应用DES5402PPU实验箱实现FIR滤波器Word下载.docx
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片内存储器
16K
需要状态位设置才有效
0x8000-0xffff
外部EPROM
32K
JP5短接
0x18000-0x1ffff
外部SRAM
0x28000-0x2ffff
‘VC5402数据空间
0x0-0x5f
存储器映射寄存器
系统保留
JP5，JP4和IO空间的D1比特位共同确定
‘VC5402的I/O空间分配
0x8000
IO控制字
D0：
直流电机电源控制。
D1：
哪块存储器EPROM还时SRAM占用数据空间0x8000。
D2：
DSP向MCU发中断。
D3、D4：
通用外部扩展总线的数字IO。
0x9000
MCU与DSP并行通信口
0x0a000
PC机RS-232串口控制地址
8个控制寄存器
0x0b000
MCU与DSP串行通讯口
0x0c000
交通灯（LED）控制口
16个比特位对应16个LED
0x0d000
通用扩展总线
0x0e000
直流电机控制口
D0比特有效
0x0f000
步进电机控制口
D0，D1，D2，D3有效
2.FIR滤波器的基本原理和结构
数字滤波器是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。
一个线性位移不变的输出序列y[n]和输入序列x[n]之间的关系，应满足常系数线性差分方程：
y[n]=
n≥0
X[n]为输入序列，y[n]为输出序列，
为滤波器系数，N为滤波器的阶数。
若所有的
均为0，则得到FIR滤波器的差分方程为:
对上式进行Z变换，整理后得到FIR滤波器的传递函数为：
H（z）=
=
图：
直接型FIR滤波器的结构图
由上面的公式可知道,FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算，它不断的从输入端读入样本值，经延时后做乘法累加，输出滤波结果。
FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法。
本设计中用的是窗函数法设计。
时域
[n]应是一个关于远点n=0对称的无限长序列，截断后的h[n]还应进行右移以形成一个因果的FIR滤波器，即在n<
0时，h[n]=0。
为了保证h[n]的线性相位，还应使h[n]关于中心点对称或反对称。
3.IR滤波器的的DSP实现
FIR滤波器的输出表达式为
不断地对输入样本进行n－1延时后，再进行乘法累加。
C54x通过两种方法实现FIR滤波器的延迟线:
（1）线性缓冲区法（又称延迟线法）
实现N阶FIR滤波器，需要在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区（滑窗），用来存放最新的N个输入样本。
DSP每计算一个输出值，都需要读取N个样本并进行N次乘法和累加;
每当读取一个样本后，将此样本向后移动，读完最后一个样本后，最老的样本被推出缓冲区，输入最新样本存入缓冲区的顶部。
优点：
线性缓冲区法具有存储器中新老数据位置直观明了
图：
N=8的线性缓冲区
顶部为低地址单元，存放最新样本，底部为高地址单元，存放最老样本;
AR1被用作间接寻址的数据缓冲区的辅助寄存器，指向最老样本单元。
AR2被用作间接寻址的系数区的辅助寄存器。
（2）循环缓冲区法
实现N阶FIR滤波器时，需要在数据存储器中开辟一个称为滑窗为N个单元的缓冲区，用来存放最新的N个输入样本。
每当输入新的样本时，以新样本改写滑窗中最老的数据，而滑窗的其他数据不需要移动。
不用移动数据，不需要在一个机器周期中要求进行一次读和一次写的数据存储器，因此，可将循环缓冲区定位在数据存储器的任何位置，而不像线性缓冲区要求定位在DARAM中那样。
缺点：
在循环缓冲区新老数据不很直接明了。
N=8的循环缓冲区
8级循环缓冲区的结构，顶部为低地址单元，底部为高地址单元；
指针ARx指向最新样本单元。
4.模拟信号接口电路（TLC320AC01）的使用
TLC320AC01也是TI公司生产的一款集成有A/D和D/A的芯片，通过串口与DSP或其他设备通信。
AC01的最高采样频率为25kHz，其数据精度为16位，采用单一5V电源供电。
C5402与AC01连接后，可以只使用一个缓冲通道串口来同时实现数据的采集和输出，从而节省了DSP的硬件开销。
因此，DSP与AC01的连接使用在信号处理中得到了广泛的应用。
实验系统DES5402PP使用AC01作为模拟信号接口，有两个AC01，分别工作于“主”、“从”模式。
利用“主AC01”产生方波信号，“从AC01”将该信号转换成滤波的数据信号并输入到DSP芯片。
AC01提供一个14bit的D/A和一个14bit的A/D通道。
AC01与VC5402通过串口0连接。
其中，DSP还可以通过读写AC01的寄存器，控制AC01的采样频率、增益、低通、高通滤波器的截止频率等参数。
VC5402与AC01的连接图
R0
一般为0
R3
相移控制
R6
控制操作模式
R1
采样频率
R4
模拟输入输出的增益控制
R7
控制从模式的串行通信
R2
低通滤波器的截止频率
R5
使能高通滤波器
R8
控制生成的帧同步脉冲数
表：
TLC320AC01的数据存储器功能
5.1KHz方波信号的产生
先在C5402的数据存储空间写入25个数据（13个03ffch,代表方波的高电平；
12个0c000h，代表方波的低电平），然后通过缓冲串口将数据发送到“主AC01”，利用“主AC01”的D/A通道产生一个1KHz的方波作为滤波器的输入信号。
由于串口发送中断将每0.04ms产生一次，所以将一个周期的方波信号分25次送出，这样经D/A变化后可得到1KHz的方波。
6.信号的输入输出
“主AC01”的D/A通道产生一个1KHz的方波从DES5402PP的信号输出通道输出，同时由于DES5402PP的信号输出通道与输入通道相连，即“主AC01”的输出作为“从AC01”的输入，“从AC01”的DOUT端口与DSP芯片的DR端相连。
7．串口初始化及中断服务程序
TMS320VC5402有两个McBSP。
本设计通过DSP的串口0传输数据：
产生缓冲串口发送中断时，中断服务程序进行数据发送，产生方波信号和完成对AC01的初始化；
产生缓冲串口接收中断时，中断服务程序进行数据接收，存储输入的数据，并设置新数据到达标志，调用FIR滤波程序，完成对输入数据的处理。
另外，在串口通讯中，因为数据时钟和帧同步信号都由AC01产生，所以C5402将使用外部时钟和帧同步信号。
8.定时器初始化及定时中断服务程序
使用定时器交替使“XF”输出高电平和低电平。
初始化时设定TDDR和PRD的值，为了获得更长的时间在中断程序中使用一个计数器（timer_count）。
则定时时间T=CLKOUT×
（TDDR+1）×
（PRD+1）×
timer_count，CLKOUT=100MHz
四．设计步骤与调试
1.CCS驱动程序的安装
目前，我们使用的DSP开发环境为TI公司的CCS（CodeComposerStudio）。
CCS软件在XDS510仿真器调试器的配合下工作，所以必须安装正确的硬件驱动程序，并配置仿真器，以便正常工作。
在CCS安装完成后，请参考下面的步骤，安装并配置驱动程序：
（1）当成功安装CCS后，再运行配套光盘中driver目录下的setupcc54x.exe，安装驱动程序。
在选择安装目录时请选择与CCS相同的目录。
安装成功后，在桌面上应该看到SDConfig的配置工具。
（2）使用并口电缆将DES5402PP-U与PC机连接好，并接通板上电源，这时二极管D2应该被点亮。
（3）启动SDConfig这个工具，配置使用的并口。
如图2-1所示：
图安装CCS驱动程序
（4）你可以使用Configuration下的PortsAvailable->
Printer选项测试你的PC机使用的并口类型。
建议将PC的并口设置为：
IO=0x378,EPP（EPP1.7或EPP1.9）！
（5）用鼠标左键单击左边的378选项（如果PC并口使用378端口），然后选择Emu。
在右边窗口选择硬件类型为XDS510PP，并选择合适的并口类型（EmulatorPort项）：
如EPP。
在上图实例中，PC机并口使用标准并口，所以选择SPP8。
（6）选择菜单栏中的Emulator项下的Test，测试端口设置是否正确。
若正确，SDCconfig应该检测到1个JTAG设备。
如上图所示。
若没有成功，应该检测设置端口是否与PC的并口一致。
（7）保存设置后退出SDConfig工具。
启动CCS的setup程序，安装CCS的驱动程序。
先使用InstallaDeviceDriver将sdgo5xx驱动程序添加近来，然后将该驱动程序添加到系统中。
注意，驱动程序使用的IO地址为0x378!
图运行CCS的配置程序
（8）修改c5402.gel，以便CCS能访问DES5402PP-U的外部扩展程序和数据存储器。
你可以单独修改该GEL文件，也可以在进入CCS后，再选择“GELfiles”选项，并双击c5402.gel。
这时，你可以修改它的内容。
主要修改两个部分：
在Startup（）函数中增加一个函数调用，以便在CCS启动时自动执行，参见下面：
/*TheStartup（）functionisexecutedwhentheGELfileisloaded.*/
StartUp（）
{
C5402_Init（）;
/*新增加部分*/
GEL_TextOut（"
GelStartUpComplet
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