DSP原理及应用实验指导书.docx
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DSP原理及应用实验指导书
《DSP原理及应用》实验指导书
武汉理工大学教材中心
2009年7月
实验一CCS基本操作实验
一、实验目的
重点学习CCS的基本操作，练习C语言和汇编语言编程及调试。
二、实验设备
计算机，CCS软件
三、实验内容与步骤
1．CCS设置
双击桌面上的
图标，先选择Close，进入如图4.1所示的配置对话框。
由于本实验采用软件仿真器（Simulator）进行软件仿真，因此应从AvailableBoard/SimulatorTypes列表栏中选择C54xSimulator，在C54xSimulator上单击右键，选择AddtoSystem。
然后按照向导设置均选择默认设置即可。
注意：
如果要从另一种平台转变为C54xSimulator平台，应右击SystemConfiguration列表中的该平台，再选择Remove删除，然后才能按照本步骤对CCS进行设置。
图4.1CCS设置
2．创建新项目文件
创建一个新的工程，将使用CCS来创建一个工程，并向这个工程里添加源程序文件和库文件，它采用标准的C语言库函数来显示一条“helloworld”消息。
创建一个新的工程的操作步骤如下：
（1）运行CCS软件，进入如图1-1所示的画面。
图1-1CCS的进入画面
（2）选择“Project”→“New”，弹出如图1-2所示的对话框。
图1-2新建工程对话框
（3）在“ProjectName”中输入“myhello”作为工程名，在“Location”（位置）中选择你所建的工作文件夹，然后在“ProjectType”中选择“Executable（.out）”。
输入完成后单击“Finish”按钮，CCS将会建立一个叫做“myhello.prj”的工程文件，这个文件保存了你的工程的设置和涉及到的变量文件。
3、创建所需文件
1）创建“hello.c”源程序
/***********************************************************************/
/**/
/*HELLO.C*/
/**/
/*BasicCstandardI/Ofrommain.*/
/**/
/**/
/***********************************************************************/
#include
voidmain（）
{
puts（"helloworld!
\n"）;
}
2）创建“hello.cmd”文件
/*************************************************************************/
/*C5402DSKDSPMemoryMap*/
/**/
/*************************************************************************/
MEMORY
{
PAGE0:
VECS:
origin=0FF80h,length=0100h/*InternalProgramRAM*/
PRAM:
origin=2800h,length=8000h/*InternalProgramRAM*/
PAGE1:
SCRATCH:
origin=0060h,length=0020h/*ScratchPadDataRAM*/
DMARAM:
origin=0C00h,length=0300h/*DMAbuffer*/
DATA:
origin=1100h,length=0080h/*InternalDataRAM*/
STACK:
origin=1180h,length=0560h/*StackMemorySpace*/
INRAM:
origin=1900h,length=0100h/*InternalDataRAM*/
HPRAM0:
origin=1A00h,length=0002h/*HPImemoryaccessiblebyHostandDSP*/
HPRAM1:
origin=1A02h,length=0280h/*HPImemoryaccessiblebyHostandDSP*/
HPRAM2:
origin=1C82h,length=0280h/*HPImemoryaccessiblebyHostandDSP*/
EXRAM:
origin=1F10h,length=01000h/*ExternalDataRAM*/
EXRAM2:
origin=2F10h,length=0D000h/*ExternalDataRAM*/
}
/*************************************************************************/
/*DSPMemoryAllocation*/
/*************************************************************************/
SECTIONS
{
.cinit>PRAMPAGE0
.text>PRAMPAGE0
.vectors>VECSPAGE0
init_var>PRAMPAGE0
detect>PRAMPAGE0
vrcprg>PRAMPAGE0
matprg>PRAMPAGE0
.stack>STACKPAGE1
.trap>SCRATCHPAGE1
.const>EXRAMPAGE1
.data>EXRAMPAGE1
.bss>EXRAM2PAGE1
.cio>EXRAMPAGE1
.switch>EXRAMPAGE1
tables>EXRAMPAGE1
var>EXRAMPAGE1
svctab>EXRAMPAGE1/*SS_VLSPtable*/
vctab>EXRAMPAGE1/*VLSPtable*/
uvctab>EXRAMPAGE1/*UVLSPtable*/
cuvtab>EXRAMPAGE1/*Stochasticcodebook*/
cdbktab>EXRAMPAGE1/*variouscodebooktables*/
logtab>EXRAMPAGE1/*tableforlog2*/
powtab>EXRAMPAGE1/*tableforpow2*/
hamtab>EXRAMPAGE1/*tableforhamming*/
lgwtab>EXRAMPAGE1/*tableforlagwindow*/
acostab>EXRAMPAGE1/*tableforarccos*/
sqrtab>EXRAMPAGE1/*tableforsquareroot*/
acbtab>EXRAMPAGE1/*tableforthresholdsinacb*/
pm03tab>EXRAMPAGE1/*tableforx^（-0.3）computation*/
costab>EXRAMPAGE1/*tableforcosine*/
V23>INRAMPAGE1
FSK>INRAMPAGE1
hpibuff0>HPRAM0PAGE1
hpibuff1>HPRAM1PAGE1
hpibuff2>HPRAM2PAGE1
dma_buff>DMARAMPAGE1
}
（CMD文件说明：
CMD是用来分配ROM和RAM空间用的，不同的芯片就有不同大小的ROM和RAM。
放用户程序的地方也不尽相同，所以要根据芯片进行修改。
分两部分：
MEMORY和SECTIONS。
MEMORY是用来指定芯片的ROM和RAM的大小和划分出几个区间。
PAGE0对应ROM；
PAGE1对应RAM。
PAGE里包含的区间名字与其后面的参数反映了该区间的起始地址和长度。
SECTIONS：
（在程序里添加下面的段名如”.vectors”用来指定该段名以下，另一个段名以上的程序（属于PAGE0）或数据（属于PAGE1）放到“>”符号后的空间名字所在的地方。
）
4．向项目中加入文件
（向工程里添加文件的操作步骤如下：
（1）选择“Project”→“AddFilestoProject”，然后选择“hello.c”文件。
（2）选择“Project”→“AddFilestoProject”，然后在文件类型中选择“AsmSourceFiles（*.a*,*.s*）”。
（3）选择“Project”→“AddFilestoProject”，在文件类型框中选择连接命令文件（*.cmd），然后选择“hello.cmd”并打开。
这个文件包含程序段到存储器的映射。
（4）选择“Project”→“AddFilestoProject”，进入编译库文件夹（c:
\ti\c5400\cgtools\lib），再在文件类型框中选择目标文件和库文件（*.o*,*.l*），然后选择“rts.lib”并打开。
这个库对目标系统DSP提供了运行实时支持。
（5）单击紧挨着Projects、hello.pjt、Libraries和Source旁边的“+”标记来扩充工程（Projects）列表，这个列表叫做工程窗口（ProjectView）。
（6）此时，包含文件还没有出现在工程窗口里。
（7）如果需要从工程中删除某一个文件，则只需要在工程窗口中的相应文件上单击鼠标右键，并从弹出的菜单里选择“Removefromproject”（删除）即可。
5．浏览代码
和Windows的浏览器相似，只要在项目文件查看窗口中打开“+”号展开下面的文件，在工程窗口里双击hello.c文件，在主窗口（右半窗口）就会显示相应文件的源程序，出现图1-3，此时可以浏览并检查源程序。
图1-3查看源程序
6．编译、运行程序
（1）选择Project→RebuiltAll或单击工具条中的
按钮，CCS将重新编译、链接项目中的所有文件。
整个过程的信息将在窗口下方的信息框内显示。
如果有错误，就需要检查、修改源程序，然后再重新编译、链接，直到通过编译链接为止。
（2）选择File→LoadProgram并选中hello.out，这样CCS就把程序加载到目标系统DSP中。
（3）选择Debug→Run或单击工具条中的
按钮，这样程序就可以运行起来。
选择Debug→Halt或单击工具条中的
按钮，就可以使程序退出运行状态。
图1-4hello程序运行结果
7．跟踪/调试程序
（1）使用断点（Breakpoint）与观察窗口（WatchWindow）
当开发和测试一个程序时，经常需要在程序运行过程中检查一个变量的值。
这里使用断点与观察窗口来观察这些变量，也可以到达断点后使用step命令。
将C:
\ti\tutorial\sim54xx目录下的volume1文件拷贝到C:
\ti\myprojects文件夹下。
打开该工程并编译通过，选择File→LoadProgram并选中volume.out，把程序加载到目标系统DSP中。
①在项目文件查看窗口中双击volume.c文件；
②将光标移到下面这行：
dataIO（）；
③单击
或按F9键，此时该行红色高亮显示，表示一个断点已经被设置。
④单击工具条中的
按钮或按F5键，或选择Debug→Run，开始运行。
当运行到断点时停止，直到再次按
。
如果需要使程序回到main处，选择Debug→GoMain。
⑤选择View→WatchWindow，一个单独的窗口将出现在CCS窗口的右下方，如图1-5所示。
用鼠标右击该窗口，在窗口中填入要观察的变量的名称查看其结果。
例如：
input等。
图1-5观察变量
⑥单击
（StepOver）或按F10键单步调用执行指令。
尝试使用CCS提供的step命令：
Ø
StepInto（F8）
Ø
StepOver（F10）
Ø
StepOut（shift+F7）
Ø
RuntoCursor（Ctrl+F10）
Ø
（2）加入文件输入/输出探针（ProbePoint）
①选择File→LoadProgram并选中volume.out，再单击Open。
②在项目文件查看窗口中双击volume.c文件。
③把光标放在主程序（mainfunction）的下面这行：
dataIO（）；
④单击
或按F9键，此时该行蓝色高亮显示，表示一个探点已经被设置。
⑤选择File→FileI/O，这时FileI/O对话框显示出来，从中选择与该探点相关联的输入或输出文件。
⑥在FileInput栏中选择AddFile，在随后出现的对话框中选择sine.dat文件并单击Open。
一个关于sine.dat的控制窗口显示出来，如下图所示。
在此后运行程序时，使用该窗口利用这个数据文件开始、结束、重复、快速向前运行程序。
⑦在FileI/O对话框中进行如下设置：
Address设置为inp_buffer，Length设置为100，同时选中WrapAround。
⑧单击AddProbePoint，Break/ProbePoints的探点窗口将显示出来，如下图所示。
在ConnectTo栏的下拉菜单中选择sine.dat，单击Replace。
ProbePoint列表发生变化，显示出探点被连接到sine.dat文件上。
⑨单击确定，FileI/O对话框显示文件已经被连接到探点上。
⑩单击确定，关闭FileI/O对话框。
（3）图形显示
①选View→Graph→Time/Frequency⋯打开图形显示设置窗口。
在弹出的对话框中按图设置:
“GraphTitle”为Input（也可以是其它名字）；“StartAddress”为inp_buffer；“AcquisitionBufferSize”和“DisplayDataSize”均设为100；“DSPDataType”为16-bitsignedinteger。
②单击OK，会生成一个名为Input图形（显示）窗口。
③在该输入图形窗口中单击右键，并从弹出菜单中选择ClearDisplay。
④再次选择View→Graph→Time/Frequency⋯，并改变“GraphTitle”为Output（也可以是其它名字）；“StartAddress”为out_buffer，其它设置一律不变。
⑤单击OK，系统显示一个名为Output的图形（显示）窗口，在该输出图形窗口中单击右键，并从弹出菜单中选择ClearDisplay。
⑥在volume.c源程序窗口中，将光标移到指令所在行，并在此处设置一个断点，即单击
（ToggleBreakpoint）。
此时将探点和断点都放置在同一个命令行上，这就会使得运行操作时（传输数据或刷新图形时目标程序）只暂停一次。
⑦重排窗口可以看到所有的图形。
⑧单击工具条中的
按钮（Animate）或按F12键运行程序。
观察Input窗口和Output窗口的变化。
如图所示。
⑨选择Debug→Halt，使程序退出运行状态。
（4）调整增益
选择View→WatchWindow，并将gain作为要观察的变量输入，通过改变gain的取值从而改变增益。
四、实验报告要求
1、简述CCS的基本特点
2、调试实验内容，得到相应结果，分析在调试过程中出现的问题，并如何解决问题。
实验二FIR数字滤波器实验
一、实验目的
1．掌握FIR数字滤波器的原理。
2．掌握FIR数字滤波器的DSP实现方法。
二、实验原理
数字滤波器一直以来就是数字信号处理器最广为人知的应用。
数字滤波器有别于模拟滤波器的优点是：
1）可重复设计，不需更改任何硬件电路的设计，就可以将一个低通滤波器重新设计成一个高通滤波器。
2）执行阶段可以直接更新滤波器的系数，形成适应性滤波器。
滤波器分成两种形态：
有限长度脉冲响应（FIR）滤波器。
FIR指的是单一采样响应的期间是有限长的，IIR指的是单一采样响应的期间是无限长的。
FIR滤波器的特性可以用一个差分方程来描述：
其中
是滤波器的系数。
常用的滤波器有：
低通、高通、带通及带阻滤波器。
滤波器特性可以由很多的参数来决定，这些参数包括带通涟波、带阻涟波、带通截止频率及带阻截止频率。
在设计FIR滤波器时，必须根据这些参数来确定
FIR滤波器的系数及阶数。
这个过程可以通过几种方法来完成。
一是通过Matlab软件来完成，二是通过专门的数字滤波器设计的软件包来完成。
这一过程本实验不详述，本实验假定该过程已经完成，并得到了滤波器的阶数及系数。
本实验完成32阶的FIR数字低通。
三、程序主要代码
1、FIR滤波器程序
下面为一个FIR低通通用程序。
LOWPASS.set1
.globalstart,fir
.mmregs
COFF_FIR_START:
.sect"coff_fir"
.ifLOWPASS
.include"lowpass\lowpass.inc"
.endif
K_FIR_BFFR.set32
d_data_buffer.usect"fir_bfr",64
FIR_DP.usect"fir_vars",0
d_filin.usect"fir_vars",1
d_filout.usect"fir_vars",100h
.asgAR4,FIR_DATA_P
.asgAR6,INBUF_P
.asgAR7,OUTBUF_P
.sect"fir_prog"
nop
start:
LD#FIR_DP,DP;加载数据页指针
STM#d_data_buffer,FIR_DATA_P
RPTZA,#K_FIR_BFFR-1
STLA,*FIR_DATA_P+;置数据缓冲区为0
STM#d_filin,INBUF_P;新采样数据指针
STM#d_filout,OUTBUF_P;滤波输出指针
STM#100h,BK
fir_loop:
NOP;AddBreakpoint&porbepoint
LD*INBUF_P,A;获得输入采样数据
CALLfir;执行滤波
STHA,*OUTBUF_P+%
main_end:
bfir_loop;AddBreakpoint
fir:
SSBXSXM
SSBXFRCT
STM#d_data_buffer,FIR_DATA_P
STLA,*FIR_DATA_P;将采样数据放入数据缓冲X（n）
STM#（d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1）,FIR_DATA_P
fir_task:
RPTZA,#K_FIR_BFFR-1
MACD*FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,A
;乘加累加，且将数据缓冲区的数据移位。
RET
.end
2、创建“fir.cmd”文件
MEMORY
{
PAGE0:
PROG:
o=100h,l=2000h
PAGE1:
DATA1:
o=2600h,l=1000h
DATA2:
o=2100h,l=100h
DATA3:
o=2200h,l=100h
DATA4:
o=2300h,l=100h
DATA5:
o=2400h,l=100h
DATA6:
o=2500h,l=100h
}
SECTIONS
{
coff_fir:
{}>PROGPAGE0
fir_prog:
{}>PROGPAGE0
fir_vars:
{}>DATA1PAGE1
fir_coff:
{}>DATA2PAGE1
fir_bfr:
{}>DATA3PAGE1
}
四、实验步骤
如果你使用的是软件仿真，实验步骤如下：
1）新建一个工程，创建fir滤波器源程序和配置文件。
2）将文件添加到工程中。
3）将文件夹lowpass拷贝到新建的工程文件夹内。
4）打开Project选单，选择“BuildOptions”选项，在Linker菜单项中修改“AutoinitModel”为“NoAutoinitialization”然后单击确定。
5）打开“Project”选单，选择“Rebuildall”选项CodeComposerStudio重新编译和链接这个工程项目，在屏幕下方的“Message”窗口中返回整个的处理过程信息。
6）打开fir.asm文件在“fir_loop:
”程序段的“NOP”上点击右键选中ToggleBreakpoint，重复单击右键选中ToggleProbePoint,在“main_end:
”程序段内的“bfir_loop”行上单击右键选中ToggleBreakpoint。
以上步骤是为了完成在程序中加入断点。
7）打开“File”选单，选择“LoadProgram”选项，在“LoadProgram”对话框中，选中FIR目录下的fir.out文件。
8）打开“File”选单，选择“FileI/O”选项，就会在屏幕上弹出“FileI/O”对话框中，单击“AddFile”键。
就会在屏幕上再弹出“FileInput”的对话框，双击C:
\ti\myprojects\fir\lowpass\64300.dat，单击AddProbePoint。
将出现Break/Probe/ProfilePoints的对话框，单击ProbePoint框中的选项之后，在Connect中选中“FILEIN：
c:
\ti\myprojects\fir\64300.dat”。
单击“Replace”之后，按“确定”键，就会回到“FileI/O”对话框，在“Address”中填写“d_filin”（数据输入地址），
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