2017DSP试验指导书

1、实验一CCS基本操作实验一、实验目的1、掌握ccsa件的基本功能和作用；2、掌握ccsa件的安装、配置过程；3、了解DSP开发系统与PC机的连接方法和步骤；4、熟悉CCS开发环境和基本操作，了解TMS320C55X软件开发过程；(1)学习创建工程和管理工程的方法；(2)了解基本的编译和调试功能；(3)学习使用观察窗口；(4)了解图形功能的使用；5、软件仿真的作用、步骤和基本原理。二、实验设备PC兼容机一台，操作系统为Windows200O,安装CodeComposerStudio2.2软件。三、实验原理1、调试工具开发TMS320C55X应用系统一般需要以下几个调试工具来完成：(1)软件集成开

2、发环境CCS(CodeComposerStudio2.2):完成系统的软件开发，进行软件和硬件仿真调试，它也是硬件调试的辅助手段。(2)开发系统、仿真器(ICETEK5100-USB):实现硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的状态和数据。(3)评估模块即评估板CS-DSP5509A:提供软件运行和调试的平台和用户目标系统开发的参照。2 2、CCSCCS的作用CCS主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C语言程序编译连接生成COFF(公共目标文件)格式的可执行文件，并能将程序下载到目标DSP上运行调试。3、CCST程文件用户系统

3、的软件部分可以由CCS建立的工程文件进行管理，工程一般包含以下几种文件：(1)源程序文件：C语言或汇编语言文件(*.c或*.asm);(2)头文件(*.h):各种结构体和变量的定义，宏的定义，函数的声明等；(3)命令文件(*.cmd):内存的使用情况，各个段的放置、地址和大小等情况；(4)库文件(*.lib,*.obj):TI或用户自己定义的库文件，TI提供许多特定DSP(rts55x.lib、55xdsp.lib)的库文件。用户自己编写的算法库文件。CCS既可以生成可执行工程文件，也可以生成库文件。(5)内存映射文件(*.map):CCS编译连接后，生成的内存映射文件，开发人员可以根据此文件

4、掌握内存的使用状况。(6)可执行文件(*.out):可以在DSP上运行的可执行文件。在调试的时候，用CCS的Loadprogram功能把此文件灌入到DSP芯片中。四、实验内容本实验主要是软件仿真，即完全用CC歆件运行用户程序。软件仿真是在实验条件有限的环境下，如没有EV峨DSK目标板等硬件设备。软件仿真通常用于调试纯软件的算法和进行效率分析等。由CC歆件在PC机内存中构造一个虚拟的DSP环境，可以调试、运行程序。在某种程度上，软件仿真是可信的。但是在有些情况下，如使用了外设DM或算法非常复杂等，则软件仿真的结果就不可信了,甚至结果错误，因为一般软件无法构造DSP中的外设。在使用软件仿真方式工作

5、时，无需连接板卡和仿真器等硬件。1、配置CCST作环境：图2CCS初始化配置窗口接着在下面出现的窗口中选择“否(N)”。此时CCS已经被设置成Simulator方式(软件仿真TMS320VC5509A器件的方式)， 如果一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。(3)启动CCS:CCS2启动软件仿真Simulator方式，双击桌面上的图标：七犯加。2、启动CCS1的窗口为方便介绍CC珞个功能，这里截取了一个实用工程的开发界面，若按照以上步骤操作的话，界面要简单的多。图3为CCSE作环境，图4为一个典型开发工程的开发界面。金tWCCStWCCS2 2(1)双击桌面上的。匚5口与，进入CCS

6、设置窗口，ImportConfiguration(2)在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：”。ImportConrigur-ationImportConrigur-ation&单击选择此配置*)aveandaveand图3CCS工作环境编译运行结果信息窗口编辑：”条1111-: N NL L-3-3L L3 3* *a a4 4时*，标鹿区，标明D35C-bCD35C-b由旧UODH-?UODH-?：MW砌5M口.窜.-、工作区中图形显示限；】J工作区中B B心：DLUiADLUiA! !m muuuu：遇;oaukizD DGUIfl!DflGUIfl!DflU U 2zODLM.

7、2zODLM.4 4：OfiLALbOfiLALb ：CBJLATB;“、上下j jZi?TZi?T，C源程序编辑窗工Ij工作区中反汇编 M试窗口丁了;工作区r r用户11 1文件花理：工作区中救据显示博口:二匚窗口图4典型实用开发工程CC辨面3、创建工程(1)创建新的工程文件:选择菜单“Project的New项。图5建立新工程操作弹出下图，按编号顺序操作建立volume.pjt工程文件:图6创建新工程步骤展开主窗口左侧工程管理窗口中Projects”下新建立的volume.pjt”,其中各项均为空。(2)在工程文件中添加程序文件：选择菜单Project的AddFilestoProject”项

8、；在AddFilestoProject”对话框中选择文件目录为D:5509programUseCCS,改变文件类型为CSourceFiles(*.c)”,选择显示出来的文件“volum.c”;重复上述各步骤，添加volume.cmd文件到volume工程中；添加C:tiC5500cgtoolslibrts55.lib文件到工程中。(3)编译链接工程：选择菜单“Project”的“RebuildAll”项，或单击工具条中的盘按钮；注意编译过程中CCS主窗口下部的“Build”提示窗中显示编译信息，最后将给出错误和警告的统计数。4、编辑修改工程中的文件：(1)查看工程文件：展开CCS主窗口左侧工程

9、管理窗中的工程各分支，可以看到“volume.pjt”工程中包含“volume.h、rts55.lib、volume.c和volume.cmd”文件，其中第一个volume.h”为程序在编译时根据程序中的“include”语句自动加入的。(2)查看源文件：双击工程管理窗中的“volume.c”文件，可以查看程序内容。可以看到，用标准C语言编制的程序，大致分成几个功能块：-头文件。描述标准库程序的调用规则和用户自定义数据、函数头、数据类型等。具体包含哪一个头文件，需要根据程序中使用了哪些函数或数据而定。比如：如果程序中使用了printf函数，它是个标准C提供的输入/输出库函数，选中“printf

10、”关键字，按Shift+F1会启动关于此关键字的帮助，在帮助信息中可发现其头函数为stdio.h,那么在此部分程序中需要增加一条语句：#includestdio.h- 工作变量定义。定义全局变量。- 子程序调用规则。这部分描述用户编制的子程序的调用规则。也可以写到用户自己编制的.h文件中去。- 主程序。即main()函数。它可分为两部分：变量定义和初始化部分、主循环部分。主循环部分完成程序的主要功能。- 用户自定义函数。这个程序是一个音频信号采集、处理输出的程序。程序的主循环中调用自定义的函数read_signals来获得音频数据并存入输入缓存inp_buffer数组；再调用自定义函数writ

11、e_buffer来处理音频数据并存入输出缓存；output_signals将输出缓冲区的数据送输出设备；最后调用标准C的显示信息的函数printf显示进度提示信息。整个系统可以完成将输入的音频数据扩大volume倍后再输出的功能。read_signals()子程序中首先应有从外接AD设备获得音频数据的程序设计， 但此例中由于未采用实际AD设备，就未写相应控制程序。此例打算用读文件的方式获得数据，模拟代替实际的AD输入信号数据。write_buffer()子程序中首先将输入缓冲区的数据进行放大处理，即乘以系数volume,然后放入输出缓冲区。output_signals()函数完成将处理后的设备

12、输出的功能，由于此例未具体操作硬件输出设备，所以函数中未写具体操作语句。双击工程管理窗中的“volume.h”文件，打开此文件显示，可以看到其中有主程序中要用到的一些宏定义如“BUF_SIZE”等。volume.cmd文件定义程序所放置的位置，此例中描述了CSDSPVC5509A估板的存储器资源，指定了程序和数据在内存中的位置。比如：它首先将CSDSPVC5509Ai估板的可用存储器分为五个部分，每个区给定起始地址和长度(区域地址空间不允许重叠)；然后指定经编译器编译后产生的各模块放到哪个区。这些区域需要根据评估板硬件的具体情况来确定。(3)编辑修改源文件及编译程序：打开volume.c,找到

13、main()主函数，将语句input=inp_buffer;最后的分号去掉，这样程序中就出现了一个语法错误；重新编译连接工程，可以发现编译信息窗口出现发现错误的提示；双击红色错误提示，CCS自动转到程序中出错的地方；将语句修改正确(将语句末尾的分号加上)；重新编译；注意，重新编译时修改过的文件被CCS自动保存。(4)修改工程文件的设置：UseExternalMakefileIP.ExporttoMakeFile.MakeFile. .CcmpieCcmpieFile回 IHIHRebuildRebuildAll过）pbuildBuildBuildCleanJenciesJenciesScanM

14、IIMIIrueLifpendentiesLifpendentiesRecerltProjectFiles图7BuildOptions对话框通过以上设置操作，重新编译后，程序中的用户堆栈的尺寸被设置成1024个字。5、基本调试功能：(1)下载程序：执行FileLoadProgram,在随后打开的对话框中选择刚刚建立的C:timyprojectsUseCCSDebugvolume.out文件。(2)设置软件调试断点：在项目浏览窗口中，双击volume.c激活这个文件，移动光标到main()行上，单击鼠标右键选择ToggleBreakpoint或按F9设置断点(另外，双击此行左边的灰色控制条也可以

15、设置或删除断点标记)。(3)利用断点调试程序：选择DebugRun或按F5运行程序，程序会自动停在main()函数上。按F10执行到write_buffer()函数。再按F8,程序将转到write_buffer函数中运行。此时，为了返回主函数，按shift-F7完成write_buffer函数的执行。再次执行到write_buffer一行，按F10执行程序，对比与F8执行的不同。提示：在执行C语言的程序时，为了快速的运行到主函数调试自己的代码，可以使用DebugGomain命令，上述实验中的使用的是较为繁琐的一种方法。6 6、使用观察窗口：11)执行ViewWatchWindow打开观察窗口。

16、(2)在volume.c中，用鼠标双击一个变量(比如num),再单击鼠标右键，选择QuickWatch,CCS将打开QuickWatch窗口并显示选中的变量。(3)在volume.c中，选中变量num,单击鼠标右键，选择AddtoWatchWindow”,CCS将把变量添加到观察窗口并显示选中的变量值。(4)在观察窗口中双击变量，则可以在这个窗口中改变变量的值。(5)把str变量加到观察窗口中，点击变量左边的+；观察窗口可以展开结构变量，并且显示结构变量的每个元素的值。匕朝匚tDebugPgilertDebugPgiler选择菜单SourceControlSourceControlConhgu

17、ration5i.iConhguration5i.iBuildOptions.BuildOptions.选抒菜单；cie5iM(6)把str变量加到观察窗口中；执行程序进入write_buffer函数，此时num变量超出了作用范围，可以利用CallStack窗口察看在其他函数中的变量：1选择菜单ViewCallStack打开堆栈窗口。2双击堆栈窗口的main()选项,此时可以察看num变量的值。7、文件输入/输出：下面介绍如何从PC机上加载数据到DSP上。用于利用已知的数据流测试算法。在完成下面的操作以前，先介绍CodeComposerStudio的Probe(探针)断点，这种断点允许用户在指

18、定位置提取/注入数据。Probe断点可以设置在程序的任何位置，当程序运行到Probe断点时，与Probe断点相关的事件将会被触发，当事件结束后，程序会继续执行。在这一节里，Probe断点触发的事件是：将PC机存储的数据文件中的一段数据加载到DSP的缓冲区中。(1)在真实的系统中，read_signals函数用于读取A/D模块的数据并放到DSP缓冲区中。在这里，代替A/D模块完成这个工作的是Probe断点。当执行到函数read_signals时，Probe断点完成这个工作。在程序行read_signals(input)上单击鼠标右键，选择Togglebreakpoint,设置软件断点。再在同一行

19、上单击鼠标右键，选择ToggleProbePoint”,设置Probe断点。(2)执行以下操作：图8设置探点此时，已经配置好了Probe断点和与之关联的事件。进一步的结果在下面实验中显示。8、图形功能简介：卜面我们使用CCS的图形功能检验上一节的结果。首先进行下面设置操作:FileFileI/OI/Oreaigna1s(input);FileInputFileOutputFileInputFileOutput| |R R单击选择数据文件：CKVC55l)4-Jil)Ul.ahl.ai i单由复选此框Lood弭DataWorkspaceFileI/O-.，中一用广断点关联Frnt.Frnt.Pr

20、ntPraviPravi选择菜单项Recent3 3D DRacertWcrkspaossRecentPiograrnFiesRecentPiograrnFiesRecent5mlb*decentGRecent5mlb*decentGELFile5ELFile5Launch5Launch5或upup： ： rl+O：trl+5NeNe3LoadProgramReloedProgramLoadSyrrbalsReload5ymbokUnloadSymbols选择来单输入放置以idFiliidFiliHadHad5MH5MH锄赚酢捅!RiC!RiC能由OpSuriE-在弹出的图形窗口中单击鼠标右键

21、，选择ClearDisplay”。-按F12运行程序。观察Input窗口的内容。-退出CCS。五、实验报告要求1、实验报告中不能和实验内容中的文字雷同，用自己的话描述；2、总结ccsa件应用的体会；3、画图说明Input和Output的图形为什么看到的不同，和断点有关吗?4、画出CCS的结果波形。六、思考题1、报告中阐述软件仿真和硬件仿真的区别、工作过程等；2、阐述配置和启动CCS的几个重要过程；3、阐述探点的使用过程；4、看到的波形是连续的，则程序中的数据是模拟信号吗？七、注意事项1、自己建立的工程和文件不要放置在C或D盘的目录下;2、运行CCS前，必须先配置SetupCCS;3、在观察波形

22、的时候，注意变量地址的引用：&4、加探点的时候须小心，确保探点设置成功。瞬入数据个教GrachIire/lreQuenwMiInlehInleh；IncremeittIncremeittD DL LEplayDataSizeEplayDataSize跳出出hWrio/Vonsttlabcn.an.9 9- -valuevalueS SaaplincaaplincRat*?Rat*?tHiltHilPlotDataFromPlotDataFromL L6 6弓EtedData.DiEtedData.DiLefttoEightLefttoEight选择此蕖QuKWabdn口15时Esprs

23、ionLi*OdtputWhvreswrioutDARAM.vectors:VECT.trcinit:DARAM.gblinit:DARAMfrt:DARAM.cinit:DARAM.pinit:DARAM.sysinit:DARAM.bss:DARAM2.far:DARAM2.const:DARAM2.switch:DARAM2.sysmem:DARAM2.cio:DARAM2.MEM$obj:DARAM2.sysheap:DARAM2.sysstack:DARAM2.stack:DARAM26、 选 择Project-Options-Linker-Library标签，添加实时支持库rts5

24、5.lib。7、编译并链接工程，下载exp3a.out,并选择Go-Main命令。8、观察并记录CPU?存器窗口中ACOAROT0的值，观察memorys和x的内容，并记录s的值。9、重新单步执行C代码和汇编代码，观察的译器产生白汇编代码exp3a.asm,注意汇编程序的返回值是如何被传递到C调用程序的。四、实验报告要求1、记录实验内容中要求的观察结果；2、简述C和汇编混合编程中的参数是如何传递的；3、若将exp3a中的s定义放入main()函数中，应到哪个位置观看其内容？为什么？4、对本次实验作出小结。五、思考题5使用混合编程法完成计算A(i)X(i)。i1六、注意事项1、汇编程序在被C语言

25、程序调用时的文件命名要求。2、混合编程的接口考虑。实验三FIR滤波器设计一、实验目的1、熟悉FIR滤波器工作原理及其编程。2、熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。二、实验设备PC兼容机一台，操作系统为Windows2000,安装CodeComposerStudio2.2软件。三、实验原理1、有限冲击响应数字滤波器的基础理论(请参考相关书籍)。2、模拟滤波器原理(巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器)。3、数字滤波器系数的确定方法。4、根据要求设计低通FIR滤波器。要求：通带边缘频率10kHz,阻带边缘频率22kHz,阻带衰减75dB,采样频率50kHz。设计:(1)过渡带宽度

26、=阻带边缘频率-通带边缘频率=22-10=12kHz(2)采样频率：f1=通带边缘频率+(过渡带宽度)/2=10000+12000/2=16kHz1=2兀f1/fs=0.64兀(3)理想低通滤波器脉冲响应：h1n=sin(nQ1)/n/=sin(0.64nn)/n/兀(4)根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为：N=5.98fs/过渡带宽度=5.98*50/12=24.9(5)选择N=25,窗函数为：wn=0.42+0.5cos(2nn/24)+0.8cos(4nn/24)(6)滤波器脉冲响应为：hn=h1nwn|n|12(7)根据上面计算，各式计算出hn,然后将脉冲响应值移位为因果序列。(8

27、)完成的滤波器的差分方程为：yn=-0.001xn-2-0.002xn-3-0.002xn-4+0.01xn-5-0.009xn-6-0.018xn-7-0.049xn-8-0.02xn-9+0.11xn-10+0.28xn-11+0.64xn-12+0.28xn-13-0.11xn-14-0.02xn-15+0.049xn-16-0.018xn-17-0.009xn-18+0.01xn-19-0.002xn-20-0.002xn-21+0.001xn-225、程序流程图：参数选取：实验程序采用64阶滤波参数，低通滤波，汉明窗(HammingWindow)函数，截止频率为2400Hz,采样频率

28、为48000Hz,增益40dB。四、实验步骤1、实验准备：-设置软件仿真模式，-启动CCS,选择菜单DebugResetCPU。2、打开工程，FIR55Fir.pjt。3、编译并下载程序。4、设置断点：在有注释“breakpoint”的语句设置软件断点。5、打开观察窗口，观察滤波效果显示：*选择菜单View-Graph-Time/Frequency”进行如下设置:QGraphPropertyDidlagQGraphPropertyDidlaglisplajrTyjeDualTimeGraphTitlGraphTitl GraphicalDiiplyGraphicalDiiplyInt9rlIn

29、t9rl ved.Dalved.Dal白SourcesSourcesNoNoMStartAJdriss-upperd:spStartAJdriss-upperd:sp康fir菱utStartAddreS3StartAddreS3- -lower5plower5pftfUutjuiftfUutjuiPagePageATAATAIBAcquisitiAcquisitiOILOILBufferSiBufferSiiHLndtJ?LndtJ?工mci*mci*电巾公ntnti-MlJisplaySiJisplaySi128HDSPDSPDatData aTypeType3232- -bibitfltf

30、laatingpointaatingpointSamjliiigRatwSamjliiigRatw出工）i-MPlotfromPlotfromLofttoRightLofttoRightLHtrhiEtedDisplayLHtrhiEtedDisplayisActoscaleActoscaleOnOnDCDCValueValue0AxzDisplayAxzDisplayOnOnzlOK工azl|耳虱p|(1)选择Debug菜单的Animate”项，或按F12键运行程序。(2)观察窗口中各波形的时域波形。FIR戏沌开蛤波形发生(3)将各观察窗口参数中DisplayType”项分别改成FFTMag

31、nitude(4)观察窗口中各波形的频域波形。(5)理解滤波效果。6、退出CCS:五、实验报告要求1、报告中的内容阐述不得和上述内容雷同；2、画出FIR滤波算法的流程图；3、给出滤波算法的主观效果评价。六、思考题1、自己编写FIR滤波算法如何？2、dsplib中的FIR用到了哪些优化技术？3、FIR滤波效果明显吗？还有没有效果更好的算法？请举例。实验四定时器使用实验一、实验目的1、通过实验掌握和熟悉VC5509A的定时器的工作原理；2、掌握VC5509A定时器的控制方法、寄存器的配置；3、掌握VC5509A的中断结构和对中断的处理流程；4、学会C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程；

32、5、掌握实验箱的工作配置过程、仿真器的连接和配置等。二、实验设备计算机；DSP硬件仿真器；CS-DSP5509A实验开发系统。在做实验之前，需要接通该实验所需的硬件电路，先连接仿真器，再给核心板供电，然后打开实验箱的电源开关，实验中不要再按复位键，以免实验由于DSP复位而失败。三、实验原理1、通用定时器介绍及其控制方法(详见spru595b.pdf):TMS320VC5509A内部有两个20位通用定时器(GP),每个通用定时器包括:(1)一个16位的减计数的计数器TIM;(2)一个16位的定时器周期寄存器PRD;(3)一个16位的定时器控制寄存器TCR;(4)一个16位的定时器预定标寄存器PRSC;PRSC寄存器说明：1510915109654543 30ReservedPSGraph-Time/Frequency进行如下设置:口GraphPropertyDialogGraphPropertyDialogX XDispla.yTypeDispla.yTypeDual7imDual7im GraphTitieGraphTitiekDkD。，ATIATIZmterlZmterldDataSdDataSonrcftsonrcftsKoKoStStMT