DSP实验指导书.docx

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DSP实验指导书

《DSP技术及其应用》

实验指导书

邢海涛，郑佳春编著

集美大学信息工程学院

通信技术实验室

2011年5月4日

目录

实验一CCS集成开发环境2

实验二汇编语言程序设计9

实验三FIR数字滤波器的‘C54X实现11

实验四C程序设计实验14

实验五TIDSPUSB开发系统和XM5402评估板的使用19

实验六中断系统实验22

实验七综合应用实验27

*实验八设计实验37

实验一CCS集成开发环境

一、实验目的

1．熟悉CCS开发软件的环境界面；学会开发环境的设置；

2．掌握DSP开发的构建工程，程序的编辑、编译、链接、运行、调试的方法；

3．学会数据的输入和结果分析、查看。

二、实验内容

1、CCS配置

单击桌面上的“CCSsetup”图标，打开CCS开发环境设置界面如图1-1，对于软件仿真，仅选择软件仿真器即可（图中选择的是芯片为5409的仿真器），点击“Import”导入系统，点击“saveandquit”保存退出设置界面，启动CCS即可进入编辑界面。

图1-1CCS配置对话框

2、建立工程文件

（1）工程的创建、打开和关闭。

选择菜单“Project\New”，弹出如图1-2对话框，在Project后的文本框里输入工程名即可创建新工程（这里设定工程名为lab1）。

在实验中我们规定文件名统一选为“姓_学号”（用拼音）。

选择菜单“Project\Open”和“Project\Close”，即可完成工程的打开和关闭。

（2）在工程中添加/删除文件

在当前工程窗口，以下任一操作都能添加文件到工程中：

a、选择命令ProjectAddFilestoproject．．.

b、在工程视图中右键单击调出关联菜单，选择AddFiles．．．

在工程视图中右键单击要删除的文件名，选择Removefromproject即可删除文件。

图1-2创建工程对话框

3、构建工程

工程所需文件编辑完成后，可以对该工程进行编译链接，产生可执行文件，为调试作准备。

（1）编译文件：

命令ProjectCompile或单击工程工具条“编译当前文件”按钮，仅编译当前文件，不进行链接。

（2）增量构建：

单击工程工具条“增量构建”按钮则只编译那些自上次构建后修改过的文件。

增量构建（incrementalbuild）只对修改过的源程序进行编译，先前编译过、没有修改的程序不再编译。

（3）重新构建:

命令ProjectRebuild或单击工程工具条“重新构建”按钮重新编译链接当前工程。

（4）停止构建：

命令ProjectStopBuild或单击工程工具条“停止构建”按钮停止当前的构建进程。

4、调试

（1）载入可执行程序

命令FileLoadProgram载人编译链接好的可执行程序。

用户也可以修改“ProgramLoad”属性，使得在构建工程后自动装入可执行程序。

设置方法为选择命令OptionsProgramLoad。

（2）使用反汇编工具

用户的执行程序（不论是C程序或是汇编程序）载入到目标板或仿真器时，CCS调试器自动打开一个反汇编窗口。

对每一条可反汇编的语句，反汇编窗口显示对应的反汇编指令（某些C语句一条可能对应于几条反汇编指令），语句所处地址和操作码（即二进制机器指令）。

当前程序指针PC（ProgramPoint）所在语句用彩色高亮表示。

（3）程序执行控制

A.复位——4种方法

（1）ResetDSP：

DebugResetDSP命令初始化所有的寄存器内容并暂停运行中的程序。

如果目标板不响应命令，并且用户正在使用一基于核的设备驱动，则DSP核可能被破坏，用户需要重新装入核代码。

对仿真器，CCS复位所有寄存器到其上电状态。

（2）LoadKernel：

如果用户使用一基于核的调试器（不是JTAG），则DSP核应负责与主机的通信。

若DSP核被破坏，则设备驱动程序将无法与目标板通信。

在这种情况下，用户应当重新装入DSP核。

命令：

DebugLoadKernel。

（3）Restart：

DebugRestart命令将PC恢复到当前载入程序的人口地址。

此命令不执行当前程序。

（4）GoMain：

DebugGoMain命令在主程序入口处设置一临时断点，然后开始执行。

当程序被暂停或遇到一个断点时，临时断点被删除。

此命令提供了一快速方法来运行用户应用程序。

B.执行——4种程序执行操作

（1）执行程序。

命令为DebugRun或单击调试工具条“执行”按钮，程序运行直到遇见断点为止。

（2）暂停执行。

命令为DebugHalt或单击调试工具条上的“暂停执行”按钮。

（3）动画执行。

命令为Debug，Animate或单击调试工具条上的“动画执行”按钮。

用户可以反复运行执行程序，直到遇到断点为止。

（4）自由运行。

命令为DebugRunFree。

此命令禁止所有断点，包括探针断点和Profile

断点，然后运行程序。

C.单步执行操作

（1）单步进入（快捷键F8）。

命令为DebugStepInto或单击调试工具条上的“单步进入”按钮。

当调试语句不是最基本的汇编指令时，此操作将进入语句内部（如子程序或软件中断）调试。

（2）单步执行（快捷键F1O）。

命令为DebugStepOver或单击调试工具条上的“单步执行”按钮。

此命令将函数或子程序当作一条语句执行，不进其内部调试。

（3）单步跳出（快捷键Shift+F7）。

命令为DebugStepOut或单击调试工具条上的“单步跳出”按钮。

此命令将从子程序中跳出。

（4）执行到当前光标处（快捷键Ctrl+F10）。

命令为DebugRuntoCursor或单击调试工具条上的“执行到当前光标处”按钮。

此命令使程序运行到光标所在的语句处。

5、内存、寄存器操作

（1）查看、编辑内存

CCS允许显示特定区域的内存单元数据。

方法为：

选择ViewMemory或单击调试工具条上的“显示内存数据”按钮。

在弹出对话框中输入内存变量名（或对应地址）、显示方式即可显示指定地址的内存单元。

编辑某一内存单元的方法为：

在内存窗口中鼠标左键双击需要修改的内存单元，或者选择命令EditMemoryEdit，在对话框中指定需要修改的内存单元地址和内存空间类型，并输入新的数据值即可。

注意输人数据前面加前缀“0x”为十六进制，否则为十进制。

查看：

程序代码；变量位置。

编辑链接命令文件，加入工程；重新构建工程；重复上述过程。

比较结果，体会链接命令文件的作用。

（2）CPU寄存器

选择命令ViewCPURegistersCPURegister或单击调试工具条上的CCS将在CCS窗口下方弹出一寄存器查看窗口。

有3种方法可以修改寄存器的值：

a、命令EditEditRegister。

b、在寄存器窗口双击需要修改的寄存器。

c、在寄存器窗口单击右键，从弹出的菜单中选择需要修改的寄存器。

三种方法都将弹出一编辑对话框，在对话框中指定寄存器（如果在“Register"栏中不是所期望的寄存器）和新的数值即可。

6、调试一个程序

试调试乘法累加运算程序（教材例4P95）。

（1）创建一个工程；

（2）在工程里编辑源程序文件、中断向量文件、链接命令文件，加入到工程并保存；

（3）编译、查错、链接生成可执行文件，并加载文件；

（4）查看列表文件、存储器映像文件，体会它们的作用。

（5）单步运行程序，在反汇编窗口观察程序的运行情况；观察程序的控制和转移以及加、减、乘运算；同时从存储器窗口、CPU寄存器窗口查看、分析程序运行结果，并判断结果是否正确。

（6）系统复位，观察程序的运行情况。

（7）若算法中滤波器的系数改变为：

0.9，0.7，0.5，0.3

请问：

程序如何修改？

调试程序，查看运行结果。

（8）若算法中滤波器的阶数改变为7阶，系数为：

0.9，0.8，0.7，0.6，0.5，0.4，0.3

请问：

程序如何修改？

调试程序，查看运行结果，分析判断结果的正确性。

三、实验报告要求

1．简述实验目的；

2．按实验内容附上实验结果，并对结果进行分析；

3．附上修改后的程序代码；

4．实验进行总结和讨论。

四、思考题

1．实验时你的程序代码和变量加载在什么存储器的什么位置？

2．简述列表文件和存储器映像文件包含哪些信息？

3．简述链接命令文件的作用。

附录一：

链接命令文件

*************************************************

*******dspsy1.cmd*******

*************************************************

-odsp_ccs.out

-mdsp_ccs.map

-estart

MEMORY

{

PAGE0:

EPROM1:

org=0FF80h,len=80h

EPROM2:

org=0E000h,len=100h

PAGE1:

SPRAM:

org=0060h,len=0020h

DARAM:

org=0080h,len=100h

}

SECTIONS

{

VECTOR:

>EPROM1PAGE0

.text:

>EPROM2PAGE0

.bss:

>SPRAMPAGE1

.data:

>DARAMPAGE1

STACK:

>DARAMPAGE1

}

附录二：

中断向量文件

*************************************************

******dspsy_vect.asm******

*************************************************

;========vectors.asm========

;PlugintheentrypointatRESETintheinterruptvectortable

;========unused========

.sect"VECTOR"

.refstart;Centrypoint

RESET:

;resetvector

BDstart;branchtoCentrypoint

NOP

NOP;stacksizeof200

nmi:

RETE;enableinterruptsandreturnfromone

NOP

NOP

NOP;NMI~

;softwareinterrupts

sint17.space4*16

sint18.space4*16

sint19.space4*16

sint20.space4*16

sint21.space4*16

sint22.space4*16

sint23.space4*16

sint24.space4*16

sint25.space4*16

sint26.space4*16

sint27.space4*16

sint28.space4*16

sint29.space4*16

sint30.space4*16

int0:

RETE

NOP

NOP

NOP

int1:

RETE

NOP

NOP

NOP

int2:

RETE

NOP

NOP

NOP

tint:

RETE

NOP

NOP

NOP

rint0:

RETE

NOP

NOP

NOP

xint0:

RETE

NOP

NOP

NOP

rint1:

RETE

NOP

NOP

NOP

xint1:

RETE

NOP

NOP

NOP

int3:

RETE

NOP

NOP

NOP

.end

实验二汇编语言程序设计

一、实验目的

1．在熟悉工程创建调试的基础上，进一步熟悉汇编语言程序结构、编写方法；

2．学会程序的控制、转移、子程序调用；

3．学会加、减、乘运算的编程和实现。

4．学会使用CCS的图形显示工具。

二、实验内容

1．熟悉汇编命令

熟悉2-1中常用的汇编命令，熟练区分块的类别（未初始化块、已初始化块、自定义块等）。

表2-1常用的汇编命令

汇编命令

作用

举例

.title

紧跟其后的是用双引号括起的源程序名

.title“lab2.asm”

.end

结束汇编命令

放在汇编语言源程序的最后

.text

紧随其后的是汇编语言的正文

例程中，.text段是源程序正文。

经汇编后，紧随.text后的是可执行程序代码

.data

紧跟其后的是已初始化数据

有两种数据形式：

.int和.word

.int

.int用来设置16位无符号整型量常数

table:

.word1,2,3,4

.word8,6,4,2

表示在程序存储器标号为table开始的8个单元中存放初始化数据1，2，3，4，8，6，4，2

.word

.word用来设置16位带符号整型量常数

.bss

为未初始化变量保留存储空间

.bssx，4表示在数据存储器中空出4个存储单元存放：

x1,x2,x3,x4

.sect

建立包含代码和数据的自定义段

.sect“vectors”定义向量表，紧随其后的是复位和中断向量，名为vectors

.usect

为未初始化变量保留存储空间的子定义段

STACK.usect“STACK”,10h在数据存储器中保留出16个单元作为堆栈区，名为STACK

2．程序设计

编写程序实现：

利用子程序计算0~45度（间隔0.5度）的正余弦值，再利用倍角公式求出0~90度（间隔1度）的正弦值；然后，通过复制，获得0~360度的正弦值，以获得正弦波。

3．调试程序

单步运行程序，在反汇编窗口观察程序的运行情况；体会程序的控制和转移以及加、减、乘运算；同时从存储器窗口、CPU寄存器窗口查看、分析程序运行结果是否正确。

4．图形显示结果

利用CCS的图形显示工具显示得到的正弦波。

三、提高实验

*1．完成浮点乘法运算

调试教材P96例5程序。

四、实验报告要求

1．简述实验目的；

2．按实验内容附上实验结果，并对结果进行分析；

3．对实验进行总结和讨论。

4．回答思考题。

五、思考题

1．如果要将.text定位到2000H，程序如何修改？

2．如果将.data定位到Page1程序能正常运行吗？

如果不能，请问如何修改，以调试出正确结果？

3．子程序调用时，压入堆栈的是什么内容？

实验三FIR数字滤波器的‘C54X实现

一、实验目的

1．学会FIR滤波器的DSP程序设计和实现。

二、实验内容

1．程序算法

系数对称的FIR滤波器，由于具有线性相位特性，因此应用很广，特别是对相位失真要求很高的场合，如调制解调器（MODEM）。

一个N＝8的FIR滤波器，若a（n）＝a（N-1-n），就是对称FIR滤波器，其输出方程为：

y（n）＝aox（n）+alx（n-1）+a2x（n-2）+a3x（n-3）+a4x（n-4）+a5x（n-5）+a6x（n-6）+a7x（n-7）

总共有8次乘法和7次加法。

如果改写成：

y（n）＝ao[x（n）+x（n-7）]+al[x（n-1）+x（n-6）]+a2[x（n-2）+x（n-5）]+a3[X（n-3）+x（n-4）]

变成4次乘法和7次加法。

可见乘法运算的次数减少了一半。

这是对称FIR的又一个优点。

对称FIR滤波器’C54x，实现要点如下：

（1）在数据存储器中开辟两个循环缓冲区：

New循环缓冲区存放N/2＝4个新数据；

O1d循环缓冲区中存放老数据。

循环缓冲区的长度为N/2。

（2）设置循环缓冲区指针：

AR2指向New缓冲区中最新的数据；AR3指向O1d缓冲区中最老的数据。

（3）在程序存储器中设置系数表。

数据存储器程序存储器

New循环缓冲区O1d循环缓冲区系数表

80hx（n）←AR288hx（n-4）COFFa0低地址

81hx（n-3）89hx（n-5）a1

82hx（n-2）8Ahx（n-6）a2

83hx（n-1）8Bhx（n-7）←AR3a3高地址

（4）（AR2）+（AR3）→AH（累加器A的高位）

（AR2）-1→AR2，（AR3）-1→AR3

（5）将累加器B清零，重复执行4次（i＝0，1，2，3，）：

（AH）*系数ai+（B）→B，系数指针（PAR）加1，

（AR2）+（AR3）→AH，AR2和AR3减1

（6）保存和输出结果（结果在BH中）。

（7）修正数据指针，让AR2和AR3分别指向New缓冲区最新数据和O1d缓冲区中最老的数据。

（8）用New缓冲区中最老的数据替代Old缓冲区中最老的数据。

O1d缓冲区指针减1。

（9）输入一个新数据替代NeW缓冲区中最老的数据。

重复执行第（4）~（9）步。

2．程序代码

在编程中要用到FIRS（对称有限冲激响应滤波器）指令，其操作如下：

FIRxmem，Ymem，Pmad

执行Pmad→PAR

当（RC）≠0

（B）+（A（31~16））×（由PAR寻址Pmem）→B

（（Xmem）+（Ymem））＜＜16→A

（PAR）+1→PAR

（RC）-1→RC

FIRS指令在同一个机器周期内，通过C和D总线读2次数据存储器，同时通过D总线读一个系数。

对称FIR滤波器（N=8）的源程序清单如下：

．mmregs

．defstart

．bssy，1

x_new．usect“DATAl”，4

x_o1d．usect“DATA2”，4

size．set4

PA0．set0

PAl．set1

．data

COEF．word1*32768/10，2*32768/10

．word3*32768/10，4*32768/10

．text

Start：

LD#y，DP

SSBXFRCT

STM#x_new，AR2；AR2指向新缓冲区第1个单元

STM#x_o1d+（size-1），AR3；AR3指向老缓冲区最后1个单元

STM#size，BK；循环缓冲区长度＝Size

STM#-1，AR0；仿效*ARn-％

LD#x_new，DP

PORTRPAl，#x_new；输入X（n）

FIR：

ADD*AR2+0％，*AR3+0％，A；AH＝x（n）+x（n-7）（第一次）

RPTZB，#（size-1）；B＝0，下条指令执行size次

FIRS*AR2+0％，*AR3+0％，COEF；B+＝AH*a0，AH＝X（n-1）+x（n-6），…

STHB，＠y；保存结果

PORTW＠y，PA0；输出结果

MAR*+AR2

（2）%；修正AR2，指向NEW缓冲区最老的数据

MAR*AR3+％；修正AR3，指向OLD缓冲区最老的数据

MVDD*AR2，*AR3+0％；新缓冲区向老缓冲区传送一个数

BDFIR

PORTRPAl，*AR2；输入新数据至新缓冲区

.END

3．试用窗函数法设计一线性相位数字低通滤波器，其技术指标为：

3dB截止频率为：

0.2PI；

阻带截止频率为：

0.4PI；阻带最小衰减为-30dB；

并编程用DSP实现。

要求：

1）设计出FIR滤波器，并制成DSP可用的数据文件；（可使用MATLAB）

2）编写出所有的DSP程序（.asm、.cmd等）；

3）生成输入数据；（可使用MATLAB）

4）调试程序，显示滤波结果，验证结果的正确性。

三、实验报告要求

1．简述实验目的；

2．按实验内容附上实验结果，并对结果进行分析；

3．实验进行总结和讨论。

4．回答思考题。

四、思考题

1．如何对设计出FIR滤波器的系数处理成在DSP可用的数据文件？

写出处理步骤。

2．如果设计结果滤波器的阶数N为100，请问程序应如何修改？

3．写出以下指令的具体操作：

RPTZB，#（size-1）

FIRS*AR2+0％，*AR3+0％，COEF

MAR*+AR2

（2）

实验四C程序设计实验

一、实验目的

1．学会DSP的C语言程序设计的基本方法；

2．学会DSP的C语言程序初始化。

3．学会DSP的C语言程序中断编程及调试方法。

二、实验内容

1.C程序中断、定时器实验

编写程序实现外部中断、定时器中断响应，中断响应时输出提示信息。

2．如果要将中断向量要配置到：

2080~20FFh，请问程序如何修改?

请修改程序，调试出正确的结果。

3．如果要使用外部中断1，实现输出：

“你的学号、姓名”，请修改程序，调试出正确的结果。

4．修改程序实现10000微妙的定时，请修改程序，调试出正确的结果。

*5.FFTC编程实现

离散付氏变换DFT是可以用数字方式来实现的时域到频域的变换，FFT是DFT的一种高效运算方法，它把N2次运算减少为（n/2）log2N。

使DFT的运算大大简化，运算时间一般可以缩短一、二个数量级。

一般情况下，都假定输入序列为复数。

本实验主要是编写一个可以执行8~1024复数点FFT的实用程序并上机调试。

用C语言编程实现FFT，调试、分析结果。

三、实验报告要求

1．简述实验目的；

2．按实验内容附上实验结果，并对结果进行分析；

3．实验进行总结和讨论。

四、思考题

1．如果要使用软件中断＃18，实现输出：

“你的学号、姓名”，请问如何修改程序代码?

写出程序代码。

2．如果要实现1秒定时，请问如何修改程序代码？

写出程序代码。

主要参考程序清单：

***************************************************************************

/*cexam.C*/

/*TMS320C5409DSP*/

/*INT2INTERRUPTff80~ffffH*/

/*PROGRAMDARAM5000H*/

/*DATADARAM1000H*/

/***************************************************************************/

#include

#defineSWWSR（volatileunsignedint*）0x0028

#defineBSCR（volatileunsignedint*）0x0029

#definePRD（volatileunsignedint*）0x0025

interruptvoidint2_handler（）

{

longintj;

puts（"INT