DSP课设——tcpip传输

1、DSP课 设 报 告实验名称：TCP/IP数据传输实验日期：20130628姓 名： 2013年DSP实验报告一、实验目的本课程设计是在学完DSP技术和数字信号处理之后，综合利用所学DSP知识完成一个DSP应用系统设计并在实验室实现。该课程设计的主要任务是通过解决一个实际问题，巩固和加深所学的理论知识和实验能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。主要目的如下：1、 巩固所学理论知识，了解DSP的开发方法；2、 通过试验培养我们查阅资料的能力、阅读英文资料的能力、编程能力；3、 巩固所学数字信号处理理论；4、 培养我们学生的团队合作能力。 本课程设计要求如下：1、将一段歌曲利用TCP/IP

2、传输到开发板；2、利用开发板的音频DA播放该音乐；3、利用开发板的资源，拓展功能。二、实验背景：网络传输是数据采集的一种重要形式，具有很多其它传输方式没有的特点，例如接线简单，数据快。TCP/IP网络传输数据的优势如下：（1）不受操作系统，上位机软件限制；（2）不需要专用的驱动，使用简单；（3）编程使用方便；（4）可以远距离传输，可以外置，可以无限扩展。整个系统以一片高性能的DSP芯片TMS320F2812为核心，通过RTL8019AS与以太网互连的接口方法,管理系统的运行并完成数字信号处理功能。将要转换的歌曲转换成wav格式音频源文件植入程序中，将每个数据进行TCP/IP封装成数据包后通过网

3、口传送，存入缓存中，再将芯片收到并转换后的数据存入SRAM中。通过McBPS将数据传输至TLV320AIC23中，产生中断后进行D/A转换，实现音乐的播放。1、 RTL8019AS芯片介绍RTL8019AS是台湾REALTEK公司设计开发的一种高集成度的全双工以太网控制芯片，其主要性能有:(l)适应于Ethernet和IEEE802.3，支持10Bases、10BaseZ、1OBase； (2)支持8位或16位数据总线,与NEZOOO标准相兼容；(3)内置SRAM,用于收发缓冲,可降低对主处理器的速度要求；(4)可连接同轴电缆和双绞线,并能自动检测所连接的介质；(5)100脚TQFP封装,缩小

4、PCB尺寸;具有睡眠模式,以降低功耗；(6)全双工,收发可同时达10MbPs,极大地避免了由于CSMA/CD协议本身可能造成的信道内容冲突。RTL8019AS的内部有一块双端口的16K字节RAM,共两套总线连结到该RAM,一套是网卡控制器读/写网卡上的RAM,又叫本地DMA；另一套是DSP读/写网卡上的RAM,又叫远程DMA。本地DMA完成控制器与网线的本地DMA完成控制器与网线的数据交换,远程DMA完成DSP和RAM间的数据传输,主处理器收发数据只需对远程DMA操作。当主处理器要向网上发送数据时,先将一帧数据通过远程DMA通道送到8019AS中的发送缓存区,然后发出传送命令。RTL8019A

5、S在完成上一帧的发送后,再完成此帧的发送RTL8019AS接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后,由FIFO存到接收缓冲区,收满一帧后,以中断或寄存器标志的方式通知主处理器。2、 TLV320AIC23芯片介绍 TLV320AIC23是TI公司推出的一款高性能立体声音频编解码器，内置耳机输出放大器，支持mic和line in二选一的输入方式。输入和输出都具有可编程的增益调节功能。TLV320AIC23的模数转换器(ADC)和数，模转换器(DAC)集成在芯片内部采用先进的一过采样技术可以在8kHz至96kHz的采样率下提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样数据。ADC和DAC

6、的输出信噪比分别可达90dB和100dB。同时。TLV320AIC23还具有很低的功耗(回放模式为23mW。节电模式为15w)。上述优点使得TLV320AIC23成为一款非常理想的音频编解码器，与TI的DSP系列相配合更是相得益彰。三、实验内容和步骤实验步骤如下：1.基于TCP/IP协议的数据传输，测试RTL8019AS的传输功能。通过testtcp软件发送数据，检查是否准确接收。2.使用matlab软件进行音乐解码，生成十六进制音频源文件3.将音频数据导入程序，通过DSP实现网卡芯片和PC的TCP/IP数据传输，数据暂存至SRAM中4.设置传输速率，使用DSP实时读取数据，逐次传入TLV32

7、0AIC23，采用中断方式接收，并直接进行DA转换，播放音乐流程图如下所示： 初始化系统 初始化8019 初始化PIE 关中断接收数据复位8019开 始 初始化：CPU频率，AIC23 TCP/IP数据保存于缓存区调用解码函数生成声音数 中断开始 声音数据输出至McBSP0等待McBSP通道0传送结束McBSP产生中断？NY1、数据传输部分图表 1数据传输的系统框图1.初始化RTL8019AS初始化页0与页1的相关寄存器，页2的寄存器是只读的，不可以设置，页3的寄存器不是NE2000兼容的，不用设置。（1）CR=0x21,选择页0的寄存器；（2）TPSR=0x45，发送页的起始页地址，初始化为

8、指向第一个发送缓冲区的页即0x40；（3）PSTART=0x4c，PSTOP=0x80，构造缓冲环：0x4c0x80；（4）BNRY=0x4c，设置指针；（5）RCR=0xcc，设置接收配置寄存器，使用接收缓冲区，仅接收自己地址的数据包（以及广播地址数据包）和多点播送地址包，小于64字节的包丢弃，校验错的数据包不接收；（6）TCR=0xe0，设置发送配置寄存器，启用CRC自动生成和自动校验，工作在正常模式；（7）DCR=0xc8，设置数据配置寄存器，使用FIFO缓存，普通模式，8位数据DMA；（8）IMR=0x00，设置中断屏蔽寄存器，屏蔽所有中断；（9）CR=0x61,选择页1的寄存器；（1

9、0）CURR=0x4d，CURR是RTL8019AS写内存的指针，指向当前正在写的页的下一页，初始化时指和0x4c+1=0x4d；（11）设置多址寄存器MAR0MAR5，均设置为0x00；（12）设置网卡地址寄存器PAR0PAR5；（13）CR=0x22，选择页1的寄存器，进入正常工作状态。2.发送帧将待发送的数据按帧格式封装，通过远程DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓存区，然后发出传送命令，完成帧的发送。需要设置以太网目的地址、以太网源地址、协议类型，再按所设置的协议类型来设置数据段。之后启动远程DMA，数据写入RTL8019AS的RAM，再启动本地DMA，将数据发送网上。3.接收帧

10、8019AS接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后,由FIFO存到接收缓冲区,收满一帧后,以中断或寄存器标志的方式通知主处理器。2、音乐播放部分1.初始化芯片TLV320AIC232. 利用DSP的一个McBSP用SPI模式跟芯片连接。将传输速率设置成为采样速率，将数据传输给芯片后，采用中断方式触发DA转换。从而播放音乐。本部分涉及DA转换和放大音频输出。本开发板芯片为 TLV320AIC23，是3.3V供电的芯片，是 TI 公司推出的一款高性能立体声音频编解码器，内置耳机输出放大器 ，支持MIC和LINE IN两种输入方式，且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23的模数转换（A/D）

11、和 数模转换(D/A)部件高度集成在芯片内部,采用了先进的多比特sigma-delta工艺，集成了高采样率的数字内插滤波器，可以在 8kHz 至 96kHz 的采样率下提供 16bit、20bit、24bit 和 32bit 的采样数据。ADC 和 DAC 的输出信噪比分别可达 90dB 和 100dB。同时还具有很低的能耗(回放模式为 23mW，节电模式为 15w)。AIC23通过外围器件对其内部寄存器进行编程配置，其配置接口支持SPI总线接口和I2C总线接口，本实验控制接口采用SPI方式。数据传输格式支持右判断模式、左判断模式、I2S模式和DSP模式4种方式，其中DSP模式专门针对TI D

12、SP设计。上述优点使得TLV320AIC23 成为一款非常理想的音频编解码器，与 TI 的 DSP 系列相配合更是相得益彰。AIC23 的管脚和内部结构框图如下。从下图可以看出，AIC23 主要的外围接口分为以下几个部分：1数字音频接口：主要管脚为BCLK数字音频接口时钟信号（bit 时钟），当 AIC23 为从模式时（通常情况），该时钟由 DSP 产生；AIC23 为主模式时，该时钟由 AIC23 产生；LRCIN数字音频接口 DAC 方向的帧信号（I2S 模式下 word 时钟）LRCOUT数字音频接口 ADC 方向的帧信号DIN数字音频接口 DAC 方向的数据输入DOUT数字音频接口 A

13、DC 方向的数据输出这部分可以和 DSP 的 McBSP（Multi-channel buffered serial port，多通道缓存串口）无缝连接，唯一要注意的地方是 McBSP 的接收时钟和 AIC23 的 BCLK 都由McBSP 的发送时钟提供。2麦克风输入接口：主要管脚为MICBIAS提供麦克风偏压，通常是 3/4 AVDDMICIN麦克风输入，由 AIC 结构框图可以看出放大器默认是 5 倍增益3LINE IN 输入接口：主要管脚为LLINEIN左声道 LINE IN 输入RLINEIN右声道 LINE IN 输入4耳机输出接口：主要管脚为LHPOUT左声道耳机放大输出RHPO

14、UT右声道耳机放大输出LOUT左声道输出ROUT右声道输出5配置接口：主要管脚为SDIN配置数据输入SCLK配置时钟DSP 通过该部分配置 AIC23 的内部寄存器，每个 word 的前 7bit 为寄存器地址，后 9bit 为寄存器内容。6其他：主要管脚为MCLK芯片时钟输入(12.288M、11.2896M、18.432M、16.9344M)VMID半压输入，通常由一个 10U 和一个 0.1U 电容并联接地MODE芯片工作模式选择，Master 或者 SlaveCS片选信号（配置时有效）CLKOUT时钟输出，可以为 MCLK 或者 MCLK/2总结的来说，在我们实际使用中，采样频率为 4

15、4.1KHz，每次采样提供 16bit 的采样数据.接口硬件电路：F2812的多通道缓冲串口McBSP通过6个引脚使其数据通路、控制通路与外部设备相连。数据通过McBSP的DR和DX引脚传输，同步信号则由CLKX,CLKR,FSX,FSR4个引脚实现。McBSP的数据线DR和DX带有缓存寄存器，帧同步信号FSX,FSR以及位同步CLKX,CLKR具有可编程性。McBSP可以配置为SPI总线接口，其串行数据传输格式与AIC23的DSP模式兼容，在F2812与AIC23的接口设计中，McBSP以SPI接口方式与AIC23的控制接口相连，负责对其内部寄存器进行配置。DRR1,2RBR1,2RSR1,

16、2McBSP数据传输过程如图所示：DR到CPU/DMA控制器XSR1,2DXR1,2DX 源于CPU/DMA控制器其中：RSR：接收寄存器 RBR：接收缓冲寄存器 DRR：数据接收寄存器 DXR：数据发送寄存器 XSR：发送移位寄存器四系统软件设计与实现3.3.1 wav音频文件转换利用MATLAB将wav音频文件转换成可以传输的10进制数字，便于传输。3.3.2 以太网数据传输以太网控制器RTL8019AS的驱动程序主要包括复位、内部寄存器配置及发送接收数据实现等部分。 RTL8019AS初始化RTL8019AS的初始化包括对其内部寄存器进行配置, 初始化发送和接收缓冲区等。操

17、作步骤依次是: (1) 使芯片处于停止模式; (2) 选中PAGE0, 清RBCR0和RBCR1, 设置RCR寄存器将芯片置于监视模式,合理设置TCR、PSTART、PSTOP、BNRY、TPSR寄存器, 然后清中断标志、中断状态寄存器,并禁止中断, 将数据配置寄存器配置位16位DMA方式;(3)选中PAGE1, 设置组播和MAC地址;(4)选中PAGE0,将芯片置成正常模式与外部网络连接,最后启动芯片开始工作并清除所有中断标志。 发送接收数据包实现RTL8019AS发送数据包遵循IEEE802.3协议, 且作为一款集成的以太网芯片, 数据包校验及碰撞检测和避免均自动完成, 而待

18、发送数据则需按以太网帧格式封装,设置以太网目的地址、以太网源地址、协议类型等, 然后通过远程DMA将帧发送到RTL8019AS发送缓冲区, 完成后再给出发送指令。RTL8019AS接收数据帧比较简单, 当其从外部接收完一帧后, 如果将其置成中断方式, 则会产生一个下降沿的中断信号, 这样DSP接收中断, 在中断服务子程序中我们查询相关RTL8019AS寄存器即可知道接收数据长度、存放地址等信息, 然后通过远程DMA将数据从RTL8019AS内部RAM搬移到DSP内部RAM, 这样就完成了数据接收。五、程序设计、调试与结果分析(1)程序清单：见附录一（2）实验中我们将一段歌曲用MATLAB转换成

19、10进制数，利用TCP/IP传输到开发板；并利用开发板的音频DA播放该音乐；验证了TCPIP传输的准确性与可靠性。六、设计（安装）与调试的体会在实验的过程中，我在网上查找了很多资料，并在图书馆查阅了很多TCPIP数据传输、语音DA播放等相关的书籍，通过和同学以及老师的讨论，我们理解了TCPIP传输数据的基本过程，以及相关过程的算法。在网上找到了不少例子，进行了阅读、分析，并结合我们的硬件设备和所学的知识，决定选择与我们利用TCPIP传输音乐相符的两个主要例子，即数据传输与音乐播放，我们需要做的是将两者很好地组合在一起。对TCPIP数据传输、语音DA播放的流程和技术有所了解后，就上机调试，将理论

20、运用在实践中，又在调试中加强对理论的理解。实验中，与同学互相讨论，互相补充，互相教正，密切配合，共同进步，这样实验的进展才能顺利，才有可能达到理想的效果。七、参考文献1.兰吉昌 TMS320F 2812 DSP应用实例精讲 化学工业出版社 2012.22.戴明帧 周建江TMS320C54x DSP结构、原理及应用 北京航空航天大学出版社 2007附录一:#include"DSP28_Device.h"#define SPI_SEL_REG *(Uint16 *) 0x3400#define LED_SPI 0x00Uint16 FrameLenth;Uint16 RxSuc

21、cessFlag;extern Uint16 TCPTimeout;const Uint16 LedCode=0xFF3F,0xF49F,0xF61F,0xF33F,0xF25F,0xF05F,0xFF1F,0xF01F,0xF21F;unsigned int count;/-Uint16TxEthnetFrameBuffer1518/2;Uint16RxEthnetFrameBuffer1518/2;Uint16 Transfer1518/2;Uint16 y;int ADbuf500;int DA_wptr,DA_rptr;int play_mode;/-interrupt void IS

22、RTimer0(void);interrupt void ISRMcbspX(void);voidSendData(Uint16data);void delay(unsigned int);void ldelay(unsigned int);void WriteLED(unsigned int);voidmain(void) Uint16 Temp,i,j;Uint16 ii,length; Uint16 TCPTxDataLenth; Temp=1; RxSuccessFlag=0;/*初始化系统*/InitSysCtrl(); EALLOW; / Allow access to EALLO

23、W protected registers GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x3fff; / Select GPIOs to be McBSP pins / Port F MUX - x111 1110 0000 0000 EDIS;/*关中断*/DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000; InitSpi(); /初始化SPI /temp = 0; /count=0; SPI_SEL_REG=LED_SPI;/使能LED SPI for (i=0;i<9;i+) WriteLED(i); ldelay(50); InitSpi1(); InitAic2

24、3();/初始化AIC23 chip ldelay(10); InitMcbsp(); ldelay(10);/*初始化PIE*/InitPieCtrl();/*初始化PIE矢量表*/InitPieVectTable();InitPeripherals();InitGpio(); Init8019(); TCP_Init();EALLOW; PieVectTable.MXINTA = &ISRMcbspX; EDIS; EALLOW;PieVectTable.TINT0 = &ISRTimer0;EDIS; /*设置CPU*/ConfigCpuTimer(&CpuTim

25、er0, 100, 1000000); StartCpuTimer0(); /*开中断*/IER |= M_TLV;PieCtrl.PIEACK.all = 0xFFFF; PieCtrl.PIEIER6.bit.INTx6 =1;PieCtrl.PIEIER1.bit.INTx7=1; / Enable global Interrupts and higher priority real-time debug events:EINT; / Enable Global interrupt INTMERTM;/ Enable Global realtime interrupt DBGMStart

26、CpuTimer0();GpioDataRegs.GPASET.all|=0x8000; play_mode = 0; McbspRegs.DXR1.all = 20000;while(1) if(TCPTimeout) Process_TCP_Timeout(); RTL8019ActiveOpen(); do Temp=RecFrame(); while(Temp); for(ii=2;ii<length+2;ii+) Transferj+=RxEthnetFrameBufferii; if(RxSuccessFlag) RxSuccessFlag=0; DoNetworkStuff(); for(j=0;j<TCPTxDataLenth;j+) y=