09750214崔开DSP课程设计

1、学 号 09750214DSP原理及应用设计说明书基于PC机并口与 DSP的HPI接口通信设计起止日期：2012年12 月17日至2012年 12月 22 日学生姓名崔开班级09电气2班成绩指导教师（签字）控制与机械工程学院20122012年 1212月 2222日C54系列DSP芯片的结又为二、 课程设计的内容及要求主机接口 HPI是一种高速、异步并行接口，本次设计要实现成：1、设计相关硬件电路。2、通信软件设计。3、书写设计说明书三、 参考资料：1、吴冬梅2、戴明桢3、王安民TMS320C54X!过HPI与PC机并行通信，完张玉杰周建江陈明欣北京大学出版社DSP技术及应用北京航天航空大学出

2、版社TMS320C54X DSP结构、原理及应用清华大学出版社TMS320C54X XDSP实用技术天津城市建设学院课程设计任务书2012 2013学年第 一 学期控制与机械工程学院学院 电气工程及其自动化 专业0909电气2 2 班级课程设计名称：DSPDSP 原理及应用设计题目：基于PCPC机并口与DSPDSP的HPIHPI接口通信设计完成期限：自 20122012 年1212月_17_日至20122012年1212 月_22_22_日共1 1周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：、课程设计的目的通过本课程设计，锻炼学生查阅资料、方案比较、运用知识的能力。使学生掌握构、原理和典型应用

3、，并且能够熟悉DSP的开发流程和基本的设计方法，既巩固所学的基础理论知识,学生日后从事开发设计奠定基础。4、 苏涛.DSP实用技术.西安：西安电子科技大学出版社5、米根锁，王瑞峰.用DSP的主机接口 HPI实现DSP与PC机间通信J.自动化与仪器仪 表,2005,31 （6）:75-76.指导教师（签字）：_批准日期:教研室主任（签字）：摘要一、总体设计方案 . 3二、硬件系统设计 . 4三、软件系统设计 . 61 1、 通信协议：. .62 2、 程序的执行:. 6四、心得体会 .7五、参考文献 .8六、附录 .9附录1 1 . 9 9附录2. 13摘要：以 TMS32C542为例，介绍了其

4、系列 DSP(digital sig nal process ing)芯片 HPI(host port in terface)口的各个组成部分及其功能，并以AT89C51单片机作为主处理机，阐述了与TMS320C542之间实现数据共享的方法，成功地解决了主处理机通过HPI接口对DSP内部数据进行在线修改和实时监控的问题。最后给出了如何用 HPI 口实现程序的加载引导，以提高程序运行速度的方法。关键词：TMS320C54X DSP HPI口；一、总体设计方案DSP作为一种先进的可编程处理器，近几年来应用极其广泛。其中，TMS32OC54是TI公司推出的定点系列数字信号处理芯片，它具有运算速度高、

5、CPU吉构优化、功耗低和智能化外设等特点，特别适用于实时嵌入式系统的开发。它已成为数字产品设计中低成本、低功耗、高性能的数字信号处理芯片的首选，在便携式仪 器、消费类电子、医疗设备等领域得到广泛的应用。但我们在学习中发现TMS320C54系列芯片存在2个应用问题：DSP应用系统一旦开发完成投入使用后，再想对DSF内的数据进行监控，或者在线修改很不方便，不管是接串口，还是接I / O 口都要占用DSP勺硬件资源，同时软件的开销也非常大。在DSP扩展程序/数据存储器时，FLASH因其烧写方便而较为常用，但这类器件数据存取速度慢，难以满足DSP系统高速运行的要求。这也是限制TMS320C54广泛应用

6、的一个因素。此外，TI的TMS320C5系列DSP芯片内部提供了标准的 8位HPI主机接口，用来与主设备或者主处理器接口，在通过HPI 口和主机通信的过程中，完全没有硬件和软件的开销，而由DSPI身的硬件协调冲突，从而不会打断DSPE常程序的运行，且利用 HPI口，还能成功地进行程序加载引导。传感器采集到的模拟信号经过滤波放大后，由模/数转换器转换成相应的数字信号，再由DSP（ TMS320C54X）进行数字信号处理,将处理后的数据通 HPI（主机接口）传送到单片机（C8051F020）中,单片机内嵌入TCP/ IP协 议,它主要负责数据的远程通信 ，完成网络数据的拆包与主机接口数据的打包。单

7、片机通过并行接口与以太网 控制器连接，以中断方式实现并行通信。以太网控制器接收到网络传输到的数据后，通过MAC比较、CRC校验后，存到接收缓冲区；收满一帧后，以中断方式通知单片机。单片机对接收到的数据进行判断，如果是UD数据包，则检查IP地址和端口号，如果正确则接收数据包，并解包,然后将数据部分发送至 DSP反之，如果接收到DSP 发送来的数据，则将数据按照UDP协议格式打包，然后送到以太网控制器中的发送缓冲区，传输到网络上。TMS320C54系列DS与PC机通信的方式有两种：一种是利用DSP的主机接口 HPI与PC并行口连接，由软件来设定通信波特率和握手方式。另一种方式是通过专用的异步通信芯

8、片来实现，它可以实现DSP与 PC机的高速数据通信。本次设计主要采用第一种方式来实现。图1硬件系统框图、硬件系统设计通过TMS320C5416 DSP的HPI接口与C8051F02C单片机连接可以实现 CPU间的级连，使系统达到双CPU的处理速度。硬件连接如图2所示o图 2 2 TMS320C54TMS320C54与 C8051F02C8051F02 啲连接以TMS320VC54（简称为54x）包含的增强型HPI-8接口为例，它与外部主机或微处理器的连接 ，其具有单独 的8根数据线HD0- HD利10根控制线。控制信号的时序逻辑。主机主动通过HPI 口访问DSP,除了对主机发中断（通过置HPI

9、C寄存器的HINT位,可以使HINT线有效）或清除主机发来的中断 （通过清HPIC寄存器的DSPINT标志） 需要DSF干涉外，54x的CPU!乎不用进行其他操作，片内的DMA!道会自动辅助完成 RA陋和HPI数据寄存器的数据传输。主机由HCNTL0/1线来确定选择HPI的某个控制寄存器。通过对这 4个寄存器的访问，就可以在所设安全 机制的允许范围下读/写DSP勺所有或部分片内RAM因为DS撮小的存储单位是字(16位),因此对于HPI-8,每 个的传递必须要有2个传递周期才能完成。HBLL言号用于区分传递的字节是当前字的第一字节还是第二字节。通过设置HPIC寄存器的BOB位,可以决定第一字节是

10、这个字的高字节还是低字节。通过HPI实现程序下载属于54x程序加载的五种途径之一。在需要与主机连接的应用设计中，采用HPI程序加载方式可以使电路设计简化，省去外部并行或串行的 R0或FLASH程序存储器。DSP 的主机接口有两种工作方式 , 共享寻址方式 (SAM) 和仅主机寻址方式 ( HOM) 。 DSP 和单片机都可以 访问片内存储器 ,当单片机与 DSP 访问冲突时 ,单片机有优先权 ,DSP 则等待一个周期。单片机先向DSP写入控制字，设置工作模式，然后将访问地址写入 HPIA ,再对HPID进行读写，即可读出和 写入指定的存储单元。由 HBIL 、HC2N TL1 、HCN TL0

11、 区分16 位数据的高、低字节。将单片机的低三位地址 线A2、A1、A0 分别接到 HBIL、HCN TL1、HCN TL0 上。单片机向 DSP 存储器写数据的部分代码如下 :; 单片机向 HPIC 写控制字 0000H0000000mov DPTR ， # 4000Hmov A ， # 00Hmovx DPTR ， A ;第一字节 ，HCNTL1/ 0 = 00 ，HBIL = 0mov DPTR ， # 4004Hmov A ， # 00Hmovx DPTR ， A ;第二字节 ，HCNTL1/ 0 = 00 ，HBIL = 1;向HPIA寄存器写要访问的地址 1000Hmov DPTR

12、 ， # 4002Hmov A ， # 10Hmovx DPTR ， A ;第一字节 ，HCNTL1/ 0 = 10 ，HBIL = 0mov DPTR ， # 4006Hmov A ， # 00Hmovx DPTR ， A ;第二字节 ，HCNTL1/ 0 = 10 ，HBIL = 1;向HPID寄存器写数据1234Hmov DPTR ， # 4001Hmov A ， # 12Hmovx DPTR ， A ;第一字节 ，HCNTL1/ 0 = 01 ，HBIL = 0mov DPTR ， # 4005Hmov A ， # 34Hmovx DPTR ， A ;第二字节 ，HCNTL1/ 0 =

13、 01 ，HBIL = 1C8051F020 单片机和 DSP 芯片上有丰富的片上资源。C8051F020 芯片上有可编程增益放大器的 ADC， 可供扩展；可程控更新的DAC ;64 kB在系统可编程FLASH存储器；外部存储器接口 ,SPI、SMBus和UART串行接口 等，方便扩展键盘、LCD液晶显示屏等外围设备。TMS320C54x DSP提供了 McBSPs (多通道缓冲串口)，允许与其他的54x设备、编解码器等进行直接接口；包括6通道的DMAg制器，用于执行独立的数据传输。因此选择这目前，TMS320C541都有C语言和汇编语言开发工具，这使得开发 使用C语言会比较好，但是有时就需要

14、用汇编语言，这时我们就可以采用 实现，以达到最佳地利用 DSP芯片软硬件资源的目的。在CVD为核心CPI是电源的同时，DVD为输入/输出接口提供电源。 CPU!源。DSP程序更加方便和高效。在某些情况下C语言和汇编语言的混合编程方法来VSS既是提供输入/输出接口电源又是2345百7891011LJ1314151 23/HAS HPIENA样的SOC片上系统）作为该智能仪器的网络接口的核心器件，使得该接口具有广泛的扩展功能。TMS320C541芯片介绍TMS320VC541是TI新一代16位定点数字信号处理器,它的微处理器采用修正的增强型哈佛结构，操作速 度可达160MIPS。片内有CPU 8条

15、总线、RAM RO及片内外设等硬件配置。以及高度专业化的指令系统，使其 具有集成度高、扩展性好、处理功能强、功耗低等优点，可以满足众多领域的适时性处理要求等特点。TMS320VC5416图3 TMS320C5416芯片引脚图三、软件系统设计在硬件设计的基础上，从 HPI到PC并行端接口的软件设计可以分为两部分：引导装载阶段和核心阶段。 通过实例，核心过程集中了数据传输的几种情况主要包括：1 1、通信协议：数据从程序存储区传输到 PC;数据从数据存储区传输到 PC;数据从PC专输到程序存储区；数据从PC专输到数据存储区;HDD HDIHD2HL3HD4HD5HD6HD7HRD-Y /HINTJH

16、DS1/HCSHCNTLx HB1LHE/W2 2、程序的执行：在一个应用中并不是上面的几种传输情况都是必需的，但其中通信协议是必须的程序，因为主机和DSP芯片之间只有依靠该协议才能交换信息，如执行程序的命令、起始地址、传输数据的数量等。下面是用TMS320C54汇编语言实现上述的核心软件部分。程序主要由主程序、DPM DDMDLD DLP DMPREGHOSTAC和EXECUT等模块组成，各种模块的作用如下。(1) DPM:数据从程序存储区传输到 PG(2) DDM:数据从数据存储区传输到 PG(3) DLD:数据从PC专输到程序存储区。(4) DLP:数据从PC专输到数据存储区(5) DM

17、PREG:保存环境到RAM中的系统堆栈。(6) HOSTACK:主机已经确认任务结束。I (7) E送点频TE：从给定的地址开始执行程序。检测三路开始频是否存在图4主程序流程图四、心得体会这次的课程设计，从开始接到论文要求到题目的实现，再到论文文章的完成，我学到了很多知 识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的 概念逐渐清晰，使自己的作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的 成功都会让我兴奋好一段时间。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真 是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。五、参考文献

18、1 TMS320C54x DSKplus Users Guide. Texas In strume nt.,October. 19962 戴明桢 周建江.TMS320C54X DSF结构、原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.67-72.3 王士元.C高级实用程序设计M.北京：清华大学出版社，19964 王旭，何友，黄永峰.2001.IP电话网关的语音压缩数据处理.电子技术应用，2001(6):1-5沈漫源，顾江敏，徐佩霞.2000.新一代定点DSP在网络电话系统中的应用.电讯技术,2000(2):1-5罗华，袁祝新.2001.VOIP关键技术及应用.MODEN COMPUTE

19、R 2001(10):1-37 陈启祥，张明武 .2000.IP 电话系统结构分析与设计 . 计算机工程 ,27(6):1-388 施寒潇，朱巧明，吕强 .2002.2002. 基于 InternetInternet 的语音交互系统的设计和实现 . . 电子工程 师,28(3):1-3,28(3):1-3六、附录附录 1 1.def tmp,buttptr,scratch,command,starded,length,dump .def main,start,hack,lddm,ldld,ldlp,ldpm,exec.def special,trapx.bss buttptr.bss tmpl

20、.bss tmpl.bss scratch.1.bss usp.1.bss blank.3.bss STACK.12.bss TMPSTK.12.bss PC.1Command .usect” COMM”S,512.1Statadd .set command+1Length .set command+2Dump .set command+3HOSTACK .macroHackLdm hpic,aAnd #08h,aBc hack,anepRet .endm DPM .MACRO LD statadd,0,a Mvdm length,ar,7 Stm #dump,ar5 Nop Nop loop

21、:reada *ar5+ add #1.0.a banz loop,*ar7 stm #0ah,hprc Call hack Ret .endm DLP .macro Ld startaadd,0,a Mvdm length,ar7 Stm #dump,ar5 Nop Nop Loop:writa *ar5+ Add #1,0,a Banz loop,*ar7- Stm #0ah,hpic Call hack .endm DMPREG .macro Trapx Ssbx intm Pshtn bl Ldm sp,b Stm #STACK+12,SP PSHM ST0 PSHM ST1 Pshm timPshm ar5 Pshm ar6 Pshm ar7 Pshm ag Pshmah Pshm al Stlm b,sp Nop Nop Popm bl Ld #0,dp Popm al Stl A