DSP硬件实验报告

1、北京邮电大学DSP硬件课程实验报告姓 名： 学 号： 班 级： 院 系： 报告提交日期： 目录一、 实验环境3二、 实验一：常用指令实验（1） 简单指令程序运行实验3（2） 资料存储实验5（3） I/O实验7（4） 定时器实验9（5） INT2中断实验11三、 实验二 ：A/D采样实验13四、 实验三 ：D/A转换实验14五、 实验四 ：有限冲击响应滤波器（FIR）算法实验15六、 实验总结17七、 参考文献17一、实验环境实验采用的是理工达盛开发的EL-DSP-II实验教学系统。在实验室电脑上首先进行DSP实验环境的设置。环境设置的步骤：1、 在计算机中将驱动方式设为模式；2、 安装开发器e

2、pp驱动；3、 安装CCS软件；具体的环境设置步骤参照实验教材。二、实验一 ：常用指令实验（一）实验目的1、熟悉DSP开发系统的连接；2、了解DSP开发系统的组成和结构和应用系统构成；3、熟悉常用C54X系列指令的用法(程序寻址，寄存器，I/O口，定时器，中断控制)。（二）实验设备计算机，CCS 2.0版软件，DSP仿真器，实验箱。（三） 实验操作方法1、系统连接；进行DSP实验之前，先必须连接好仿真器、实验箱及计算机，连接方法如下所示：PCI/USB/EPP接口JTAG接口计算机仿 真 器用户开发板在硬件安装完成后，接通仿真器电源或启动计算机，此时，仿真盒上的“红色小灯”应点亮，否则DSP开

3、发系统与计算机连接有问题。2、运行CCS程序；先实验箱上电，然后启动CCS，此时仿真器上的“绿色小灯”应点亮，并且CCS正常启动，表明系统连接正常；否则仿真器的连接、JTAG接口或CCS相关设置存在问题，掉电，检查仿真器的连接、JTAG接口连接，或检查CCS相关设置是否正确。成功运行程序后，首先应熟悉CCS的用户接口。学会CCS环境下程序编写、调试、编译、装载，学习如何使用观察窗口等。3、修改样例程序，尝试DSP其他的指令；4、填写实验报告；5、样例程序实验操作说明。（四）实验步骤与内容1、简单指令程序运行实验（1）实验使用资源实验通过实验箱上的XF指示灯观察程序运行结果。（2）实验过程启动C

4、CS 2.0，并加载“exp01.out”；加载完毕，单击“Run”运行程序；（3）实验结果：可见XF灯以一定频率闪烁；单击“Halt”暂停程序运行，则XF灯停止闪烁，如再单击“Run”，则“XF”灯又开始闪烁；（4）源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“Exp01.pjt”，双击“Source”，双击“exp01.asm”可查看源程序。（5）实验源程序代码注释;File Name:exp01.asm;the program is compiled at no autoinitialization mode.mmregs.global _main_main: stm #300

5、0h,sp /将3000H放到sp中ssbx xf /给状态寄存器置位,令XF=1,此时灯XF亮call delay /调用子程序DELAY,使XF灯亮0.25秒rsbx xf /状态寄存器复位,令XF=0，灯灭call delay /调用子程序DELAY,使XF灯灭0.25秒b _main /循环执行_mainnopnop ;delay .5 seconddelay: stm 270fh,ar3 /270h为16进制的9999，将9999存入AR3中loop1: stm 0f9h,ar4 /将249放到AR4中loop2: banz loop2,*ar4- /AR4执行减1操作,不为0则重复

6、执行LOOP2,直到AR4为0banz loop1,*ar3- /AR3执行减1操作,不为0则重复执行LOOP1,直到AR3为0ret /总共执行了2500000次循环,用时0.25秒nop nop;stm2 cycles;banzwhen TRUE 4 cycles; FALSE 2 cycles;0f9h=>249d;270fh=>9999d.end2、资料存储实验（1）实验使用资源本实验指导书是以TMS32OVC5410为例，介绍相关的内部和外部内存资源。对于其它类型的CPU请参考查阅相关的资料手册。下面给出TMS32OVC5410的内存分配表：对于存储空间而言，映像表相对固

7、定。值得注意的是内部寄存器与存储空间的映像关系。因此在编程应用时这些特定的空间不能作其它用途。对于程序存储空间而言，其映像表和CPU的工作模式有关。当MP/MC引脚为高电平时，CPU工作在微处理器模式；当MP/MC引脚低电平时，CPU工作在为计算机模式。具体的内存映像关系如上图所示。内存实验主要了解内存的操作和DSP的内部双总线结构。并熟悉相关的指令代码和执行过程等。（2）实验过程连接好DSP开发系统，运行CCS软件；a)在CCS的Memory窗口中查找C5410各个区段的数据存储器地址，在可以改变的存储器内容的地方,选定地址随意改变其中内容并观察结果；b)在CCS中装载实验示范程序，单步执行

8、程序，程序中写入和读出的数据存储地址的变化；c)改变其它寻址方式，进行观察数据存储器地址与写入和读出数据的的变化。（3）实验说明：本实验程序将对0x1000开始的8个地址空间，填写入0xAAAA的数值，然后读出，并存储到0X1008开始的8个地址空间。在CCS中可以观察DATA内存空间地址0X10000X100F值的变化。（4）样例程序实验操作说明启动CCS 2.0，并加载“exp02.out”；用“View”下拉菜单中的“Memory”查看内存单元；输入要查看的内存单元地址，本实验要查看0x1000H0x100FH单元的数值变化，输入地址0x1000H；查看0x1000H0x100FH单元的

9、初始值，单击“Run”运行程序，也可以“单步”运行程序；单击“Halt”暂停程序运行； 查看0x1000H0x100FH单元内数值的变化；关闭各窗口，本实验完毕。（5）源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“Exp02.pjt”，双击“Source”，双击“exp02.asm”可查看源程序。（6）实验源程序代码注释：*File Name:exp02.asm;get some knowledge of the cmd file;the program is compiled at no autoinitialization mode.mmregs.global _main _ma

10、in: ;store data /存储数据stm 1000h,ar1 ;address of internal memory /将1000H赋给AR1stm 5000h,ar1 /address of exterior memoryrpt#07h /循环执行下一条指令8次，即对从1000H开始到1007H的内存写入0AAAAHst0aaaah,*ar1+ /对1000H写入0AAAAH，然后将AR1加1，使AR1指向1001H，下一次循环将0AAAAH写入1001H，再将AR1加1，依此循环8次;read data then re-store /读出数据再存储stm 7h,ar3 /将7H赋给

11、AR3;stm 5000h,ar1 /address of exterior memory;stm 5008h,ar2 /address of exterior memorystm1000h,ar1 /将1000H赋给AR1stm 1008h,ar2 /将1008H赋给AR2loop:ld*ar1+,t /ld将地址为AR1中的数值给T，即第一次循环将1000H中的0AAAAH给T，然后将AR1加1，下一次循环将1001H中的0AAAAH给T，再将AR1加1，依此循环stt,*ar2+ /将T的值给地址为AR2的内存单元，即第一次将T的值给1008H，然后将AR2加1，下一次循环将T的值给10

12、09H，再将AR2加1，依此循环banzloop,*ar3- /当AR3不为0时循环执行LOOP，直到AR3为0，即循环进行8次赋值操作，循环的结果为从1000H到100FH的内存单元的值0AAAAHhere:b here.end3、I/O实验（1）实验使用资源数字量输入信号全部拓展出来，数字量输入接口主要由两个，D_Exp与扳东开关连接，PX4和PX5与电平转换芯片（74LVC245）连接，其功能分别为：D_Exp数字量输入扩展接口I0I1I2I3I4I5I6I7VCC电平转换扩展接口PX45VIN0IN1IN2IN3PX53.3VOUT3OUT2OUT1OUT0通过PORTR，PORTW指

13、令可以实现I/O口的输入输出功能，如数字量采集实验。（2）实验说明：实验中采用简单的一一映像关系来对I/O口进行验证，目的是使实验者能够对I/O 有一目了然的认识。在本实验系统中，提供的IO空间分配如下：CPU1:0x0000 switch input (X) 80x0001 LED output(X) 8CPU2:0x0001DAC 0x0004Read_Key 0x0006Write_Key 0x000FWrite_LCD0x8000 HPIC00x8001HPIC10x8002HPID0(AUTO)0x8003HPID1(AUTO)0x8004HPIA00x8005HPIA10x8006

14、HPID0(NO AUTO) 0x8007HPID1(NO AUTO)（3）实验程序框图开始 始初始化读入I/O 00h地址的内容输出到I/O 01h地址注意： 电平转换接口主要考虑应用3.3V的中央处理器时，系统的电平兼容问题，用来保护CPU不受损坏。系统采用74LVC245电平兼容转换器件。（4）实验过程运行CCS程序，装载示范程序，调整K0K7的开关，观察LP1LP7 LED亮灭的变化，以及输入和输出状态是否一致。（注意：输出为0时点亮灯）（5）例程序实验操作说明启动CCS 2.0，并加载“exp03.out”；单击“Run”运行程序；任意调整K0K7开关，可以观察到对应LP0LP7灯“

15、亮”或“灭”；单击“Halt”，暂停持续运行，开关将对灯失去控制；关闭所有窗口，本实验完毕。（6）源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“Exp03.pjt”，双击“Source”，双击“exp03.asm”可查看源程序。（7）实验源程序代码注释;File Name :exp03.asm;learn how to operate the I/O ports;get some knowledge of the rts.lib file;in the I/O space 0x0000=>8 switches; 0x0001=>8 LEDs.mmregs.global_m

16、ain.text_main:stm3100h,sp /将3100H送到SP，即SP指向地址为3100H的内存单元stm1000h,ar1 /将1000H的赋给AR1，即AR1指向地址为1000H的内存单元portr00h,*ar1 /将端口00H的数据读到地址为1000H的内存单元中nop /空操作，即不执行任何操作nopportw*ar1,01h /将1000H中的数据送到端口01Hnop /空操作nop b _main /循环执行_mainnopnop .end4、定时器实验（1）实验使用资源定时器实验时要用到C54芯片的定时器控制寄存器，定时器时间常数寄存器，定时器中断响应，寄存器定义详

17、见C54芯片资料。C54的定时器是一个20位的减法计数器，可以被特定的状态位实现停止、重新启动、重设置或禁止，可以使用该定时器产生周期性的CPU中断，控制定时器中断频率的两个寄存器是定时周期寄存器PRD和定时减法寄存器TDDR定时器实验通过 LED（LP1LP7）来显示。在本系统中，时钟频率为20MHZ，令PRD = 0x4e1f，这样得到每1/1000秒中断一次，通过累计1000次，就能定时1秒钟。（2）实验过程调入样例程序，装载并运行；例程序实验操作说明启动CCS 2.0，并加载“exp04.out”；单击“Run”运行，可观察到LED灯（LP0LP7）以一定的间隔时间不停摆动；单击“Ha

18、lt”，暂停程序运行，LED灯停止闪烁；单击“Run”，运行程序，LED灯又开始闪烁；关闭所有窗口，本实验完毕。（3）源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“Exp04.pjt”，双击“Source”，双击“exp04.c”、“initial.asm”、“port.asm”以及“vectors.asm”可查看各源程序。（4）实验源程序代码注释;子程序initial.asm.mmregs.global _initial_initial:stm 300h,ar1 ;initial 300h data addressst #00h,*ar1 /将00H存储到地址为300H的内存中st

19、m 302h,ar1 /initial 302h data addressst #00h,*ar1 /将00H存储到地址为300H的内存中stm200h,ar1st#5555h,*ar1 /将5555H存储到地址为200H的内存中stm201h,ar1st#0aaaah,*ar1 /将0AAAAH存储到地址为201H的内存中stm202h,ar1st#400h,*ar1 /将400H存储到地址为202H的内存中ssbx1,11 ;set ST1.INTM=1,stop all interrruptstm 0ffffh,ifr;clear all interrupt indicatestm 00

20、h,imr ;set imr=0,stop all interrruptstm 410h,tcr;stop timer /停止计时stm 4e1fh,prd;set prd=4e1fh=19999 stm 420h,tcr;start timer /开始计时stm 08h,imr ;allow timer interrupt /将08H写入IMR ，允许中断rsbx 1,11 ;set ST1.INTM=0,start all interrruptret;子程序potr.asm.mmregs.global_porta.global_portb_porta:stm304h,ar1 st5555h

21、,*ar1 /将5555H存储到地址为304H的内存中portw*ar1,01h /将304H中的值写到端口01H，即把5555H送到端口01Hret_portb:stm304h,ar1 st0aaaah,*ar1 /将0AAAAH存储到地址为304H的内存中 portw*ar1,01h /将304H中的值写到端口01H，即把0AAAAH送到端口01H ret 主程序#include <stdio.h>interrupt void timer(); /声明函数extern void initial(); /声明外部函数initialextern void porta(); /声明外

22、部函数portaextern void portb();int flag=0;interrupt void timer() /该函数负责定时，每次中断调用该函数*(int *)0x300=*(int *)0x300+1; /内存为0X300的值自加1if(*(int *)0x300=0x3e8) *(int *)0x300=0; /当加到0X3e8既十进制1000次时，让0x300的值为0*(int *)0x302=*(int *)0x302+1; if(flag=0) flag=1;porta(); /执行函数porta同时将flag=1,下次执行timer时执行portbelseflag=

23、0;portb(); /执行函数portb同时将flag=0,下次执行timer时执行porta return; main()initial();while(1);本实验主函数中因为flag的值0,1,0,1交替变化，所以函数porta和portb交替运行，分别把5555H和0AAAAH中的值送到端口01H中5、INT2中断实验（1）实验使用资源本实验是进行C54芯片的INT2中断练习， C54芯片中断INT2是低电平单脉冲触发；实验采用导线一端连接D_Exp数字量输入扩展接口I0，经PX4的IN3,到PX5的OUT0电平转换,再与另一端连接INT2插孔；拨动开关K0一次，就产生一个低电平单脉

24、冲；运行示范程序，观察LP1LP7 LED灯的输出变化；可观察到每拨动开关K0一次LP1LP7灯亮灭变化一次；（2）实验过程样例程序实验操作说明；启动CCS 2.0，并加载“exp05.out”；单击“Run”运行程序，反复拨动开关K0，观察LP1LP7 LED灯亮灭变化；单击“Halt”暂停程序运行，反复拨动开关K0，LP1LP7 LED灯亮灭不变化；关闭所有窗口，本实验完毕。（3）源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“Exp05.pjt”，双击“Source”，双击“int2.c”、“initial.asm”、“port.asm”以及“vectors.asm”可查看各源程

25、序。（4）实验源程序代码注释 主程序int2interrupt void int2c(); extern void initial();extern voidporta();extern void portb();int flag=0;main()initial();while(1); interrupt void int2c() asm("nop"); *(int *)0x300=*(int *)0x300+2; /内存为0X300的值自加2if(flag=0)flag=1;porta(); /执行函数porta同时将flag=1elseflag=0; portb();

26、/执行函数portb同时将flag=0子程序initial（）.mmregs.global _initial .text _initial:stm 300h,ar3 ;initial data 300h /将地址300h赋给ar3st #00h,*ar3 /将立即数00h赋予ar3stm 302h,ar4 / 将地址302h赋给ar4st #00h,*ar4 /将立即数00h赋予ar4ssbx1,11 ; set m=1 stop all interrupt /置位，设置状态寄存器1为1stm 00h,imr;stop all interrupt /重新赋值，设置中断屏蔽寄存器为

27、0stm 0ffffh,ifr;clear all interrupt sign /将所有的中断的标志位清零stm 04h,imr;allow int2 interrupt /允许int2 中断rsbx 1,11 /allow all interrupt /允许所有的中断ret .end子程序potr.asm.mmregs.global_porta.global_portb_porta:stm304h,ar1 st5555h,*ar1 /将5555H存储到地址为304H的内存中portw*ar1,01h /将304H中的值写到端口01H，即把5555H送到端口01Hret_portb:stm3

28、04h,ar1 st0aaaah,*ar1 /将0AAAAH存储到地址为304H的内存中portw*ar1,01h /将304H中的值写到端口01H，即把0AAAAH送到端口01Hret本实验主函数中函数porta和portb交替运行，分别把5555H和0AAAAH中的值送到端口01H中三、实验二 A/D采样实验（一）实验目的1掌握利用TLV320AD50实现/转换的技术基本原理和常用方法。2学会DSP的多信道缓冲串口的应用方法。3掌握并熟练使用DSP和AD50的接口及其操作。4通过实验加深对DSP系统频谱混叠认识。（二）实验设备计算机，CCS 2.0软件，DSP仿真器，实验箱，示波器，连接导

29、线。（三）实验步骤和内容1、实验连线用短接块短接SS1的1，2脚，设置输出低频信号；短接S2 的Sin脚，设置输出正弦波信号，这时模拟信号产生单元SP1输出为低频正弦波。²JD跳线断开，设置语音处理单元输入信号为交流；并用导线连接SP1脚和JAD3的1脚，将模拟低频正弦波信号接入语音处理单元。²用导线连接JAD1的INP和INPF，以及JAD2的INM和INMF，将语音处理单元输出的差动模拟信号接入AD50输入端。2、运行 CCS 2.0软件， 装入“exp06.pjt”工程文件，双击“exp06.pjt”及“Source”，打开各源程序；并阅读程序，明确多通道串口和AD5

30、0初始化程序，DSP串口采样程序使用。3、加载“exp06.out”示范程序，在“exp06.c”中“READAD50（）”处，设置断点，运行程序，通过用下拉菜单中的View / Graph的“Time/Frequency”打开一个图形观察窗口；调节输入信号的频率或幅值， 观察图形情况（幅值和频率）。设置断点的窗口；设单击“Run”运行程序，程序运行到断点处停止；设置该图形观察窗口的参数，观察起始地址为0x1000H，长度为256的内存单元内的数据，该资料为输入信号经A/D转换之后的数据，数据类型为16位整型；单击“Animate”运行程序，在图形观察窗口观察A/D转换后的采样波形；调节输入信

31、号的频率或幅值，做同样的采样实验，观察采样结果。4、调节输入信号的频率或幅值，观察输入频率大于采样频率1/2时波形图形时, 认识频谱混叠现象。5、 Halt”暂停程序运行。6、“View”的下拉菜单中“Memory”打开内存资料观察窗口，设置该内存资料观察窗口的参数，运行“Animate”程序，通过内存观察窗口，观察数据存储器中的采样数值变化。用“View”的下拉菜单中“Memory”打开内存资料观察窗口；设置该内存资料观察窗口的参数，选择地址为0x1000H，资料格式C格式16进制数；单击“Animate”运行程序，调整内存资料观察窗口，并在该窗口中观察资料变化，A/D转换后的资料存储在地址

32、为0x10000x10FFH单元内，变化资料将变为红色；单击“Halt”停止程序运行；7、练习改变存储地址和采样频率, 进行同样的实验。8、通过调试程序，了解多通道串口的使用方法。四、实验三D/A转换实验（一）实验目的1、掌握利用TLV320AD50实现/转换的技术基本原理和常用方法。2、进一步学习DSP的多信道缓冲串口的应用方法。3、掌握并熟练使用DSP和AD50的输出接口及其操作。（二）实验设备计算机，CCS 2.0版软件，DSP仿真器，实验箱，示波器。（三）实验步骤与内容1、不需联机，通过示波器观测输出波形情况；2、运行CCS软件，加载示范源程序，了解实验程序； 3、加载示范程序“exp

33、07.out”，并通过File/Data/Load装载波形数据sin.dat。加载“exp07.out”窗口，由File/Data/Load装载sin.dat窗口；4、按F5运行程序，用示波器检测JAD4的3脚AD50_DAout输出一个正弦波；5、在程序中，改变相应资料来实现改变波形和周期；选择地址为0x3000H；打开一个图形观察窗口，以观察加载实验波形数据波形；设置观察窗口参数，起始地址为0x3000H，长度为40，16位整型；单击“Run”运行程序；用示波器检测JAD4的3脚AD50_DAout可以看到输出一个正弦波；关闭所有窗口，本实验完毕。（四）实验说明采用TLV320AD50进行

34、数字到模拟的转换，通过观察输出的结果来验证通信和转换情况。由于该实验系统采用差动放大输出，因此输出电压值为两个终端的差。五、实验四有限冲击响应滤波器（FIR）算法实验（一）实验目的1掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法；2熟悉线性相位FIR数字滤波器特性；3了解各种窗函数对滤波特性的影响。（二）实验设备计算机，CCS 2.0 版软件，实验箱，DSP仿真器，短接块，导线。（三）实验原理1有限冲击响应数字滤波器的基础理论；2模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器）；3数字滤波器系数的确定方法。（四）实验步骤1复习如何设计FIR数字滤波。阅读本实验原理，掌握设计步骤；

35、2阅读本实验所提供的样例子程序；3运行CCS软件，对样例程序进行跟踪，分析结果；4填写实验报告。5样例程序实验操作说明（1）实验前准备在模拟信号产生单元中，一路信号源产生低频正弦波信号（S1 置“L”），另一路信号；源产生高频正弦波信号（S11置“H”），检查模拟信号输出端口“A”与“B”应断开；实验箱上电，用示波器分别观测out1和out2输出的模拟信号，调节电位器SPR1、SPR2（out1输出信号的频率调节和幅值调节）和电位器SPR11、SPR12（out2输出信号的频率调节和幅值调节），直至满意为止；本样例实验程序建议：低频正弦波信号为100Hz/1V；高频正弦波信号为6KHz/1V；实验箱掉电，做以下连接和检查：短接输出端