实验教学讲解课件

实验项目名称实验一：常用指令实验实验二：通用输入输出管脚应用实验三：中断实验实验四：定时器实验实验五：FFT实验实验六：FIR滤波器实验七：语音采集和放送实验八：语音信号的FIR滤波实验一常用指令实验一、实验目的1、了解DSP开发系统的组成和结构；2、熟悉DSP开发系统的连接；3、熟悉DSP的开发软件CCS。二、实验设备计算机、CCS软件、DSP仿真器(USB接口)、实验箱三、实验原理

开发TMS320C55XX应用系统一般需要以下几个调试工具：1、软件集成开发环境(CCS)：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：实现硬件仿真调试时域硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的状态和数据；3、评估模块：提供软件运行和调试的平台，用户系统开发的参照软件部分由CCS建立的工程文件(*.pjt)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)；3、链接命令文件(*.CMD)；4、库文件(*.LIB)：CCS运行支持库；5、目标文件(*.OBJ)：COFF格式；6、可执行文件(*.OUT)：COFF文件。图5-1非集成开发环境下C55x软件开发的流程图

用来将汇编语言源文件（.asm）汇编成机器语言COFF目标文件（.obj）将汇编生成的、可重新定位的COFF目标模块（.obj）组合成一个可执行的COFF目标模块（.out）通用目标文件格式----COFF，commonobjectfileformat段（section）是COFF文件的基本单元。一个段是一个占据存储器里连续地址的代码或者数据块，COFF目标文件的每个段都是分开和不同的COFF目标文件通常包括3个默认段，即.text段，通常包含可执行代码.data段，通常包含初始化数据.bss段，通常为未初始化变量保留存储空间5.2.1COFF文件的基本单元—段例5-1，段伪指令的使用。

这是一个汇编语言程序经汇编后生成的.lst文件，每行包含4个区域：

Field1:源代码行号

Field2:段指针

Field3:目标代码

Field4:初始源代码源代码行号段指针目标代码初始源代码四、实验步骤

1、系统连接；2、上电复位；3、运行CCS；4、创建工程；5、编辑修改工程中的文件；6、基本调试(功能)；7、使用观察窗口；8、文件输入输出；9、图形功能简介；10、退出CCS。

五、实验内容

CodeComposerStudio入门(实验指导书51页)音频信号采集、处理输出的程序实验二通用输入输出管脚应用一、实验目的

通过实验学习使用5509ADSP的通用输入/输出管脚直接控制外围设备的方法，了解发光二极管的控制编程方法。二、实验设备计算机、ICETEK-VC5509-Ａ实验箱2.2.2引脚信号定义与描述并行总线引脚初始化、中断和复位引脚位输入/输出信号振荡器/时钟信号实时时钟I2C总线McBSP接口USB接口A/D接口测试/仿真引脚电源引脚三、实验原理1.TMS320C5509的通用输入/输出管脚3.位输入/输出信号GPIO[7:6,4:0]XF可以配置为输入口或输出口；当配置为输出引脚时，可以单独置位或者复位；在复位时，被配置为输入引脚；为输出信号，用于配置其它处理器的复用状态或者作为通用输出引脚；指令BSETXF可以使XF输出电平为高；指令BCLRXF可以使XF输出电平为低；加载ST1.XF位可以控制XF输出电平。通用输入输出管脚通过专用寄存器可以由软件控制，比如指定输入或输出，输出值等。另外，TMS320C5509DSP的许多其他管脚，在不使用特定功能时，也能配置成通用输入/输出引脚，如并行总线引脚中的A[13:0]、C0、C4、C5、C7、C10、C13等。2.ICETEK-CTR指示灯的控制GPIO与被控指示灯的连接ICETEK-CTR板直接连接了板上的一个指示灯和DSP的一个通用输入/输出管脚。这个管脚属于McBSP1(多通道缓冲串口，3个，McBSP1和McBSP2为多功能口)，可以设置成通用输入/输出管脚。思考：如何控制指示灯亮、灭、闪烁？亮：GPIO1输出低电平灭：GPIO1输出高电平闪烁：定时使GPIO1上的输出改变受控指示灯：ICETEK-CTR板上只有一个指示灯可单独受DSP的GPIO控制，它是交通灯模块“南”侧的红色指示灯。四、实验内容

通用输入输出管脚应用(实验指导书115页)实验三中断实验一、实验目的

1.通过实验熟悉VC5509A的中断响应过程；2.学会C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序的流程二、实验设备计算机、ICETEK-VC5509-Ａ实验箱三、实验原理⑴中断简介：中断是一种由硬件或软件驱动的信号，DSP在接到此信号时，将当前程序悬挂起来，转去执行另外一个任务，这个任务我们称为中断服务程序(ISR)。TMS320C55x(C55x)DSP可支持32个ISR，可由硬件或软件触发。所有的C55x中断，可以分成可屏蔽中断和不可屏蔽中断两种，软件中断是不可屏蔽的。1.中断及中断处理过程表2-31按ISR序号分类的中断向量⑵DSP处理中断的步骤：

①接收中断请求。请求由软件或硬件发出。②响应中断请求。对于可屏蔽中断，需要满足若干条件，才发生响应；而对于不可屏蔽中断，则立即响应。③准备执行中断服务程序。-完成当前正在执行的指令；将进入流水线但还未解码的指令清除。-自动保存若干寄存器的值到数据堆栈和系统堆栈。-取得用户定义的中断向量表中当前中断向量，中断向量指向中断服务程序入口。④执行中断服务程序。中断服务程序包含中断返回指令，这样返回时可以出栈以前保存的关键寄存器数据，从而恢复中断服务程序执行前的现场。表2-32VC5509A中断向量表⑶中断向量表：5个外中断2．ICETEK-CTR板的键盘接口显示/控制模块ICETEK-CTR通过接口P8连接小键盘，接收小键盘传送的扫描码，同时向DSP的INT2发送中断信号；当DSP读键盘时将扫描码送到数据总线上。小键盘上每次按下一个键将产生2个扫描码、2次中断。

⑴编制中断服务程序：可以用C语言程序实现(参见实验程序)，编写单独的一个函数XINT。

⑵构造中断向量表：可以用汇编语言构造，编写一个汇编语言模块程序vector.asm；定义外部标号_XINT，由于汇编语言要使用C语言程序中定义的标号XINT，需要在这个标号前加底线；在中断向量表该中断对应位置(int2)写汇编语言跳转语句。

⑶修改链接命令文件：在MEMORY小节中开辟单独的地址段用以存放中断向量表；在SECTIONS小节中指定.vectors段到前步开设的内存段中。

⑷主程序中进行初始化设置：定位中断向量表，使能中断，清中断等。3．程序编制

由一个不含中断处理程序的工程通过改写加入中断处理程序部分大致需要如下操作(假设使用INT2)：

MEMORY指令：允许用户定义一个目标系统的存储器映射，可以命名存储器的各个部分，并且指定开始地址和大小。SECTIONS指令：告诉链接器合成输入段为输出段，并且告诉链接器把这些输出段放在存储器的某个位置。4．程序流程图四、实验内容

外中断(实验指导书90页)实验四

DSP的定时器一、实验目的

1.通过实验熟悉VC5509A的定时器；2.掌握VC5509A定时器的控制方法；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的流程二、实验设备计算机、ICETEK-VC5509-Ａ实验箱8.2通用定时器三、实验原理1.通用定时器介绍及其控制方法8.2.1定时器概况C55x芯片提供了两个20位的定时器定时器由两部分组成：预定标计数寄存器（PSC）,4位主计数器（TIM）,16位寄存器:计数寄存器（PSC，TIM）周期寄存器（TDDR，PRD）:在定时器初始化或定时值重新装入过程中，将周期寄存器的内容复制到计数寄存器中定时器预定标寄存器PRSC的6~9位定时器结构框图8.2.2工作原理定时器的工作时钟DSP内部的CPU时钟引脚TIN/TOUT利用定时器控制寄存器（TCR）中的字段FUNC可以确定时钟源和TIN/TOUT引脚的功能表8-5定时器控制寄存器TCR位字段数值说明15IDLEEN01定时器的Idle使能位。定时器不能进入idle状态如果idle状态寄存器中的PERIS=1，定时器进入idle状态14INTEXT01时钟源从内部切换到外部标志位定时器没有准备好使用外部时钟源定时器准备使用外部时钟源13ERRTIM01定时器错误标志没有监测到错误，或ERRTIM已被读取出错12～11FUNCFUNC=00bFUNC=01bFUNC=10bFUNC=11b定时器工作模式选择位TIN/TOUT为高阻态，时钟源是内部CPU时钟TIN/TOUT为定时器输出，时钟源是内部CPU时钟TIN/TOUT为通用输出，引脚电平反映的是DATOUT位的值TIN/TOUT为定时器输入，时钟源是外部时钟TCR0地址为0x1002，TCR1地址为0x2402

定时原理预定标计数寄存器（PSC）由输入时钟驱动，PSC在每个输入时钟周期减1,当其减到0时，TIM减1，当TIM减到0，定时器向CPU发送一个中断请求（TINT）或向DMA控制器发送同步事件通过设置定时器控制寄存器（TCR）中的自动重装控制位ARB(位5)，可使定时器工作于自动重装模式。当TIM减到0，重新将周期寄存器（TDDR，PRD）的内容复制到计数寄存器（PSC，TIM）中，继续定时。定时器发送中断信号或同步事件信号的频率可用下式计算：2.中断响应过程可屏蔽中断的标准处理流程定时器产生TINT中断3.程序流程图四、实验内容

DSP定时器(实验指导书84页)实验五

FFT实验一、实验目的1、掌握用窗函数法设计FFT的原理和方法；2、熟悉FFT快速傅里叶特性；3、了解各种窗函数对快速傅里叶特性的影响。二、实验设备计算机、CCS软件三、实验原理7.5快速傅里叶变换FFT7.5.1FFT算法原理快速傅里叶变换（FFT）是离散傅里叶变换（DFT）的一种快速算法。通过FFT算法，DFT的计算量大大减少，运算时间缩短1~2个数量级。DFT的变换公式为

正变换公式反变换公式其中为旋转因子。FFT之所以减少运算量，主要是利用了旋转因子的以下3点特性：对称性周期性可约性利用这些特性可以使DFT运算中有些项进行合并，将长序列的DFT分解为短序列的DFT。DFT从算法上分为按时间抽选（DIT）和按频率抽选(DIF）。基2的DIT又被称为库利一图基算法。基2的DIF又称为桑德—图基算法。7.5.2库利一图基算法信号流图比特反转蝶形运算1.信号流图利用左右对称特性8点FFT信号流图输入信号的顺序按照比特反转排列输出序列按照自然顺序排列。2．比特反转比特反转就是将序列下标用二进制表示，然后将二进制数按照相反的方向排列，即得到这个序列的实际位置。按照自然排序的时域信号数据是x(0)、x(1)、x(2)、x(3)、x(4)、x(5)、x(6)、x(7)，其序号写成二进制数分别为000b、001b、010b、011b、100b、101b、110b、111b，将这些二进制数前后倒转，即得到进行FFT前数据所对应的实际二进制数地址：000b、100b、010b、110b、001b、101b、011b、111b，对应的十进制数是：0、4、2、6、1、5、3、7。序号为3的存储单元，按照自然排序应该存放x(3)，但由于FFT计算规则的要求，现在应该存放x(6)。3.蝶形运算

基2DITFFT算法，共由M级构成，每级计算由N/2个蝶形运算构成。8点FFT信号流图程序流程图四、实验内容

快速傅里叶变换(FFT)算法(实验指导书172页)实验六

FIR滤波器一、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器特性的影响。二、实验设备计算机、CCS软件三、实验原理7.3FIR滤波器7.3FIR滤波器数字滤波器是DSP的基本应用，有2种基本类型：有限冲激响应滤波器FIR无限冲激响应滤波器IIR一般来说，如果需要线性相位则选择用FIR滤波器，对于相位要求不敏感的场合可以选用IIR滤波器。7.3.1FIR滤波器的基本结构一个FIR滤波器的输出序列和输入序列之间的关系，满足差分方程：传递函数为

FIR滤波器的结构：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：过渡带宽度=阻带边缘频率-通带边缘频率=22-10=12kHz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滤波器脉冲响应为：h[n]=h1[n]w[n]|n|<=12h[n]=0|n|>12根据上面各式计算出h[n]。进而完成滤波器的差分方程为：y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]…采样频率：f1=通带边缘频率+过渡带宽度/2=16kHzΩ1=2ͅπf1/fs=0.64π理想低通滤波器脉冲响应：b1[n]=sin(nΩ1)/n/π=sin(0.64π)/n/π选择N=25，窗函数为：w[n]=0.42+0.5cos(2πn/24)+0.8cos(4πn/24)程序流程图四、实验内容

有限冲激响应滤波器(FIR)算法(实验指导书164页)实验七语音采集和放送一、实验目的1、了解ICETEK-VC5509-A板上语音codec芯片TLV320AIC的设计和程序控制原理；2、了解数字回声产生原理、编程及其参数选择、控制；3、熟悉VC5509DSP扩展存储器的编程使用方法。二、实验设备计算机、CCS软件、实验箱、耳机、麦克风9.5C55x与A/D和D/A转换器的接口A/D转换器和D/A转换器的种类按照分辨率划分有8位、10位、12位、14位等按照与DSP芯片的接口划分有并口和串口按照转化原理有积分式、逐次比较式、Sigma-Delta等按照转换速度有高速、中速、低速按照转换通道数有单通道、多通道本节以TI公司的TLV320AIC23B（简称AIC23B）为例，介绍C55x与A/D和D/A转换器的接口技术三、实验原理1．TLV320AIC23芯片简介9.5.1AIC23B简介AIC23B是TI公司生产的一种高性能立体声音频编解码器,同时高度集成了模拟电路功能，内置耳机输出放大器、支持MIC和LINEIN两种输入方式（二选一），对输入和输出都可编程增益调节.ADC/DAC部件采用Sigma-Delta过采样技术可在8kHz到96kHz的频率范围内提供16位、20位、24位和32位的采样在采样率为48kHz的情况下，ADC和DAC的信噪比能够分别达到90dB和100dB具有很低的功耗，在回放中的功率消耗小于23mW，节电模式下更是小于15uW初始化配置：DSP通过I2C总线将配置命令发送到AIC23，配置完成后AIC23开始工作。语音信号的输入：AIC23通过AD转换采集输入的语音信号，每采集完一个信号后，将数据发送到DSP的McBSP接口上，DSP可以读取到语音数据。语音信号的输出：DSP将语音数据通过McBSP接口发送给AIC23，AIC23的DA器件将他们变成模拟信号输出。2．数字回声原理

在实际生活中，当声源遇到物体时