOOTLOADER)功能。
●丰富的I/O外设,如汉字液晶显示屏,键盘,交通灯,数码管,UART异步串口等。
●多种模拟信号接口,如麦克风和扬声器接口,普通模拟信号输入/输出接口,电话线接口等。
●预留1个DSP多通道缓冲串口(McBSP),1组数据、地址以及控制总线等二次开发接口,保留DSP各种状态显示以及设置开关,方便用户实验。
●提供直流电机、步进电机驱动电路,方便完成各种电机驱动实验。
●配套“十。
五”规划教材,《DSP技术的发展与应用》,获2002年度教学成果奖,高教出版社。
●适用于学习、科研、实验等各种场合
§1.2XDS510仿真调试器
DES320PP-U实验系统集成嵌入式JTAG控制电路,无需外部仿真器,直接通过计算机并口便可使用CCS等调试工具完成实验。
同时该实验设备还提供并口型XDS510仿真器功能,全面支持‘C2000,‘C5000,‘C6000,‘VC33各个系列DSP,并全面兼容CCS2.0,可调试用户自己的DSP系统。
因此本实验系统同时具有EVM评估板和XDS510仿真器等多种功能,真正实现一机多用。
§1.3对外的扩展接口
DES320PP-U实验系统提供了多种外部扩展接口,方便学生自己动手制作外围接口电路,增强该DSP实验设备的应用范围。
外部扩展接口如下:
●二次开发接口:
为一组通用扩展总线,包括16条数据线、4条地址线、1条片选信号线、1条读写信号线、2条通用数字I/O。
利用该扩展总线可以很方便的设计DSP扩展板卡,如高性能A/D或D/A等,充分锻炼学生的动手能力。
●UART异步串口:
利用该串口,DSP可以与PC机或其它外设交换数据。
●PC机并口提供PC与DSP的HPI的连接。
●DSP同步串口:
TMS320VC5402的多通道缓冲串口1(McBSP1)使用插座引出,方便与其它DSP设备连接。
●分别提供一个独立的串口和8位并行数据接口与MCU相连,系统利用该接口完成键盘的输入和信息的显示。
也可用于其它外部单片机的连接。
§1.4DES5402PP-U结构及功能
1.模拟信号部分
DES5402PP-U使用AC01作为模拟接口,提供一路14bitA/D和D/A,最高采样速率25KHz。
你可以短接JP12,将输入和输出相连,以便以后的实验。
有关AC01的控制操作,请参阅配套CD-ROM中的PDF目录下的AC01的DATASHEET。
在CCS中装入配套CD-ROM中的fir5402目录中的des5402pp.out,并运行。
你可以通过示波器在模拟信号输出端(J3)观察到一个1KHz的方波。
将程序Halt,在ccs_show的位置(在fir子程序中)上增加一个断点,然后打开图形显示窗口,显示从地址0x1800开始的128个点的16位有符号整数,这时你能看到输入的一个方波。
再打开一个图形窗口,显示从地址0x1020开始的128点的16位有符号整数,这时你能看到一个滤波输出的正弦波信号。
完成上述实验时,请短接JP12!
DES5402PP-U同时提供MIC(J12)和SPK(J13)接口。
其中,扬声器接口电路(功放电路)始终与AC01的模拟输出相连,插上耳机或使用连线将J10与LS1连接,就可以从耳机或喇叭中听到声音。
当使用麦克风时,请将JP16短接,并将JP12开放。
在配套CD-ROM的MIC5402目录中有演示程序,将MIC输入的信号直接从SPK输出。
你可以使用电位器R50来调节输出声音的大小。
麦克风请使用动圈式话筒。
2.McBSPs1串行通信接口
DES5402PP-U预留McBSPs1串口接口J16,其原理图参见图1-1:
图1-1McBSPs1串口连线
其中,‘VC5402虽然提供了独立的收发时钟BCLKR和BLCKX,独立的帧同步FSR和FSX信号,而在DES5402PP-U板上,我们提供两个跳线JP13,JP14,可以将两个时钟和两个帧同步分别接到一起。
有关McBSP的控制操作,请参阅配套CD-ROM中的PDF目录下的《TMS320C54xVolume5EnhancedPeripherals》。
3.HPI接口
DES5402PP-U板上的HPI接口具有同PC机并口交换数据的能力。
PC主机通过并口能访问DSP的片内16K存储器。
在提供的CD-ROM光盘中的HPI5402目录中的5402pp.c是一个主机通过并口将代码写入DSP片内存储器,并实现HPIBOOTLOADER的例子。
你可以直接运行HPI5402.EXE,主机将一段小小的代码(交替设置XF为0或1)写入DSP的0x2000开始的存储器中,然后启动DSP运行!
你可以看到D3在闪烁。
要使用HPIBOOTLOADER,请短接JP11,并放开JP10(ENABLEHPI)。
将JP11短接的目的是将DSP的HINT和INT2两引脚连接,以便完成HPIBOOTLOADER。
有关DSP的HPI的控制操作,请参阅配套CD-ROM中的PDF目录下的《TMS320C54xVolume5EnhancedPeripherals》。
4.时钟配置
DES5402PP-U板的上电默认配置没有将DSP时钟设置到100M,而只有20M,即X2模式。
你可以在CCS中通过0x58单元查看CLKMD寄存器的值(0x1007为PLLx2)。
若需要,你可以自己将PLL改为x10,以便DSP以100M全速运行。
修改CLKMD的代码(注意,不能直接改写CLKMD寄存器),请参考FIR滤波器程序。
若DSP以100MHz全速运行,请将软件等待周期设置寄存器SWWSR(0x28)改为0x0a994,即所有空间都插入4个等待周期。
注意,该设置不会影响DSP片内存储器的访问速度!
5.XDS510仿真器的使用
要使用仿真器功能,首先将JP6短接,然后检查并口电缆是否与PC机的并口连接好。
然后将提供的扁平电缆连接到JP15,另一头连接到你需要调试的目标系统上。
请按提供的电缆所固定的方向连接该电缆线!
接通DES5402PP-U的电源,安装适当的仿真器驱动程序,如你的目标系统使用‘C6711,你就得安装C6000的驱动程序,同时使用C6000的CCS!
我们在CCSDriver目录下提供了C2000、VC33、C5000、C6000的各种驱动程序,请注意识别。
6.外部扩展总线的使用
DES5402PP-U实验系统提供了一组通用外部DSP扩展总线,以便用户自己扩展包括A/D,D/A,FIFO等在内的I/O设备。
其接口电路连接图如图1-2和图1-3所示。
该扩展总线包括16跟数据线(D0-D15),4跟地址线(A0-A3),1跟预译码片选信号(GEL_CS),1跟读写信号(R/W),2跟通用数字IO(GEL_D3和GEL_D4)。
该通用扩展总线占用DSP的I/O空间的0x0D000h-0x0D00Fh,而通用数字IO分别对应0x8000(I/O空间)的D3和D4比特位。
表1-10x8000地址段存储器配置情况
JP5
JP4
D1
备注
EPROM在DATA空间的8000h
1
1
0
上电后默认配置
EPROM在PROG空间的8000h
0
X
X
扩展数据SRAM在8000h
X
0
X
(同上)
X
1
1
软件控制
7.外部扩展存储器
DES5402PP-U外部有两种存储器:
SRAM和EPROM。
其中,扩展存储器SRAM为64K字,地
址范围为0x18000h-0x1ffffh(32K)和0x28000h-0x2ffffh(32K);外部扩展数据SRAM为32K字,地址范围为0x8000-0x0ffffh。
外部扩展EPROM占用地址为0x8000-0x0ffffh,大小为32K字。
用户可以通过JP5,JP4以及0x8000(IO空间)的D1比特位来确定哪个存储器被安排在地址0x8000-0x0ffffh,请参考表1-1。
图1-2外部扩展总线连接线路图(之一)
8.直流电机的控制
DES5402PP-U实验系统配有一个小型直流电机,可以DSP编程完成直流电机的调速控制。
其控制方法为:
当向0x0e000h(‘VC5402的IO空间)的D0比特位写入1时,电机正向转动;当写入0时,电机反向转动。
用户可以通过DO位1或0的持续时间控制电机的转速。
注意,使用直流电机时,应该先接通电机的电源,方法如下:
向IO空间的0x8000地址的D0比特位写入1。
若要关闭电源,请写入0。
当写入1或0时,你可以听到继电器动作的声音。
图1-3外部扩展总线连接线路图(之二)
9.步进电机的控制
DES5402PP-U实验系统还配有一个步进电机。
IO空间的0x0f000h的D0,D1,D2,D3四个比特位分别对应步进电机的四相驱动端。
依次向这四个比特位写入1,便可以控制步进的转动。
10.UART异步串口
‘VC5402本身并未提供异步串口,所以DES5402PP-U使用TLC16C550串口控制芯片增加异步串口,以便与PC机RS232串口(DB9)直接通讯。
实验板上UART功能使用DSP中断INT0,收与发都是同一中断,所以进入中断服务程序后应该判断是什么中断,然后再做相应操作。
实验板上异步串口接口寄存器地址分配情况:
(IO空间)
0B000h:
发送与接受缓冲寄存器(线路控制寄存器D7=0);波特率因子寄存器低字节(线路控制寄存器D7=1)
0B001h:
中断允许寄存器(线路控制寄存器D7=0);波特率因子寄存器高字节(线路控制寄存器D7=1)0B002h:
中断识别寄存器
0B003h:
线路控制寄存器
0B004h:
MODEM控制寄存器
0B005h:
线路状态寄存器
0B006h:
MODEM状态寄存器
0B007h:
Scratch寄存器
有关异步串口的操作请参阅TLC16C550的DATASHEET和系统配套CD-ROM中的例程。
11.交通灯的控制
DES5402PP-U提供了16个LED,其控制地址为IO空间的0x0c000h。
该地址的D0-15比特位分别对应这16个LED。
将1写入可以点亮LED,0则关闭。
12.液晶、键盘和数码管的使用
为了突出DSP的高速数字信号处理能力,DES5402PP-U采用DSP+MCU模式组成。
其中,用MCU来管理液晶和数码管显示以及键盘的输入,其显示和输入功能独立于DSP系统。
本实验系统提供8X4的汉字显示或128X64点阵的图形显示能力,提供8位7段数码管,以及一个32键键盘。
DSP与MCU系统之间可以通过串口或并口交换数据。
MCU采用51系列单片机,负责接收DSP系统发送的显示信息,并显示在对应的设备上。
按键信息也通过串口发送到DSP。
若使用异步串口通讯,DSP系统的异步串口控制芯片16C550的基地址为0x0a000h。
第二章DES320PP-U驱动程序的安装
DES320PP-U下的所有实验使用TI公司的DSP开发环境CCS(CodeComposerStudio)完成。
CCS软件在XDS510仿真器调试器的配合下工作,所以必须正确安装DES320PP-U在PC机下的硬件驱动程序,并配置XDS510仿真器,以便正常展开实验。
§2.1安装驱动程序setupcc54x
1.当成功安装CCS后,在配套光盘中找到setupcc54x.exe并运行,安装驱动程序。
在选择安装目录时请选择与CCS相同的目录。
安装成功后,在桌面上应该看到SDConfig的配置工具。
2.使用并口电缆将DES320PP-U与PC机连接好,并接通板上电源,这时指示灯D2应该被点亮。
3.启动SDConfig工具,配置使用的并口。
如图2-1所示:
图2-1安装CCS驱动程序
4.你可以使用Configuration下的PortsAvailable->Printer选项测试你的PC机使用的并口类型。
建议将PC的并口设置为:
IO=0x378,EPP(EPP1.7或EPP1.9)。
5.用鼠标左键单击左边的378选项(如果PC并口使用378端口),然后选择Emu。
在右边窗口选择硬件类型为XDS510PP,并选择合适的并口类型(EmulatorPort项):
推荐使用EPP。
6.选择菜单栏中的Emulator项下的Test,测试端口设置是否正确。
若正确,SDCconfig应该检测到1个JTAG设备。
如图2-1所示。
若没有成功,应该检测端口设置与PC中BIOS所设置的并口是否一致。
7.保存设置后退出SDConfig工具。
启动CCS的setup程序,安装CCS驱动程序,见下节。
§2.2安装CCS下的硬仿真器驱动程序
安装驱动程序setupcc54x到CCS的安装目录之后,运行CCS的仿真设备安装程cc_setup.exe,添加“有效的板卡/仿真器类型(AvailableBoard/SimulatorTypes)”,为CCS安装驱动程序。
具体步骤如下:
1.在仿真设备安装程序的最右栏单击“安装设备驱动(InstallaDeviceDriver)”,弹出“选择设备驱动文件(SelectDeviceDrierFile)”对话框,在CCS的安装目录“\ti\drivers”下找到“sdgo5xx.drv”,将其打开即可,如图2-2:
图2-2安装CCS下的硬仿真器驱动程序
2.在“有效的板卡/仿真器类型(AvailableBoard/SimulatorTypes)”栏可看到刚添加的板卡“Sdgo5xx”,单击该板卡,可在“安装设备驱动(InstallaDeviceDriver)”栏看到其简介,然后单击“添加到系统(AddToSystem)”,如图2-3所示:
图2-3添加硬仿真器驱动程序到系统
3.在弹出的“板卡属性(BoardProperties)”对话框中,修改“板卡名和数据文件(BoardName&DataFile)”标签中的“板卡名(Board)”栏为“Mysdgo5xx”,如图2-4:
图2-4板卡属性配置标签1
4.单击“Next>”弹出“板卡属性(BoardProperties)”标签,将“I/O端口”的值改为计算机并口地址“0x378”,如图2-5所示:
图2-5板卡属性配置标签2
5.单击“Next>”弹出“处理器配置(ProcessorConfiguration)”标签,单击正中间的“添加单CPU(AddSingle)”按钮,结果如图2-6所示:
图2-6板卡属性配置标签3
6.单击“Next>”弹出最后一个标签“启动GEL文件(StartupGELFiles)”。
GEL即通用扩展语言(GeneralExtensionLanguage),它是一种解释性语言,类似于C,用户可以使用GEL来编写函数,从而扩展CCS的功能。
点击浏览按钮,选择所需要的GEL文件,如“c5402.gel”,结果如图2-7所示:
图2-7板卡属性配置标签4
点击“Finish”按钮,完成板卡属性配置,单击“File”菜单,选择“Save”选项,存储当前配置。
至此,DES320PP-U的驱动程序安装完毕,使用CCS作DSP软件开发之前的准备工作即告一个段落。
成功启动CCS后,指示灯D1将被点亮,即可使用DES3202PP-U进入开发或实验。
第三章DSP实验内容
§3.1实验一CCS开发环境练习
实验目的:
熟悉CCS开发环境,学习CCS开发环境的使用方法。
实验内容:
1.在Windows环境下,安装CCS开发软件;
2.熟悉各菜单功能及使用方法;
3.熟悉CCS调试C54汇编程序的方法。
实验步骤:
1.CCS开发应用程序的一般步骤
CCS安装成功,有两个快捷图标:
①CCSC5000.x.x(应用程序)
②SteupCCSC5000x.x(配置程序)
首先运行“CCSstetup”→CCS(若在目标板上运行,则先要安装目标版驱动卡)。
(1)打开或创建一个工程文件
包括源文件(.c或.asm)、目标文件、库文件、连接命令文件、包含文件等。
(2)用CCS集成编辑环境编辑各类文件
如:
头文件(.h)、命令文件(.cmd)和源文件(.c或.asm)等。
(3)对工程进行编辑
若有错误将在构建(Build)窗口中显示出来,用户根据显示的信息修改错误。
(4)对计算结果/输出数据进行分析,评估算法的性能
CCS提供了探针、图形显示、性能测试等工具来分析数据、评估性能。
2.CCS的窗口、菜单和工具条
(1)窗口
●工程窗口:
用来组织用户的若干程序构成一个项目,用户可以从工程列表中选中需要编辑和调试的特定程序。
●编辑/调试窗口:
用户既可编辑程序,又可设置断点、探针调试程序。
●反汇编:
帮助用户查看机器指令,查找错误。
●M/R:
可以查看、编辑内存单元和寄存器。
●图形:
据用户需要直接或经过处理后显示数据。
、
(2)菜单
●主菜单:
主窗体上方。
●关联菜单:
单击鼠标右键弹出(在某个活动窗口)
(3)工具条
●编辑/工程工具/调试工具
3.建立工程文件
CCS采用工程文件来集中管理一个工程。
工程包含的文件按目录树的结构组织在工程文件中。
(1)典型工程文件记录的信息
●源程序文件名和目标库;
●编译器、汇编器和链接器选项;
●头文件;
(2)建立工程文件的基本操作
●创建、打开/关闭工程;
●在工程中添加/删除文件;
●扫描相关性:
把相关联文件的头文件加入到工程中
Project→showdependencies
或Project→scanalldependencies
4.编辑源程序
CCS的内嵌编辑器支持下述功能:
●语法高亮显示。
关键字、注视、字符节、汇编指令用不同颜色区分。
●查找和替换。
●多窗口显示。
●可以使用工具条。
●快捷键。
5.构建工程
工程所需文件编辑完成后,可以对该工程进行编译链接,产生可执行文件,为调试做准备。
CCS提供了4条命令构建工程:
●编辑文件:
Project——Complie或按钮,仅编译当前文件,不链接;
●增量构建:
Project——Incrementalbuild或按钮,只编译修改过的;
●重新构建:
Project——Rebuild或按钮,重新编译链接当前工程;
●停止构建:
Project——stopbuild或按钮停止当前的构建进程;
6.调试
(1)装载可执行程序File→LoadProgram
(2)CCS提供了4种复位方法
①ResetDSP:
Debug→ResetDSP命令初始化所有R并停止运行程序。
②LoadKernel:
LodeKernel命令重新装入DSP核
Why?
若用户使用一基于核的调试器(不是JTAG),则DSP核应负责主机的通信。
如果DSP核被破坏,则设备驱动程序将无法与目标板通信。
③Restart:
Debug→Restart命令将PC恢复到当前载入程序的入口地址,但不执行当前程序。
④Gomain:
Debug→Gomain命令提供了一种快速运行用户应用程序的方法。
(在主程序入口处设置临时断点,然后开始执行。
当程序被暂停或遇到一个断点时,临时断点被删除。
)
(3)程序执行方式
1单步执行操作
单步进入:
Debug→StepInto:
每操作一次,执行一条指令;
单步执行:
Debug→StepOver:
每操作一次,执行一条指令(函数,子程序看作一条);
单步调出:
Debug→StepOut:
从子程序跳出;
执行到光标处:
Debug→RuntoCursor:
程序运行到光标所在语句。
②连续运行操作(实时运行)
运行程序:
Debug→Run:
从当前PC所指位置开始执行到结束或断点;
停止程序:
Debug→Halt:
暂停程序的执行;
自由运行:
Debug→Runfree:
全速执行用户程序,忽略所有断点。
③断点运行程序(动画)
在执行各个命令前应当预先设置好程序断点,每按一次按钮,从当前程序位置执行到所有遇到的第一个断点,……。
*命令:
Debug→animate;
*断点设置:
探针(probe)断点:
CCS在源程序某条语句上设置的一种断点。
每个探针断点都有相应的属性(用户设置)用来与一个文件的读/写相关联。
用户程序运行到探针断点所在语句时,自动读入数据或将计算结果输出到某个文件中(依此断点的属性而定)
(4)存储器、寄存器、变量操作
①存储器:
a.拷贝数据块
功能:
拷贝某段内存到一新位置;
命令:
Edit
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