DSP原理与应用实验指导书(20210109013422)

1、DSP原理与应用 实验指导书 胡鸿志 编写 桂林电子科技大学 2009年9月 实验一 CCS及实验箱使用入门 【实验目的】 熟悉DSP集成开发环境CCS,熟悉CCS中工程管理和程序编辑、汇编和链 接的过程。 熟悉SEED-DTK系列DSP实验平台，掌握CCS中源文件管理、编辑和调试 的方法。 【实验要求】 掌握CCS环境下软件工作及编译方法。 了解SEED-DTK实验平台的基本组成，熟悉 SEED-DEC5416实验环境。 【实验内容】 1、利用SEED-DTK实验箱来完成工程管理，以及源文件管理、编译、汇编、 链接和调试。 （1）安装、配置SEED-XDSUSB2.0仿真器。 （2）建立DS

2、P工程 （3）建立DSP源文件 （4）学习使用CCS的调试工具 2、在CCS下开发DSP软件项目需要先建立一个工程文件，扩展名缺省为 *pjt，所有关于项目的信息都会存储在这个工程文件中；若用 C语言开发，需要 使用Project Add Files to Project命令将C语言的标准支持库rts.lib或 rts_ext.lib添加到工程文件中。此外，还需要将链接器命令文件*cmd添加到工程 文件中。 执行Project Rebuild All命令，对工程进行编译、汇编和链接，在Output 窗口中将显示相关信息。目标文件*.out生成成功后，执行菜单命令 File Load Progr

3、am，选择*.out文件并打开，将生成的可执行程序加载到 DSP中，CCS将 自动打开一个“反汇编”窗口，显示加载程序的反汇编指令。执行菜单命令Debug Run运行程序。 【实验步骤】 1、将DSP仿真器与计算机连接好； 2、将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC54xx单元的J1连接； 3、启动计算机后，打开SEED-DTK实验箱的电源。观察SEED-DTK-101单元的 +5V、+3.3V、+15V和-15V的电源指示灯，以及 SEED-DEC54xx的D1以及 SEED-DSK2812的D2是否均亮；若有不亮，断开电源，检查电源。 4、配置 SEED-XDSUSB2.0 仿真器

4、。 5、进入CCS环境。 6、创建一个工程，添加附录汇编源文件TestXF.asm和链接器命令文件 TestXF.cmd。 7、编译并调试，相关命令如下： 设置断点 将光标放在需要设置断点的程序前，执行Debug f Breakpoints设置断点。 复位 Debug f Reset CPU，复位DSP目标系统，初始化所有的寄存器，终止 程序的执行。 Debug f Restart,将PC值恢复到程序的入口，该命令不开始程序的执行。 Debug f Go main，将程序运行到主程序的入口地址处暂停。 程序的执行 Debug f Run，从当前程序计数器（PC）执行程序，碰到断点时暂停。 De

5、bug f Halt，终止程序执行。 Debug f Animate，动画运行程序。 Debug f Run free,从当前程序计数器（PC）执行程序，忽略所有的断点。 Debug f Run to Cursor，程序执行到光标处。 单步执行操作 Debug f Step In to,单步执行。如果运行到调用函数处，将跳入到函数中 单步执行。 Debug f Step Over，单步执行。为了保护处理器的流水线操作，该指令 后的若干条延迟指令或调用指令将同时被执行。如果运行到函数调用处，将直 接执行完整的函数功能，而不跳入函数内部单步执行。 Debug f Step Out,调处函数或子程序

6、执行。 内存、寄存器与变量操作 View f Watch Window，检查和编辑C语言表达式和变量的值。 View f Registersf CPU Registers,显示 DSP 的 CPU 寄存器中的值。 View f Memory，显示指定的存储器中的内容。 预定义的寄存器 .def CodeStart ;定义程序入口标记 .text;程序区 CodeStart: SSBX XF RPT #999 NOP RSBX XF RPT #999 NOP ;XF 置 1 ;重复执行1000次空指令产生延时 ；XF 清 0 ;重复执行1000次空指令产生延时 B CodeStart;跳转到程序

7、开始循环执行 .end 附录 B TestXF.cmd -o TestXF.out -m TestXF.map -e CodeStart MEMORY PAGE 0: PRAM:org=0100h,le n=0F00h SECTIONS .text:PRAM PAGE 0 实验二定点除法实验 【实验目的】 熟悉CCS集成开发环境中TMS320C54X汇编程序的编写和调试方法。掌 握54x数据格式，以及定点算术运算的基本方法和指令。 【实验要求】 掌握54x系列DSP的定点算术运算方法，掌握定点除法的原理及实现。熟 练使用CCS对程序进行调试。 【背景知识】 TMS320C54X DSP中没有提

8、供专门的除法指令实现16位定点整数除法，通 常有两种方法可实现除法运算。一种方法是除以某个数相当于乘以其倒数，所以 先求出其倒数，然后相乘；这种方法适用于除以常数。另一种是使用条件减法指 令SUBC，重复16次减法完成除法运算。 使用SUBC指令进行除法运算，惟一限制是两个操作数都必须为正，所以 需要先判断结果的符号，方法是将两个操作数相乘，保存累加器 A或B的高16 位以便判断乘积符号。然后只做两个正数的除法，最后修正结果的符号。为了实 现两个整数相除，先将被除数装入A或B的低16位，接着重复执行SUBC指令， 用除数重复减16次后，除法运算的商在累加器的低 16位，余数在高16位。如 果|

9、被除数|除数|，则先将被除数装入A或B的高16位，重复减的次数为15 次。 TMS320C54X DSP中实现16位的小数除法与整数除法基本一致，也是使用 条件减法指令SUBC来实现，但需要注意54x中小数的定点表示方法。 【设计任务】 1、编写程序，分别计算0.4 -0.8和16384512的值； 2、编写和调用子程序，计算0.4 - 0.8的值； 3、定义和调用宏，计算16384512的值。 【思考题】 为什么当|被除数|除数|时，SUBC指令实现定点整数除法重复减的次数 为15次，而不是16次？ 实验三定时器实验 【实验目的】 通过学习定时器中断的设计方法，熟悉在汇编条件下如何编写中断服

10、务程 序，了解串行通信的过程，掌握长时间间隔的定时器的处理， 掌握片内外设的设 置方法。 【实验要求】 掌握汇编语言的程序结构，正确进行异步串口通信与定时器的设置， 能与系 统正确通信。 【背景知识】 中断指的是当某个事件发生时，暂停当前的操作，转向中断服务程序，执行 完后再返回继续原来的操作。这使得 DSP能够处理多个任务。最常用的中断有 定时器中断和外部中断。本实验采用的是定时器中断。 TMS320C5416中有一个可编程的片上定时器，总共包含三个可由用户设置 的寄存器，并可以申请主机的中断。这三个寄存器分别为TIM(定时设定寄存器)、 PRD (定时周期寄存器)、TCR (定时控制寄存器

11、)。 TIM、PRD及TCR均是16位的存储器映射寄存器，TIM的值由PRD来进 行装载，并且作减一操作；PRD是用来重装TIM的值的；TCR包含了定时器的 控制与状态信息。 定时器的所能定时的长度可通过公式 T (TDDR 1) (PRD 1)来计算，T为 机器周期。若需要更长的计时时间，则可以在中断程序中设计一个计数器，直到 产生一定次数的定时中断后再执行相应的操作 【设计任务】 1、 采用中断方法设计程序，实现方波发生器(占空比为50%),方波周期为 4ms。 2、修改程序，实现周期为20s的方波发生器。 【设计步骤】 1、定时器及中断初始化 (1) 中断允许寄存器IFR中的定时中断位T

12、INT = 1,清除未处理完的定时 中断。 (2) 停止定时器运行(TCR中的TSS= 1) (3) 设定时器的定时长度(即加载 PRD的值) (4) 允许定时器中断(TSS= 0, TRB = 1) (5) 运行定时器 (6) 打开中断 中断屏蔽寄存器IMR中的定时屏蔽位TINT = 1,开放定时中断；状态 控制寄存器ST1中的中断标志位INTM = 0,开放全部中断。 2、编写方波发生器源程序注意周期的设定。 【思考题】 方波发生器也可以用延时的方法实现，与延时的方法相比，定时器法有什么 优势？ 实验四数字I/O实验 【实验目的】 掌握TMS320C541X DSP扩展数字I/O 口的方法

13、，了解SEED-DTK的硬件系 统。 【实验要求】 通过本实验，了解DSP对I/O 口的操作，完成对SEED-DTK实验平台中LED 的控制。 【背景知识】 TMS320C541X DSP 提供 64K 字的 I/O 空间(0000h0FFFFh)。I/O 空间都在 片外，作用是与片外设备连接。使用 PORTR和PORTW两条指令可对I/O空间 寻址。 TMS320C5416的I/O空间必须通过外加缓冲器或锁存电路，配合外部 I/O 读写控制时序构成片外外设的控制电路。 其实现方法一般有两种：其一为采用锁 存器，如75LS273、74LS372之类的集成芯片；另一种是采用 CPLD，在其内部

14、做锁存器逻辑。SEED-DTK实验平台采用CPLD实现。 本实验程序主要是实现将数据往一个I/O端口送，从而显示一种状态，来验 证DSP对I/O 口地址0 x080002送数，通过观察发光二极管的变化，来验证其正 确性。 SEED-DTK实验平台中LED控制口地址为0 x08002( I/O空间)，其说明如 表4.1所示。 表4.1 LED控制口 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OUT7 OUT6 OUT5 OUT4 OUT3 OUT2 OUT1 OUT0 注：向控制位写入 时，点亮相对应的 LED灯。 【设计任务】 1、编写程序，循环点亮 SEED-DTK实验平台上LED D

15、17D24 ； 2、 编写和调用子程序，实现各状态之间延时1s。 【思考题】 如何用定时器中断实现延时？ 实验五串口通信实验 【实验目的】 了解DSP的MCBSP外设的使用，熟悉 MCBSP的设置方法。 【实验要求】 通过本实验，熟悉对 MCBSP的各个寄存器的功用与设置方法，掌握 DSP 对二次寄存的访问。熟悉串行通信的编程方法，实现主机与 DSP之间的串口通 信。 【背景知识】 TMS320C54X提供高速、双向、多通道带缓冲串口（ MCBSP）。它是 DSP 的片上外设资源，它可以与其它的 DSP、CODEC和带有SPI接口的器件进行通 信。在TMS320C5416上共有3个MCBSP，

16、主要包括数据通路和控制通路两部 分，通过7个引脚与外部器件相连。 对MCBSP的配置主要是通过 3个16位寄存器SPCR1,2和PCR进行的。 而接收和发送寄存器 RCR1,2，X1,2分别配置接收和发送操作的各种参数。 发送和接收的基本步骤为： 1、MCBSP串行口复位（两种复位方式） 通过芯片复位端RS复位。当RS=0时，引发的串行口发送器、接收器、米 样率发生器复位。当RS=1芯片复位完成后，串行口仍然处于复位状态， GRST= FRST= RRST=XRST=0。 利用串口控制寄存器的控制位复位。接收控制寄存器 SPCR1中RRST位可 对串口接收器进行复位，发送控制寄存器 SPCR2

17、中的XRST和GRST位可 分别对串口发送器和采样率发生器进行复位。 2、复位完成后，串行口初始化。初始化的步骤为： 对串口控制寄存器中的复位位置 0,刚复位完毕，可不进行这一步操作。 按串口复位要求，对 MCBSP的寄存器进行编程配置。 等待两个时钟周期，以保证适当的内部同步。 按照写DXR的要求，给出数据。 使串口使能。 若要求内部帧同步信号，则设定 FRST = 1。 等待2个时钟周期后，接收器和发送器激活。 【设计任务】 编写程序，实现PC与DSP之间的串口通信 实验六交通灯实验 【实验目的】 熟练掌握DSP的指令系统，以及TMS320C5416的硬件结构和应用程序设计。 掌握DSP扩

18、展数字I/O 口的方法。 【实验要求】 通过本实验，熟悉CCS集成开发环境，熟练掌握TMS320C5416数字I/O 口 的使用。 【背景知识】 SEED-DTK实验平台中交通灯控制口地址为 0 x08000（ I/O空间），其说明如 表6.1所示。 表6.1交通灯控制口 WG :方向为西的绿灯控制位; WR :方向为西的红灯控制位; SY :方向为南的黄灯控制位； EG :方向为东的绿灯控制位； WY :方向为西的黄灯控制位; SG :方向为南的绿灯控制位； SR :方向为南的红灯控制位； EY :方向为东的黄灯控制位； ER :方向为动的红灯控制位; NY :方向为北的黄灯控制位; NG

19、:方向为北的绿灯控制位; NR :方向为北的红灯控制位; D11 D10 D09 D08 D07 D06 D05 D04 D03 D02 D01 DOO NR NY NG ER EY EG SR SY SG WR WY WG 注：当以上各位置 时，点亮各位所控制、代表交通灯状态的LED。 【设计任务】 编写程序，在SEED-DTK实验平台上模拟实现交通灯控制 出师表 两汉：诸葛亮 先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。 宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯