彭启琮DSP视频教程课件7

1、 第七章工程问题的工程问题的DSP实现（一）实现（一）DTMF的编解码的编解码用用DSP实现双音多频（实现双音多频（DTMF）的拨）的拨号产生和解码号产生和解码。DTMFDual-Tone Multiple Frequency实现步骤v对象分析对象分析v算法设计算法设计vDSP选择选择v系统设计系统设计v系统实现系统实现v系统调试系统调试对象分析 对所要开发的系统的功能、对所要开发的系统的功能、性能要有深入的了解和分析性能要有深入的了解和分析，尤其对技术指标，要作透，尤其对技术指标，要作透彻的理解和把握。彻的理解和把握。 DTMF用一对频率（行频用一对频率（行频/列列频）来表示一个符号（电话键

2、盘频）来表示一个符号（电话键盘上的上的09，AD，*，#，共，共16个个符号）符号） 一次按键的时间是一次按键的时间是100ms，其中，其中，频率对存在的时间是，频率对存在的时间是45ms，不允许超过不允许超过55ms，其余的时间，其余的时间是静音。是静音。 CCITT关于关于DTMF的指标的指标vLow band： 697、770、852、941（Hz）RBW3.5%vHigh band： 1209、1336、1477、1633（Hz）RBW4dB REV 8dBvDYN RANGE： 25dBvGUARD TIME： MIN TONE TIME 45msvSNR：NOISE -24dBV算

3、法设计算法设计 算法设计是非常关键的步骤算法设计是非常关键的步骤，因为算法决定运算量和存，因为算法决定运算量和存储器的大小，从而决定储器的大小，从而决定DSP的的选择，进而决定系统的设计选择，进而决定系统的设计，包括硬件和软件的设计。，包括硬件和软件的设计。DTMF拨号的产生拨号的产生 基于基于DSP的的DTMF的音频信号的音频信号发生器，使用两个二阶的数字正发生器，使用两个二阶的数字正弦波振荡器，一个产生行频，一弦波振荡器，一个产生行频，一个产生列频。个产生列频。 DTMF发生器的系数和初始条件发生器的系数和初始条件DTMF发生器的信号流程发生器的信号流程音频检测音频检测vGoertzel算

4、法是算法是DTMF解码器的解码器的基础，实际上是一个两极点的基础，实际上是一个两极点的IIR滤波器。滤波器。vDFT或或FFT需要在处理之前准备需要在处理之前准备好一个数据块，而好一个数据块，而Goertzel算法算法是一个递归的结构，就每个输入是一个递归的结构，就每个输入的样本进行计算。的样本进行计算。Goertzel算法算法Goertzel算法的特点算法的特点vGoertzel算法的算法的IIR滤波器结构涉及两个滤波器结构涉及两个复共轭极点，但对于实际的复共轭极点，但对于实际的DTMF音频音频检测，只要有幅度信息就够了（实际上检测，只要有幅度信息就够了（实际上使用幅度平方），从而简化为只需

5、要一使用幅度平方），从而简化为只需要一个实系数参与计算。个实系数参与计算。v Goertzel算法要比算法要比FFT快得多，因为只快得多，因为只需要提供需要提供8个行个行/列频和它们的二次谐波列频和它们的二次谐波的信息（二次谐波的信息用于将的信息（二次谐波的信息用于将DTMF与话音或音乐区别开来）。与话音或音乐区别开来）。行频行频/ /列频及相应的系数列频及相应的系数有效性检查有效性检查v信号强度 DTMF行频、列频信号之和行频、列频信号之和的强度是否达到一定的门限值的强度是否达到一定的门限值有效性检查有效性检查v扭曲度 标准扭曲：标准扭曲： 行频峰值行频峰值 列频峰值列频峰值 4dB 反向扭

6、曲：反向扭曲： 列频峰值列频峰值 行频峰值行频峰值 8dB有效性检查有效性检查v二次谐波强度 以便将以便将DTMF信号与其他语信号与其他语音信号、音乐信号等区别开来音信号、音乐信号等区别开来。有效性检查有效性检查v数字信息的稳定性 如果一个数字成功地检测到如果一个数字成功地检测到两次，认为该数字是稳定的两次，认为该数字是稳定的有效性检查有效性检查v数字信息的有效性 检测到的数字前面必须是静音检测到的数字前面必须是静音符时，该数字才是有效的，以便符时，该数字才是有效的，以便将各次击键区别开来将各次击键区别开来 编码器对速度和存储器的要求编码器对速度和存储器的要求解码器对速度和存储器的要求解码器对

7、速度和存储器的要求DSPDSP芯片选择芯片选择v算法对算法对DSP芯片计算速度的要求芯片计算速度的要求v系统的管理（如任务管理、进程管系统的管理（如任务管理、进程管理、存储器管理、理、存储器管理、I/O管理等）对管理等）对DSP的要求的要求v片内存储器和片外存储器的要求（片内存储器和片外存储器的要求（包括容量的要求和速度的要求）包括容量的要求和速度的要求）DSPDSP芯片选择芯片选择v对外设（如串口、并口、定时器、对外设（如串口、并口、定时器、总线宽度、等待状态等）的要求总线宽度、等待状态等）的要求vDSP封装对印制板的设计影响甚大封装对印制板的设计影响甚大v开发环境开发环境v技术支持技术支持

8、v性能价格比性能价格比DSPDSP芯片的速度芯片的速度DSPDSP的片内存储器的片内存储器DSP的外设的外设BGA（BALL GRID ARRAY）PLCC（PLASTIC J-LEADED CHIP CARRIER）PQFP（PLASTIC QUAD FLAT PACK）PDLP（PLASTIC DUAL-IN-LINE PACKAGE）LCCC（LEADLESS CERAMIC CHIP CARRIER）系统设计v硬件系统设计硬件系统设计v软件系统设计软件系统设计工作软件工作软件测试软件测试软件功能框图（指标分配）功能框图（指标分配）电原理图电原理图印制板（数字与模拟电路，接地，印制板（数

9、字与模拟电路，接地，电源，多层板）电源，多层板）系统的实现系统的实现v从从C C程序作起程序作起 用用C Compiler将将C源程序编译源程序编译成为汇编语言源程序，然后汇编成为汇编语言源程序，然后汇编、连接后输出可执行代码；也可、连接后输出可执行代码；也可以使用以使用shell程序，将编译、汇编程序，将编译、汇编、连接一齐完成、连接一齐完成 源程序分析器源程序分析器 输入是输入是C源文件。读入源语源文件。读入源语句，检查语法和语意错误，写出句，检查语法和语意错误，写出一个中间文件（一个中间文件（.if）优化器优化器 可选择项。其输入是分析器产生可选择项。其输入是分析器产生的中间文件（的中间

10、文件（.if）。当运行优化器）。当运行优化器时，用户可以选择优化的层次。产时，用户可以选择优化的层次。产生一个与中间文件格式相同的高效生一个与中间文件格式相同的高效率版本。率版本。代码生成器代码生成器 输入是分析器或优化器产生的输入是分析器或优化器产生的中间文件（中间文件（.if或或.opt文件），产文件），产生一个汇编语言源文件生一个汇编语言源文件内部列表公用程序内部列表公用程序 输入是输入是C编译器产生的汇编语编译器产生的汇编语言源程序和言源程序和C源程序。产生的是源程序。产生的是按按C文件的语句展开的汇编语言文件的语句展开的汇编语言源文件源文件汇编器和连接器汇编器和连接器v汇编器的输入是

11、代码生成器产生的汇编器的输入是代码生成器产生的汇编语言文件，产生汇编语言文件，产生COFF目标文件目标文件 v连接器的输入是汇编器产生的连接器的输入是汇编器产生的COFF目标文件，产生可执行的目标文件目标文件，产生可执行的目标文件运行运行C编译器编译器cl500 -options filenames -z link_options object filescl500调用编译器和汇编器的命令。调用编译器和汇编器的命令。-options 影响编译器处理输入文件的途径影响编译器处理输入文件的途径filenames 一个或多个一个或多个C源文件、汇编语言源源文件、汇编语言源文件，或目标文件。文件，或目

12、标文件。-z 运行连接器的选择项。运行连接器的选择项。link_options 影响连接器处理输入文件的途径影响连接器处理输入文件的途径object files 命名编译器产生的目标文件命名编译器产生的目标文件cl500 -q symtab file seek.asm z 编译文件编译文件symtab和和file，汇编，汇编第三个文件第三个文件seek.asm，连接这三，连接这三个文件，并使用个文件，并使用quiet选择项，抑选择项，抑制输出处理信息制输出处理信息如果不使用如果不使用-q选择项，就会输出以下选择项，就会输出以下处理信息：处理信息：symtabTMS320C54x ANSI C

13、Compiler Version x.xxCopyright (c) 1997 Texas Instruments Incorporated“symtab.c”= main“symtab.c”= lookupTMS320C54x ANSI C Codegen Version x.xxCopyright (c) 1997 Texas Instruments Incorporated“symtab.c” = main“symtab.c” = lookup TMS320C54x COFF Assembler version x.xxCopyright 1997 Texas Instruments I

14、ncorporatedPASS 1PASS 2No Errors, No Warnings汇编器输出的列表文件汇编器输出的列表文件：1 *2 * Assemble into the .text section. *3 *4 0000 .text5 0000 e800 LD #0, A6 *7 * Allocate 4 words in .bss for TEMP. *8 *9 0000 Var_1: .bss TEMP, 410 11 *12 * Still in .text *13 *14 0001 f000 ADD #56h, A 0002 005615 0003 f066 MPY #73

15、h, A 0004 007316 17 *18 * Allocate 100 words in .bss for the *19 * symbol named ARRAY; this part of *20 * .bss must fit on a single page. *21 *22 0004 .bss ARRAY, 100, 12324 *25 * Assemble more code into .text. *26 *27 0005 8000-STL A, Var_128 29 *30 * Declare external .bss symbols. *31 *32 .global

16、ARRAY, TEMP33 .end连接器连接器-m-m选择项建立映射列表文件选择项建立映射列表文件-m filename该连接器映射列表描述：该连接器映射列表描述：存储器划分存储器划分输入与输出段的位置输入与输出段的位置 外部符号重新定位后的地址外部符号重新定位后的地址 当没有发现错误时，连接器就建立一当没有发现错误时，连接器就建立一个输出模块，省缺名为个输出模块，省缺名为a.out。也可以使。也可以使用用-o选择项，将输出模块写入另外的文选择项，将输出模块写入另外的文件：件：-o filename其中的文件名就是新的输出模块的文件名其中的文件名就是新的输出模块的文件名lnk500 o ru

17、n.out file1.obj file2.obj 将将ile1.obj 和和 file2.obj 连接起来，连接起来，建立一个名为建立一个名为run.out 的输出模块的输出模块可以将上述文件名及选择项，再加上注释写入一个命令文件link.cmd ：a.obj /* First input filename */b.obj /* Second input filename */-o prog.out /* Option to specify output file */-m prog.map /* Option to specify map file */并用该命令文件来调用连接器：lnk5

18、00 link.cmd包含连接器伪指令的命令文件包含连接器伪指令的命令文件：a.obj b.obj c.obj /* Input filenames */-o prog.out -m prog.map /* Options */MEMORY /* MEMORY directive */RAM: origin = 100h length = 0100hROM: origin = 01000h length = 0100h SECTIONS /* SECTIONS directive */.text: ROM.data: ROM.bss: RAMMEMORYPAGE 0 : name 1 (att

19、r) : origin = constant , length = constant;PAGE n : name n (attr) : origin = constant , length = constant;PAGE 说明一个存储器空间。用户最多可说明一个存储器空间。用户最多可以说明以说明255页。通常，页。通常，page0是程序存储是程序存储器，器，page1是数据存储器。是数据存储器。name 命名一个存储器范围。一个存储器的命名一个存储器范围。一个存储器的名字可以是名字可以是18个字符，其中包括个字符，其中包括AZ，az，$，.，_。 Attr 存储器的属性：存储器的属性：R 存储器

20、可读存储器可读W 存储器可写存储器可写 X 存储器可包含可执行代码存储器可包含可执行代码I 存储器可以初始化存储器可以初始化 origin 指定存储器的开始地址指定存储器的开始地址length 指定存储器范围的长度。指定存储器范围的长度。fill 为存储器范围指定一个填入的字为存储器范围指定一个填入的字符，其值是符，其值是2-byte的整常数。的整常数。TMS320C54xTMS320C54x省缺的地址配置：省缺的地址配置：MEMORYPAGE 0: PROG: origin = 0 x0080 length = 0 xFF00PAGE 1: DATA: origin = 0 x0080 le

21、ngth = 0 xFF80SECTIONS.text: PAGE = 0.data: PAGE = 0.cinit: PAGE = 0 ;cflag option only.bss: PAGE = 1连接器使用举例连接器使用举例 本例连接三个目标文件本例连接三个目标文件demo.obj、fft.obj和和 tables.obj，并建立输出文，并建立输出文件件demo.out。符号。符号SETUP是程序的是程序的输入点。输入点。连接器命令文件连接器命令文件 demo.cmddemo.cmd/*/* Specify Linker Options */*/-e coeff /* Define th

22、e program entry point */-o demo.out /* Name the output file */-m demo.map /* Create an output map */*/* Specify the Input Files */*/demo.objfft.objtables.obj /*/* Specify the Memory Configurations */*/MEMORYPAGE 0: RAM_PG: origin=00080h length=06F80hROM: origin=0C000h length=03F80hPAGE 1: ONCHIP: or

23、igin=00080h length=0F7FhEXT: origin=01000h length=0EFFFh /*/* Specify the Output Sections */*/SECTIONS.text: load = ROM, page = 0 /* link .text into ROM */var_defs: load = ONCHIP, page=1 /* defs in RAM */.data: fill = 07A1Ch, load=ONCHIP, page=1tables.obj(.data) /* .data input */fft.obj(.data) /* .d

24、ata input */. = 100h; /* create hole, fill with 07A1Ch */ /* and link with ONCHIP */. b s s : l o a d = R A M _ P G ,p a g e = 0 ,fill=0FFFFh/* Remaining .bss; fill and link */映射文件映射文件demo.mapdemo.mapOUTPUT FILE NAME: ENTRY POINT SYMBOL: 0MEMORY CONFIGURATION Name origin length attributes fill - - -

25、 - -PAGE 0: RAM_PG 00000080 000006f80 RWIX R O M 0 0 0 0 c 0 0 0 000003f80 RWIXPAGE 1: ONCHIP 00000080 000000f7f RWIX EXT 00001000 00000efff RWIX SECTION ALLOCATION MAPoutput attributes/section page originlengthinput sections- -.text 00000c000000000150000c000 00000008 demo.obj (.text)0000c008 00000007 fft.obj (.text)0000c00f 00000006 tables.obj (.text)var_defs 1 00000080 0000000