初学DSP入门.docx
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初学DSP入门
DSP初学者入门教程
1、TIDSP的选型
主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源,如定时器的数量、
I/O口数量、中断数量、DMA通道数等。
DSP的主要供应商有TI,ADI,Motorola,Lucent
和Zilog等,其中TI占有最大的市场份额。
TI公司现在主推四大系列DSP
1)C5000系列(定点、低功耗):
C54X,C54XX,C55X相比其它系列的主要特点是低功
耗,所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用,如手机、PDA、GPS等应用。
处理
速度在80MIPS--400MIPS之间。
C54XX和C55XX一般只具有McBSP同步串口、HPI并行
接口、定时器、DMA等外设。
值得注意的是C55XX提供了EMIF外部存储器扩展接口,
可以直接使用SDRAM,而C54XX则不能直接使用。
两个系列的数字IO都只有两条。
2)C2000系列(定点、控制器):
C20X,F20X,F24X,F24XX,C28x该系芯片具有大量
外设资源,如:
A/D、定时器、各种串口(同步和异步),WATCHDOG、CAN总线/PWM发
生器、数字IO脚等。
是针对控制应用最佳化的DSP,在TI所有的DSP中,只有C2000有
FLASH,也只有该系列有异步串口可以和PC的UART相连。
3)C6000系列:
C62XX,C67XX,C64X该系列以高性能著称,最适合宽带网络和数字影
像应用。
32bit,其中:
C62XX和C64X是定点系列,C67XX是浮点系列。
该系列提供EMIF
扩展存储器接口。
该系列只提供BGA封装,只能制作多层PCB。
且功耗较大。
同为浮点
系列的C3X中的VC33现在虽非主流产品,但也仍在广泛使用,但其速度较低,最高在
150MIPS。
4)OMAP系列:
OMAP处理器集成ARM的命令及控制功能,另外还提供DSP的低功耗
实时信号处理能力,最适合移动上网设备和多媒体家电。
其他系列的DSP曾经有过风光,但现在都非TI主推产品了,除了C3X系列外,其他基本
处于淘汰阶段,如:
C3X的浮点系列:
C30,C31,C32C2X和C5X系列:
C20,C25,C50
每个系列的DSP都有其主要应用领域.
2、设计中如何得到技术参考资料以及如何得到相关源码
在TI网站的搜索中用keyword搜索资料,主要要注意的就是ApplicationNotes,userguides
比如不知道怎样进行VC5402的McBSP编程,搜McBSP和VC5402如果不知道如何设计
VC5402和TLV320AIC23的接口以及编程,搜TLV320AIC23和VC5402;这样可以搜到一
堆的资料,这些资料一般均有PDF文档说明和相应的源程序包提供,download后做少许改
动即可
3、如何看待TIDSP庞杂的技术文档
新手进行DSP开发学习之时,常常感觉技术文档太多,哪本都有用,哪本都想看,无从下
手。
此时原则是只看入门必须的、只看和芯片相关的。
根据经验,如下的资料必看不可:
1)讲述DSP的CPU,memory,programmemoryaddressing,datamemoryaddressing的资料
都需要看、外设资源的资料可以只看自己用到的部分;
2)C和汇编的编程指南需要看
3)汇编指令和C语言的运行时间支持库、DSPLIB等资料需要看其他的如:
Applications
Guide,OptimizingCC++CompilerUser'sGuide,AssemblyLanguageToolsUser'sGuide等资
料留待入门之后再去看体会会更深一些。
4、如何高效开始TIDSP的硬件开发
1)根据应用领域选择TI推荐的DSP类型
2)参考选定的DSP之EVM板,DSK等原理图,完成DSP最小系统的搭建(包括外扩内
存空间、电源复位系统、各控制信号管脚的连接、JTAG口的连接等);
3)根据具体应用需要,选择外围电路的扩展,一般如语音、视频、控制等领域均有成熟的
电路可以从TI网站得到。
外围电路与DSP的接口可参看EVM或DSK,以及所选外围电路
芯片的典型接口设计原理图;最好外围电路芯片也选择TI的,这样的话不管硬件接口有现
成原理图、很多连DSP与其接口的基本控制源码都有。
4)地址译码、IO扩展等用CPLD或者FPGA来做,将DSP的地址线、数据线、控制信号
线如IS/PS/DS等都引进去有利于调试
5、如何高效开始TIDSP的软件开发
如果你不是纯做算法,而是在一个目标版上进行开发,需要使用DSP的片上外设,需要控
制片外接口电路,那么建议在写程序前先好好将这个目标版的电路设计搞清楚。
最重要的是
程序、数据、I/O空间的译码。
不管是否纯做算法还是软硬结合,DSP的CPU,memory,program
memoryaddressing,datamem.oryaddressing的资料都需要看.
1)看CCS的使用指南
2)明白CMD文件的编写
3)明白中断向量表文件的编写,并定位在正确的地方
4)运行一个纯simulator的程序,了解CCS的各个操作
5)到TI网站下相关的源码,参考源码的结构进行编程
6)不论是C编程还是ASM编程,模块化是必须的
6、选择C还是选择ASM进行编程
记住一条原则,TI的工程师在不断改进CCS的C程序优化编译器,现在C优化的效率可达
到手工汇编的90%甚至更高。
当然有的时候如果计算能力和内存资源是瓶颈,ASM还是有
优势,比如G.729编解码。
但是针对一般的应用开发,C是最好的选择。
新手编程则选择C和汇编混合编程更有利一些
7、选择什么仿真器
一般来说,买个并口的EPP就够了,价格便宜又稳定
8、关于TI54X系列DSP的bootloader过程
请详细阅读TI文档SPRA618A、SPRA571,这些文档对boot的机制进行了详细说明同时说
明了利用hex500将*.out文件转化为*.hex文件时,需要编写的cmd文件的写法。
如何选择外部时钟?
DSP的内部指令周期较高,外部晶振的主频不够,因此DSP大多数片内均有PLL。
但每个
系列不尽相同。
1)TMS320C2000系列:
TMS320C20x:
PLL可以÷2,×1,×2和×4,因此外部时钟可以为5MHz-40MHz。
TMS320F240:
PLL可以÷2,×1,×1.5,×2,×2.5,×3,×4,×4.5,×5和×9,因此外部时钟
可以为2.22MHz-40MHz。
TMS320F241/C242/F243:
PLL可以×4,因此外部时钟为5MHz。
TMS320LF24xx:
PLL可
以由RC调节,因此外部时钟为4MHz-20MHz。
TMS320LF24xxA:
PLL可以由RC调节,因此外部时钟为4MHz-20MHz。
2)TMS320C3x系列:
TMS320C3x:
没有PLL,因此外部主频为工作频率的2倍。
TMS320VC33:
PLL可以÷2,×1,×5,因此外部主频可以为12MHz-100MHz。
3)TMS320C5000系列:
TMS320VC54xx:
PLL可以÷4,÷2,×1-32,因此外部主频可以为0.625MHz-50MHz。
TMS320VC55xx:
PLL可以÷4,÷2,×1-32,因此外部主频可以为6.25MHz-300MHz。
4)TMS320C6000系列:
TMS320C62xx:
PLL可以×1,×4,×6,×7,×8,×9,×10和×11,因此外部主频可以为11.8MHz
-300MHz。
TMS320C67xx:
PLL可以×1和×4,因此外部主频可以为12.5MHz-230MHz。
TMS320C64xx:
PLL可以×1,×6和×12,因此外部主频可以为30MHz-720MHz
软件等待的如何使用?
DSP的指令周期较快,访问慢速存储器或外设时需加入等待。
等待分硬件等待和软件等待,
每一个系列的等待不完全相同。
1)对于C2000系列:
硬件等待信号为READY,高电平时不等待。
软件等待由WSGR寄
存器决定,可以加入最多7个等待。
其中程序存储器和数据存储器及I/O可以分别设置。
2)对于C3x系列:
硬件等待信号为/RDY,低电平是不等待。
软件等待由总线控制寄存器
中的SWW和WTCNY决定,可以加入最多7个等待,但等待是不分段的,除了片内之外
全空间有效。
3)对于C5000系列:
硬件等待信号为READY,高电平时不等待。
软件等待由SWWCR和
SWWSR寄存器决定,可以加入最多14个等待。
其中程序存储器、控制程序存储器和数据
存储器及I/O可以分别设置。
4)对于C6000系列(只限于非同步存储器或外设):
硬件等待信号为ARDY,高电平时不
等待。
软件等待由外部存储器接口控制寄存器决定,总线访问外部存储器或设备的时序可
以设置,可以方便的同异步的存储器或外设接口。
仿真工作正常对于DSP的基本要求
1)DSP电源和地连接正确。
2)DSP时钟正确。
3)DSP的主要控制信号,如RS和HOLD信号接高电平。
4)C2000的watchdog关掉。
5)不可屏蔽中断NMI上拉高电平。
CCS或Emurst运行时提示“Can'tInitializeTargetDSP”
1)仿真器连接是否正常?
2)仿真器的I/O设置是否正确?
3)XDSPP仿真器的电源是否正确?
4)目标系统是否正确?
5)仿真器是否正常?
6)DSP工作的基本条件是否具备。
建议使用目标板测试。
为什么CCS需要安装Driver?
CCS是开放的软件平台,它可以支持不同的硬件接口,因此不同的硬件接口必须通过标准
的Driver同CCS连接。
Driver安装的常见问题?
请认真阅读“安装手册”和Driver盘中的Readme。
1)对于SEED-XDS,安装Readme中的步骤,将I/O口设为240/280/320/340。
2)对于SEED-XDSPP,安装Readme中的步骤,将I/O口设为378或278。
3)对于SEED-XDSUSB,必须连接目标板,安装Readme中的步骤,将I/O口设为A,USB
连接后,主机将自动激活相应的Driver。
4)对于SEED-XDSPCI,安装Readme中的步骤,将I/O口设为240,PCI接口板插入主机后,
主机将自动激活相应的Driver。
5)对于Simulator,需要选择不同的CFG文件,以模拟不同的DSP。
6)对于C5402DSK,将I/O口设为378或278。
7)对于C6211/6711DSK,将I/O口设为378或278。
8)对于C6201/C6701EVM,将I/O口设为0。
Link的cmd文件的作用是什么?
Link的cmd文件用于DSP代码的定位。
由于DSP的编译器的编译结果是未定位的,DSP
没有操作系统来定位执行代码,每个客户设计的DSP系统的配置也不尽相同,因此需要用
户自己定义代码的安装位置。
以C5000为例,基本格式为:
-osample.out
-msample.map
-stack100
sample.objmeminit.obj
-lrts.lib
MEMORY{
PAGE0:
VECT:
origin=0xff80,length0x80
PAGE0:
PROG:
origin=0x2000,length0x400
PAGE1:
DATA:
origin=0x800,length0x400
}
SECTIONS{
.vectors:
{}>PROGPAGE0
.text:
{}>PROGPAGE0
.data:
{}>PROGPAGE0
.cinit:
{}>PROGPAGE0
.bss:
{}>DATAPAGE1
}
如何将OUT文件转换为16进制的文件格式?
DSP的开发软件集成了一个程序,可以从执行文件OUT转换到编程器可以接受的格式,使
得编程器可以用次文件烧写EPROM或Flash。
对于C2000的程序为DSPHEX;对于C3x程
序为HEX30;对于C54x程序为HEX500;对于C55x程序为HEX55;对于C6x程序为Hex6x。
以C32为例,基本格式为:
sample.out
-x
-memwidth8
-bootorg900000h
-iostrb0h
-strb003f0000h
-strb101f0000h
-osample.hex
ROMS{
EPROM:
org=0x900000,len=0x02000,romwidth=8
}
SECTIONS{
.text:
paddr=boot
.data:
paddr=boot
}
DSP仿真器为什么必须连接目标系统(Target)?
DSP的仿真器同单片机的不同,仿真器中没有DSP,提供IEEE标准的JTAG口对DSP进行
仿真调试,所以仿真器必须有仿真对象,及目标系统。
目标系统就是你的产品,上面必须有
DSP。
仿真器提供JTAG同目标系统的DSP相接,通过DSP实现对整个目标系统的调试。
DSP的C语言同主机C语言的主要区别?
1)DSP的C语言是标准的ANSIC,它不包括同外设联系的扩展部分,如屏幕绘图等。
但在CCS中,为了方便调试,可以将数据通过prinf命令虚拟输出到主机的屏幕上。
2)DSP的C语言的编译过程为,C编译为ASM,再由ASM编译为OBJ。
因此C和ASM的
+++++++对应关系非常明确,非常便于人工优化。
3)DSP的代码需要绝对定位;主机的C的代码有操作系统定位。
4)DSP的C的效率较高,非常适合于嵌入系统。
为什么在CCS下编译工具工作不正常?
在CCS下有部分客户会碰到编译工具工作不正常,常见错误为:
1)autoexec.bat的路径“outofmemory”。
修改autoexec.bat,清除无用的PATH路径。
2)编译的输出文件(OUT文件)写保护,无法覆盖。
删除或修改输出文件的属性。
3)Windows有问题。
重新安装windows。
4)Windows下有程序对CCS有影响。
建议用一“干净”的计算机。
在CCS下,如何选择有效的存储器空间?
CCS下的存储器空间最好设置同你的硬件,没有的存储器不要有效。
这样便于调试,CCS
会发现你调入程序时或程序运行时,是否访问了无效地址。
1)在GEL文件中设置。
参见CCS中的示例。
2)在Option菜单下,选择MemoryMap选项,根据你的硬件设置。
注意一定要将Enable
MemoryMapping置为使能。
在CCS下,OUT文件加载时提示“Dataverificationfailed...”的原因?
Link的CMD文件分配的地址同GEL或设置的有效地址空间不符。
中断向量定位处或其它
代码、数据段定位处,没有RAM,无法加载OUT文件。
解决方法:
1)调整Link的CMD文件,使得定位段处有RAM。
2)调整存储器设置,使得RAM区有效。
为什么要使用BIOS?
1)BIOS是BasicI/OSystem的简称,是基本的输入、输出管理。
2)用于管理任务的调度,程序实时分析,中断管理,跟踪管理和实时数据交换。
3)BIOS是基本的实时系统,使用BIOS可以方便地实现多任务、多进程的时间管理。
4)BIOS是eXpressDSP的标准平台,要使用eXpressDSP技术,必须使用BIOS。
DSP发展动态
1.TMS320C2000TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。
C24x系列建议使用LF24xx
系列替代C24x系列,LF24xx系列的价格比C24x便宜,性能高于C24x,而且LF24xxA具
有加密功能。
C28x系列主要用于大存储设备管理,高性能的控制场合。
2.TMS320C3xTMS320C3x系列包括C3x和VC33,主要推荐使用VC33。
C3x系列是TI浮
点DSP的基础,不可能停产,但价格不会进一步下调。
3.TMS320C5xTMS320C5x系列已不推荐使用,建议使用C24x或C5000系列替代。
4.TMS320C5000TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。
其中VC54xx还不断有新的器
件出现,如:
TMS320VC5471(DSP+ARM7)。
C55x系列是TI的第三代DSP,功耗为VC54xx
的1/6,性能为VC54xx的5倍,是一个正在发展的系列。
C5000系列是目前TIDSP的主
流DSP,它涵盖了从低档到中高档的应用领域,目前也是用户最多的系列。
5.TMS320C6000TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。
此系列是TI的高档DSP
系列。
其中C62xx系列是定点的DSP,系列芯片种类较丰富,是主要的应用系列。
C67xx
系列是浮点的DSP,用于需要高速浮点处理的领域。
C64xx系列是新发展,性能是C62xx
的10倍。
6.OMAP系列是TI专门用于多媒体领域的芯片,它是C55+ARM9,性能卓越,非常适合
于手持设备、Internet终端等多媒体应用。
5V/3.3V如何混接?
TIDSP的发展同集成电路的发展一样,新的DSP都是3.3V的,但目前还有许多外围电路
是5V的,因此在DSP系统中,经常有5V和3.3V的DSP混接问题。
在这些系统中,应注
意:
1)DSP输出给5V的电路(如D/A),无需加任何缓冲电路,可以直接连接。
2)DSP输入5V的信号(如A/D),由于输入信号的电压>4V,超过了DSP的电源电压,DSP
的外部信号没有保护电路,需要加缓冲,如74LVC245等,将5V信号变换成3.3V的信号。
3)仿真器的JTAG口的信号也必须为3.3V,否则有可能损坏DSP。
为什么要片内RAM大的DSP效率高?
目前DSP发展的片内存储器RAM越来越大,要设计高效的DSP系统,就应该选择片内RAM
较大的DSP。
片内RAM同片外存储器相比,有以下优点:
1)片内RAM的速度较快,可以保证DSP无等待运行。
2)对于C2000/C3x/C5000系列,部分片内存储器可以在一个指令周期内访问两次,使得指令
可以更加高效。
3)片内RAM运行稳定,不受外部的干扰影响,也不会干扰外部。
4)DSP片内多总线,在访问片内RAM时,不会影响其它总线的访问,效率较高。
为什么DSP从5V发展成3.3V?
超大规模集成电路的发展从1um,发展到目前的0.1um,芯片的电源电压也随之降低,功耗
也随之降低。
DSP也同样从5V发展到目前的3.3V,核心电压发展到1V。
目前主流的DSP
的外围均已发展为3.3V,5V的DSP的价格和功耗都价格,以逐渐被3.3V的DSP取代。
如何选择DSP的电源芯片?
TMS320LF24xx:
TPS7333QD,5V变3.3V,最大500mA。
TMS320VC33:
TPS73HD318PWP,5V变3.3V和1.8V,最大750mA。
TMS320VC54xx:
TPS73HD318PWP,5V变3.3V和1.8V,最大750mA;TPS73HD301PWP,
5V变3.3V和可调,最大750mA。
TMS320VC55xx:
TPS73HD301PWP,5V变3.3V和可调,最大750mA。
TMS320C6000:
PT6931,TPS56000,最大3A。
软件等待的如何使用?
DSP的指令周期较快,访问慢速存储器或外设时需加入等待。
等待分硬件等待和软件等待,
每一个系列的等待不完全相同。
1)对于C2000系列:
硬件等待信号为READY,高电平时不等待。
软件等待由WSGR寄
存器决定,可以加入最多7个等待。
其中程序存储器和数据存储器及I/O可以分别设置。
2)对于C3x系列:
硬件等待信号为/RDY,低电平是不等待。
软件等待由总线控制寄存器
中的SWW和WTCNY决定,可以加入最多7个等待,但等待是不分段的,除了片内之外
全空间有效。
3)对于C5000系列:
硬件等待信号为READY,高电平时不等待。
软件等待由SWWCR和
SWWSR寄存器决定,可以加入最多14个等待。
其中程序存储器、控制程序存储器和数据
存储器及I/O可以分别设置。
4)对于C6000系列(只限于非同步存储器或外设):
硬件等待信号为ARDY,高电平时不
等待。
软件等待由外部存储器接口控制寄存器决定,总线访问外部存储器或设备的时序可
以设置,可以方便的同异步的存储器或外设接口。
中断向量为什么要重定位?
为了方便DSP存储器的配置,一般DSP的中断向量可以重新定位,即可以通过设置寄存器
放在存储器空间的任何地方。
注意:
C2000的中断向量不能重定位。
DSP的最高主频能从芯片型号中获得吗?
TI的DSP最高主频可以从芯片的型号中获得,但每一个系列不一定相同。
1)TMS320C2000系列:
TMS320F206-最高主频20MHz。
TMS320C203/C206-最高主频40MHz。
TMS320F24x-最高主频20MHz。
TMS320LF24xx-最高主频30MHz。
TMS320LF24xxA-最高主频40MHz。
TMS320LF28xx-最高主频150MHz。
2)TMS320C3x系列:
TMS320C30:
最高主频25MHz。
TMS320C31PQL80:
最高主频40MHz。
TMS320C32PCM60:
最高主频30MHz。
TMS320VC33PGE150:
最高主频75MHz。
3)TMS320C5000系列:
TMS320VC54xx:
最高主频160MHz。
TMS320VC55xx:
最高主频300MHz。
4)TMS320C6000系列:
TMS320C62xx:
最高主频300MHz。
TMS320C67xx:
最高主频230MHz。
TMS320C64xx:
最高主频720MHz。
DSP可以降频使用吗?
可以,DSP的主频均有一定的工作范围,因此DSP均可以降频使用。
如何选择外部时钟?
DSP的内部指令周期较高,外部晶振的主频不够,因此DSP大多数片内均有PLL。
但每个
系列不尽相同。
1)TMS320C2000系列:
TMS320C20x:
PLL可以÷2,×1,×2和×4,因此外部时钟可以为5MHz-40MHz。