DSP能力培训课题报告Word下载.docx
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三、指导教师评语
四、成绩
指导教师（签章）
年月日
第一章DSP概述
1.1DSP简介
DSP通常指的是执行这些功能的芯片或处理器。
广义来说，数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。
而DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。
DSP的实现方法一般有以下几种：
⑴在通用的计算机（如PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现；
⑵在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；
⑶用通用的单片机（如MCS-51、96系列等）实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理，如数字控制等；
⑷用通用的可编程DSP实现。
与单片机相比，DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；
⑸用专用的DSP芯片实现。
在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用DSP芯片很难实现，例如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关等算法的DSP芯片，这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无需进行编程。
在上述几种方法中，第1种方法的缺点是速度较慢，一般可用于DSP算法的模拟；
第2种和第5种方法专用性强，应用受到很大的限制，第2种方法也不便于系统的独立运行；
第3种方法只适用于实现简单的DSP算法；
只有第4种方法才使数字信号处理的应用打开了新的局面。
1.2DSP芯片的分类及应用
DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：
1在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
图1-1CPU原理结构
⑵程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
⑶片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
⑷具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
⑸快速的中断处理和硬件I/O支持；
⑹具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
⑺可以并行执行多个操作；
⑻支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行，等。
与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
图1-2DSP芯片实物
图1-3DSP芯片内部结构
DSP芯片可以按照下列三种方式进行分类。
1．按基础特性分
这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。
如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，DSP芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称为静态DSP芯片。
例如，日本OKI电气公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片属于这一类。
如果有两种或两种以上的DSP芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类DSP芯片称为一致性DSP芯片。
例如，美国TI公司的TMS320C54X就属于这一类。
2．按数据格式分
这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。
数据以定点格式工作的DSP芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&
T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。
以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&
T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。
不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。
3．按用途分
按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。
通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。
专用DSP芯片是为特定的DSP运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就属于专用型DSP芯片
目前，DSP芯片主要应用于信号处理、图像处理、仪器、声音语言、控制、军事、通讯、医疗、家用电器等领域。
第二章CCS软件的使用
本次课题任务编程所需要的编程软件使用的是CCS4.0版本，DSP硬件仿真器为XDS100V2，TMS320F2812CPU板。
2.1工程创建
第一步：
菜单“File→New→CCSProject（中文版本：
文件→新建→CCS项目）”如下图2-1所示。
图2-1工程创建
第二步：
在“ProjectName（项目名称）”字段中，键入新项目的名称。
若选中“Usedefaultlocation（使用默认位置）”选项（默认启用），将会在工作区文件夹中创建项目。
取消选中该选项可以选择一个新位置（使用“Browse...（浏览...）”按钮）。
将项目命名为“first”。
第三步：
在“Target”菜单中选择要使用的芯片类型。
第四步：
在“Connetion”里选择调试器。
第五步：
单击“Finish（完成）”创建项目。
如图2-2所示。
图2-2工程创建
第六步：
要为项目创建文件，请在“C/C++Projects（C/C++项目）”（路径：
工具栏Window→ShowView→Other下的C/C++→C/C++Projects）视图中右键单击项目名称，并选择“New→SourceFile（新建→源文件）”。
在打开的文本框中，键入包含与源代码类型对应的有效扩展名（.c、.C、.cpp、.c++、.asm、.s64、.s55等）的文件名称。
单击“Finish（完成）”。
在创建了项目并且添加或创建了所有文件之后，需要生成项目。
只需转到菜单“Project→BuildActiveProject（项目→生成活动项目）”。
注意需要添加头文件等必要操作。
建立完成后的工程界面如图2-3所示。
图2-3工程界面
2.2仿真操作
建立一个TMS320F2812芯片和XDS100V2的配置文件，启动并连接上，然后将视图切换到“CCSEdit”下，将导入的工程的CMD文件从“2812.cmd（烧写所用CMD文件）”替换成“2812_RAM_lnk.cmd（仿真所用CMD文件）”，然后右击工程选择“BuildProject”进行编译，编译没有错误后会在Workspace（工作区间）的工程文件夹下的Debug文件夹里产生一个.out文件），加载这个“.out”文件后即可进行仿真操作，详细操作见下图2-4所示。
图2-4仿真操作
CMD文件更改过后，将视图切换到“CCSDebug”视图下进行工程的加载（步骤：
点击“工具栏Run→Load→LoadProgram”），详见下图2-5所示。
图2-5仿真操作
接着在出现的对话框里进行如下图2-6所示操作。
图2-6仿真操作
加载完成后点击运行，即可观察到开发板上的现象。
第三章CPU和EVA定时器的使用
本章将描述如何采用CPU定时器和EVA定时器控制LED灯的亮灭时间间隔，以及如何采用中断按键切换此两种模式。
3.1GPIO寄存器
DSP2812GPIO模块分为三类I/O口。
对GPIO模块的设置主要通过三类寄存器来完成，分别是：
控制寄存器、数据寄存器、中断寄存器。
1.控制寄存器
GPxCTRL;
//GPIOxControlRegister（GPIO0to31）
//设置采样窗周期T=2*GPXCTRL*Tsysclk；
GPxQSEL1;
//GPIOxQualifierSelect1Register（GPIO0to15）（32-47）
GPxQSEL2;
//GPIOxQualifierSelect2Register（GPIO16to31）（48-63）//每两位控制
//一个引脚，确定是3周期采样还是6周期采样或者不用采样
GPxMUX1;
//GPIOxMux1Register（GPIO0to15）（32-47）（64-79）
GPxMUX2;
//GPIOxMux2Register（GPIO16to31）（48-63）（80-95）
//配置各个引脚的功能，0：
I/O功能，1：
外设功能。
GPxDIR;
//GPIOxDirectionRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）
//配置每个引脚是输入还是输出，0：
数字量输入；
1：
数字量输出。
GPxPUD;
//GPIOxPullUpDisableRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）
//使能或禁止内部上拉0：
开启上拉，1：
禁止上拉
2.数据寄存器
GPxDAT;
//GPIODataRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）
GPxSET;
//GPIODataSetRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）——置位
GPxCLEAR;
//GPIODataClearRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）
GPxTOGGLE;
//GPIODataToggleRegister（GPIO0to31）（32-63）（64-95）——反转
3.中断寄存器
GPIOXINT1SEL;
//XINT1GPIOInputSelection
GPIOXINT2SEL;
//XINT2GPIOInputSelection
GPIOXNMISEL;
//XNMI_Xint13GPIOInputSelection
GPIOXINT3SEL;
//XINT3GPIOInputSelection
GPIOXINT4SEL;
//XINT4GPIOInputSelection
GPIOXINT5SEL;
//XINT5GPIOInputSelection
GPIOXINT6SEL;
//XINT6GPIOInputSelection
GPIOXINT7SEL;
//XINT7GPIOInputSelection
GPIOLPMSEL;
//LowpowermodesGPI/Oinputselect
具体的详细配置在TI官方的头文件DSP2812x_Gpio.h中。
3.2CPU定时器
TMS320F2812的CPUTime有三个，分别为Timer0、Timer1和Timer2，其中Timer2是为操作系统DSP/BIOS保留的，当未移植操作系统时，可用来做普通的定时器。
这三个定时器的中断信号分别为TINT0、TINT1和TINT2，分别对应于中断向量INT1、INT13和INT14。
图3-1为定时器0的结构图，图中TIMH:
TIM为计数寄存器，PRDH:
PRD为周期寄存器，形如AH格式：
A的形式表示一个32位的寄存器，是由两个16位的寄存器构成，AH是高16位，A是低16位。
图3-1定时器0结构
CPU定时器的计数复位时，计数寄存器TIMH:
TIM加载周期寄存器PRDH:
PRD所设定的值，经历一个计数器时钟后，TIMH:
TIM内的值就减1，一直减到0，这时产生定时器周期中断事件，并重新装载PRDH:
PRD所设定的值，重新开始计数。
至于每隔多少时间，计数寄存器TIMH:
TIM的值才会减1则由预分频寄存器TPRH:
TPR来决定。
TPRH和TPR这两个寄存器由两部分组成，高8位为定时器预分频计数器PSC，低8位是定时器分频TDDR。
也即是说：
TPRH是由PSCH和TDDRH构成，而TDDR由PSC和TDDR构成。
且其工作的原理与51系列单片机定时器计数器类似，复位时，PSCH:
PSC加载TDDRH:
TDDR所设定的值，然后经过一个CPU时钟，PSCH:
PSC的值减1，当PSCH:
PSC的值减到0时，会再次装载TDDRH:
TDDR所设定的值，并且产生一个计数器时钟，TIMH:
TIM减1。
TI官方库中提供的定时器配置函数如下（头文件为DSP2833x_CpuTimers.h）：
voidConfigCpuTimer（structCPUTIMER_VARS*Timer,floatFreq,floatPeriod）
{
Uint32temp;
//定时器周期参数初始化:
Timer->
CPUFreqInMHz=Freq;
//频率
PeriodInUSec=Period;
//周期
temp=（long）（Freq*Period）;
RegsAddr->
PRD.all=temp;
//周期寄存器设定值为timer
//预分频寄存器初始化为1（SYSCLKOUT）:
TPR.all=0;
TPRH.all=0;
//定时器控制寄存器初始化：
TCR.bit.TSS=1;
//1=停止定时器,0=启动/重启定时器
TCR.bit.TRB=1;
//1=重载计时器
TCR.bit.SOFT=1;
//定时器自由运行
TCR.bit.FREE=1;
TCR.bit.TIE=1;
//0=禁止/1=定时器中断使能
//复位中断计数器:
InterruptCount=0;
}
上述函数ConfigCpuTimer（structCPUTIMER_VARS*Timer,floatFreq,floatPeriod）中的形参Timer为第几位定时器，Freq为定时频率，Period为计时周期。
假若Freq为15，Period为1000000，则时间t=1*15*1000000/150M=0.1s（系统时钟频率为150M）。
不过这个算式的成立是有条件的，这个条件就是以下两条语句：
如果要利用定时器产生一定周期的时间中断，在主函数中设置响应的中断向量即可。
3.3EV事件管理器
事件管理器为用户提供了强大的控制功能，特别是在运动控制和电机控制领域。
TMS320F2812提供两个具有相同结构和功能的事件管理器模块EVB和EVA，可用于多电机控制。
每个事件管理器模块包含通用定时器、全比较/PWM单元、捕获单元及正交编码脉冲电路等部分，可以通过一个三相逆变桥来满足功率互补控制，同时还可以提供两个非互补的PWM信号。
每个事件管理器模块都有两个通用定时器、3个比较单元、3个捕获单元以及1个正交编码电路。
EVA包含通用定时器1和2，EVB包含通用定时器3和4。
这些定时器模块可以根据需要单独使用，如在控制系统中采样周期，为捕获单元、正交编码电路、比较单元和PWM产生电路提供时基等。
通用定时器是用来计时的，而且每个定时器还能产生1路独立的PWM波形。
比较单元主要功能就是用来生成PWM波形的，EVA具有3个比较单元，每个单元可以生成一对（两路）互补的PWM波形，生成的6路PWM波形正好可以驱动一个三相桥电路。
捕获单元的功能是捕捉外部输入脉冲波形的上升沿或者下降沿，可以统计脉冲的间隔，也可以统计脉冲的个数。
正交编码电路可以对输入的正交脉冲进行编码和计数，它和光电编码器相连可以获得旋转机械部件的位置和速率等信息。
图3-2EV事件管理器时钟模块
3.4外设中断扩展模块PIE
TMS320F2812的CPU能够支持一个不可屏蔽中断NMI和16个可屏蔽的中断INT1-INT14、RTOSINT和DLOGINT，2812的CPU为了能够及时有效的处理好各个外设的中断请求，设计了一个专门处理外设中断的扩展模块（thePeripheralInterruptExpansionblock），叫做外设中断控制器PIE，它能够对各种中断请求源（例如来自于外设或者其他外部引脚的请求）做出判断以及相应的决策。
PIE可以支持96个不同的中断，这些中断分成了12个组，每个组有8个中断，而且每个组都被反馈到CPU内核的12条中断线中的某一条上（INT1-INT12）。
PIE目前只使用了96个终端中的45个，其他的等待将来的功能扩展。
图3-3PIE内部中断分布图
PIE内部的中断8列12行，总共有96个中断，黄色部分表示已经使用的中断，例如：
查看事件管理器EVA中定时器T1的周期中断T1PINT-------T1PINT在行号为INT2，列号为INTx.4的位置，也就是说T1IPNT对应于INT2，是INT2中的第四个中断。
图3-43级中断机制
3.5控制程序
本程序既是实现分别采用CPU定时器和EVA定时器控制LED灯的亮灭时间间隔，并采用中断按键切换此两种模式的功能。
程序如下：
#include"
DSP28_Device.h"
DSP28_Globalprototypes.h"
interruptvoidISRTimer2（void）;
interruptvoidExtIntISR（void）;
interruptvoideva_timer1_isr（void）;
voidinit_eva_timer1（void）;
Uint16EVAcount=0;
Uint16LedCount=0;
Uint16Flag=0;
//记录按键所按次数
Uint16flag_change=0;
//定时器模式切换标志位
/***
***主函数
***/
voidmain（void）
InitSysCtrl（）;
//初始化系统
DINT;
//关中断
IER=0x0000;
IFR=0x0000;
InitPieCtrl（）;
//初始化PIE
InitPieVectTable（）;
//初始化PIE中断矢量表
InitCpuTimers（）;
//初始化定时器寄存器的地址指针
init_eva_timer1（）;
//初始化EV-A定时器1
InitGpio（）;
//初始化IO口
InitXIntrupt（）;
//初始化外部中断
EALLOW;
/***将相应的向量指向中断服务程序，中断发生时，自动跳转***/
PieVectTable.T1PINT=&
eva_timer1_isr;
//EV_A定时器中断服务程序
PieVectTable.TINT2=&
ISRTimer2;
//定时器2中断服务程序
PieVectTable.XINT1=&
ExtIntISR;
//外部中断服务程序
EDIS;
ConfigCpuTimer（&
CpuTimer2,50,100000）;
//设置CPU定时器方式、频率、装载初值
StartCpuTimer2（）;
//起动CPU定时器2
/***开中断***/
IER|=M_INT1;
IER|=M_INT2;
IER|=M_INT14;
PieCtrl.PIEIER1.bit.INTx7=1;
PieCtrl.PIEIER1.bit.INTx4=1;
PieCtrl.PIEIER2.all=M_INT4;
//使能PIE中断INT2.4（T1PINT中断）
EINT;
//开总中断
ERTM;
//开定时器中断
GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF14=1;
for（;
;
）;
***EVA定时器1初始化函数
voidinit_eva_timer1（void）
EvaRegs.GPTCONA.all=0;
EvaRegs.T1PR=0x1200;
//Period---周期值
EvaRegs.T1CMPR=0x0000;
//CompareReg--比较值
EvaRegs.EVAIMRA.bit.T1PINT=1;
//清除周期EV-A定时器1中断位
EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT=1;
EvaRegs.T1CNT=0x0000;
//计数器初值
EvaRegs.T1CON.all=0x1042;
//递增模式，x/1分频，内部时钟，使能比较，使用自己的周期，立即启动定时器计数
***CPU定时器2中断服务函数
interruptvoidISRTimer2（void）
LedCount++;
if（flag_change==1）//按键次数为偶数时为CPU定时器中断控制
{
if（LedCount<
2）
{
GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF14=1;
//LED灯灭
}
elseif（LedCount<
4）
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