DSP实验指导书文档格式.docx

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CCS既可以生成可执行工程文件，也可以生成库文件。

（5）内存映射文件（*.map）：

CCS编译连接后，生成的内存映射文件，开发人员可以根据此文件掌握内存的使用状况。

（6）可执行文件（*.out）：

可以在DSP上运行的可执行文件。

在调试的时候，用CCS的Loadprogram功能把此文件灌入到DSP芯片中。

四、实验内容

本实验主要是软件仿真，即完全用CCS软件运行用户程序。

软件仿真是在实验条件有限的环境下，如没有EVM或DSK、目标板等硬件设备。

软件仿真通常用于调试纯软件的算法和进行效率分析等。

由CCS软件在PC机内存中构造一个虚拟的DSP环境，可以调试、运行程序。

在某种程度上，软件仿真是可信的。

但是在有些情况下，如使用了外设DMA或算法非常复杂等，则软件仿真的结果就不可信了，甚至结果错误，因为一般软件无法构造DSP中的外设。

在使用软件仿真方式工作时，无需连接板卡和仿真器等硬件。

1、配置CCS工作环境：

（1）双击桌面上的

，进入CCS设置窗口，“ImportConfiguration”。

（2）在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：

图2CCS初始化配置窗口

接着在下面出现的窗口中选择“否（N）”。

此时CCS已经被设置成Simulator方式（软件仿真TMS320VC5509A器件的方式），如果一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。

（3）启动CCS：

启动软件仿真Simulator方式，双击桌面上的图标：

。

2、启动CCS后的窗口

为方便介绍CCS各个功能，这里截取了一个实用工程的开发界面，若按照以上步骤操作的话，界面要简单的多。

图3为CCS工作环境，图4为一个典型开发工程的开发界面。

图3CCS工作环境

图4典型实用开发工程CCS界面

3、创建工程

（1）创建新的工程文件：

选择菜单“Project”的“New…”项。

图5建立新工程操作

弹出下图，按编号顺序操作建立volume.pjt工程文件：

③单击完成设置

图6创建新工程步骤

展开主窗口左侧工程管理窗口中“Projects”下新建立的“volume.pjt”，其中各项均为空。

（2）在工程文件中添加程序文件：

选择菜单“Project”的“AddFilestoProject…”项；

在“AddFilestoProject”对话框中选择文件目录为D:

\5509\program\UseCCS，改变文件类型为“CSourceFiles（*.c）”，选择显示出来的文件“volum.c”；

重复上述各步骤，添加volume.cmd文件到volume工程中；

添加C:

\ti\C5500\cgtools\lib\rts55.lib文件到工程中。

（3）编译链接工程：

选择菜单“Project”的“RebuildAll”项，或单击工具条中的

按钮；

注意编译过程中CCS主窗口下部的“Build”提示窗中显示编译信息，最后将给出错误和警告的统计数。

4、编辑修改工程中的文件：

（1）查看工程文件：

展开CCS主窗口左侧工程管理窗中的工程各分支，可以看到“volume.pjt”工程中包含“volume.h”、“rts55.lib”、“volume.c”和“volume.cmd”文件，其中第一个“volume.h”为程序在编译时根据程序中的“include”语句自动加入的。

（2）查看源文件：

Ø

双击工程管理窗中的“volume.c”文件，可以查看程序内容。

可以看到，用标准C语言编制的程序，大致分成几个功能块：

-头文件。

描述标准库程序的调用规则和用户自定义数据、函数头、数据类型等。

具体包含哪一个头文件，需要根据程序中使用了哪些函数或数据而定。

比如：

如果程序中使用了printf函数，它是个标准C提供的输入/输出库函数，选中“printf”关键字，按Shift+F1会启动关于此关键字的帮助，在帮助信息中可发现其头函数为stdio.h，那么在此部分程序中需要增加一条语句：

#include“stdio.h”。

-工作变量定义。

定义全局变量。

-子程序调用规则。

这部分描述用户编制的子程序的调用规则。

也可以写到用户自己编制的.h文件中去。

-主程序。

即main（）函数。

它可分为两部分：

变量定义和初始化部分、主循环部分。

主循环部分完成程序的主要功能。

-用户自定义函数。

这个程序是一个音频信号采集、处理输出的程序。

程序的主循环中调用自定义的函数read_signals来获得音频数据并存入输入缓存inp_buffer数组；

再调用自定义函数write_buffer来处理音频数据并存入输出缓存；

output_signals将输出缓冲区的数据送输出设备；

最后调用标准C的显示信息的函数printf显示进度提示信息。

整个系统可以完成将输入的音频数据扩大volume倍后再输出的功能。

read_signals（）子程序中首先应有从外接AD设备获得音频数据的程序设计，但此例中由于未采用实际AD设备，就未写相应控制程序。

此例打算用读文件的方式获得数据，模拟代替实际的AD输入信号数据。

write_buffer（）子程序中首先将输入缓冲区的数据进行放大处理，即乘以系数volume，然后放入输出缓冲区。

output_signals（）函数完成将处理后的设备输出的功能，由于此例未具体操作硬件输出设备，所以函数中未写具体操作语句。

双击工程管理窗中的“volume.h”文件，打开此文件显示，可以看到其中有主程序中要用到的一些宏定义如“BUF_SIZE”等。

volume.cmd文件定义程序所放置的位置，此例中描述了CSDSPVC5509A评估板的存储器资源，指定了程序和数据在内存中的位置。

它首先将CSDSPVC5509A评估板的可用存储器分为五个部分，每个区给定起始地址和长度（区域地址空间不允许重叠）；

然后指定经编译器编译后产生的各模块放到哪个区。

这些区域需要根据评估板硬件的具体情况来确定。

（3）编辑修改源文件及编译程序：

打开“volume.c”，找到“main（）”主函数，将语句“input=inp_buffer;

”最后的分号去掉，这样程序中就出现了一个语法错误；

重新编译连接工程，可以发现编译信息窗口出现发现错误的提示；

双击红色错误提示，CCS自动转到程序中出错的地方；

将语句修改正确（将语句末尾的分号加上）；

重新编译；

注意，重新编译时修改过的文件被CCS自动保存。

（4）修改工程文件的设置：

图7BuildOptions对话框

通过以上设置操作，重新编译后，程序中的用户堆栈的尺寸被设置成1024个字。

5、基本调试功能：

（1）下载程序：

执行FileLoadProgram,在随后打开的对话框中选择刚刚建立的C:

\ti\myprojects\UseCCS\Debug\volume.out文件。

（2）设置软件调试断点：

在项目浏览窗口中，双击volume.c激活这个文件，移动光标到main（）行上，单击鼠标右键选择ToggleBreakpoint或按F9设置断点（另外，双击此行左边的灰色控制条也可以设置或删除断点标记）。

（3）利用断点调试程序：

选择DebugRun或按F5运行程序，程序会自动停在main（）函数上。

①按F10执行到write_buffer（）函数。

②再按F8，程序将转到write_buffer函数中运行。

③此时，为了返回主函数，按shift-F7完成write_buffer函数的执行。

④再次执行到write_buffer一行，按F10执行程序，对比与F8执行的不同。

提示：

在执行C语言的程序时，为了快速的运行到主函数调试自己的代码，可以使用DebugGomain命令，上述实验中的使用的是较为繁琐的一种方法。

6、使用观察窗口：

（1）执行ViewWatchWindow打开观察窗口。

（2）在volume.c中，用鼠标双击一个变量（比如num），再单击鼠标右键，选择“QuickWatch”，CCS将打开QuickWatch窗口并显示选中的变量。

（3）在volume.c中，选中变量num，单击鼠标右键，选择“AddtoWatchWindow”，CCS将把变量添加到观察窗口并显示选中的变量值。

（4）在观察窗口中双击变量，则可以在这个窗口中改变变量的值。

（5）把str变量加到观察窗口中，点击变量左边的”+”，观察窗口可以展开结构变量，并且显示结构变量的每个元素的值。

（6）把str变量加到观察窗口中；

执行程序进入write_buffer函数，此时num变量超出了作用范围，可以利用CallStack窗口察看在其他函数中的变量：

①选择菜单ViewCallStack打开堆栈窗口。

②双击堆栈窗口的main（）选项,此时可以察看num变量的值。

7、文件输入/输出：

下面介绍如何从PC机上加载数据到DSP上。

用于利用已知的数据流测试算法。

在完成下面的操作以前，先介绍CodeComposerStudio的Probe（探针）断点，这种断点允许用户在指定位置提取/注入数据。

Probe断点可以设置在程序的任何位置，当程序运行到Probe断点时，与Probe断点相关的事件将会被触发，当事件结束后，程序会继续执行。

在这一节里，Probe断点触发的事件是：

将PC机存储的数据文件中的一段数据加载到DSP的缓冲区中。

（1）在真实的系统中，read_signals函数用于读取A/D模块的数据并放到DSP缓冲区中。

在这里，代替A/D模块完成这个工作的是Probe断点。

当执行到函数read_signals时，Probe断点完成这个工作。

①在程序行read_signals（input）上单击鼠标右键，选择“Togglebreakpoint”，设置软件断点。

②再在同一行上单击鼠标右键，选择“ToggleProbePoint”，设置Probe断点。

（2）执行以下操作：

图8设置探点

此时，已经配置好了Probe断点和与之关联的事件。

进一步的结果在下面实验中显示。

8、图形功能简介：

下面我们使用CCS的图形功能检验上一节的结果。

首先进行下面设置操作：

-在弹出的图形窗口中单击鼠标右键，选择“ClearDisplay”。

-按F12运行程序。

观察Input窗口的内容。

-退出CCS。

五、实验报告要求

1、实验报告中不能和实验内容中的文字雷同，用自己的话描述；

2、总结CCS软件应用的体会；

3、画图说明Input和Output的图形为什么看到的不同，和断点有关吗？

4、画出CCS的结果波形。

六、思考题

1、报告中阐述软件仿真和硬件仿真的区别、工作过程等；

2、阐述配置和启动CCS的几个重要过程；

3、阐述探点的使用过程；

4、看到的波形是连续的，则程序中的数据是模拟信号吗？

七、注意事项

1、自己建立的工程和文件不要放置在C或D盘的目录下；

2、运行CCS前，必须先配置SetupCCS；

3、在观察波形的时候，注意变量地址的引用：

&

；

4、加探点的时候须小心，确保探点设置成功。

实验二混合编程设计

1、在了解纯C语言程序工程和汇编语言程序工程结构的基础上，学习在C工程中加入汇编编程的混合编程方法；

2、了解混合编程的注意事项；

3、掌握混合编程的调试方法。

三、实验内容

1、启动CCS，配置为软件仿真工作环境。

2、运行CCS，建立一个工程，取名exp3a，并保存到c:

\ti\myprojects\exp3a\目录下。

3、编辑如下C文件，取名exp3a.c并保存到c:

/*Assemblyroutine*/

externintsum（int*）;

/*definex[]、sasglobalarray*/

intx[2]={0x1234,0x4321};

ints;

main（）

{

s=sum（x）;

}

4、编辑如下汇编文件，取名exp3a_sum.asm并保存到c:

\ti\myprojects\exp3a\目录。

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

*exp3a_sum.asmSUMsubroutine

*calledbyexp3a.c

*Input:

Arraypointer

*Output:

ReturnsumresultinT0

.global_sum

_sum

MOV*AR0+,AC0；

AC0=x[1]

ADD*AR0+,AC0；

AC0=x[1]+x[2]

MOVAC0,T0

RET；

ReturnT0

.end

5、编辑如下链接命令文件，取名link.cmd并保存到c:

MEMORY

{

DARAM:

o=0x100,l=0x7f00

VECT:

o=0x8000,l=0x100

DARAM2:

o=0x8100,l=0x7f00

SARAM:

o=0x10000,l=0x30000

SDRAM:

o=0x40000,l=0x3e0000

}

SECTIONS

.text:

{}>

DARAM

.vectors:

VECT

.trcinit:

.gblinit:

frt:

.cinit:

.pinit:

.sysinit:

.bss:

DARAM2

.far:

.const:

.switch:

.sysmem:

.cio:

.MEM$obj:

.sysheap:

.sysstack:

.stack:

}

6、选择Project-Options-Linker-Library标签，添加实时支持库rts55.lib。

7、编译并链接工程，下载exp3a.out，并选择Go-Main命令。

8、观察并记录CPU寄存器窗口中AC0、AR0、T0的值，观察memory中s和x的内容，并记录s的值。

9、重新单步执行C代码和汇编代码，观察C编译器产生的汇编代码exp3a.asm，注意汇编程序的返回值是如何被传递到C调用程序的。

四、实验报告要求

1、记录实验内容中要求的观察结果；

2、简述C和汇编混合编程中的参数是如何传递的；

3、若将exp3a中的s定义放入main（）函数中，应到哪个位置观看其内容？

为什么？

4、对本次实验作出小结。

五、思考题

使用混合编程法完成计算

六、注意事项

1、汇编程序在被C语言程序调用时的文件命名要求。

2、混合编程的接口考虑。

实验三FIR滤波器设计

1、熟悉FIR滤波器工作原理及其编程。

2、熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。

1、有限冲击响应数字滤波器的基础理论（请参考相关书籍）。

2、模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。

3、数字滤波器系数的确定方法。

4、根据要求设计低通FIR滤波器。

要求：

通带边缘频率10kHz，阻带边缘频率22kHz，阻带衰减75dB，采样频率50kHz。

设计：

（1）过渡带宽度=阻带边缘频率-通带边缘频率=22-10=12kHz

（2）采样频率：

f1=通带边缘频率+（过渡带宽度）/2=10000+12000/2=16kHz

Ω1=2πf1/fs=0.64π

（3）理想低通滤波器脉冲响应：

h1[n]=sin（nΩ1）/n/π=sin（0.64πn）/n/π

（4）根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为：

N=5.98fs/过渡带宽度=5.98*50/12=24.9

（5）选择N=25，窗函数为：

w[n]=0.42+0.5cos（2πn/24）+0.8cos（4πn/24）

（6）滤波器脉冲响应为：

h[n]=h1[n]w[n]|n|≤12

h[n]=0|n|＞12

（7）根据上面计算，各式计算出h[n]，然后将脉冲响应值移位为因果序列。

（8）完成的滤波器的差分方程为：

y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]-0.002x[n-4]+0.01x[n-5]-0.009x[n-6]-0.018x[n-7]-0.049x[n-8]-0.02x[n-9]+0.11x[n-10]+0.28x[n-11]+0.64x[n-12]+0.28x[n-13]-0.11x[n-14]-0.02x[n-15]+0.049x[n-16]-0.018x[n-17]-0.009x[n-18]+0.01x[n-19]-0.002x[n-20]-0.002x[n-21]+0.001x[n-22]

5、程序流程图：

参数选取：

实验程序采用64阶滤波参数，低通滤波，汉明窗（HammingWindow）函数，截止频率为2400Hz，采样频率为48000Hz，增益40dB。

四、实验步骤

1、实验准备：

-设置软件仿真模式，

-启动CCS，选择菜单Debug→ResetCPU。

2、打开工程，c:

\ti\myprojects\FIR55\Fir.pjt。

3、编译并下载程序。

4、设置断点：

在有注释“breakpoint”的语句设置软件断点。

5、打开观察窗口，观察滤波效果显示：

*选择菜单View->

Graph->

Time/Frequency…，进行如下设置：

（1）选择“Debug”菜单的“Animate”项，或按F12键运行程序。

（2）观察窗口中各波形的时域波形。

（3）将各观察窗口参数中“DisplayType”项分别改成“FFTMagnitude”。

（4）观察窗口中各波形的频域波形。

（5）理解滤波效果。

6、退出CCS：

1、报告中的内容阐述不得和上述内容雷同；

2、画出FIR滤波算法的流程图；

3、给出滤波算法的主观效果评价。

1、自己编写FIR滤波算法如何？

2、dsplib中的FIR用到了哪些优化技术？

3、FIR滤波效果明显吗？

还有没有效果更好的算法？

请举例。

实验四定时器使用实验

1、通过实验掌握和熟悉VC5509A的定时器的工作原理；

2、掌握VC5509A定时器的控制方法、寄存器的配置；

3、掌握VC5509A的中断结构和对中断的处理流程；

4、学会C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程；

5、掌握实验箱的工作配置过程、仿真器的连接和配置等。

计算机；

DSP硬件仿真器；

CS-DSP5509A实验开发系统。

在做实验之前，需要接通该实验所需的硬件电路，先连接仿真器，再给核心板供电，

然后打开实验箱的电源开关，实验中不要再按复位键，以免实验由于DSP复位而失败。

1、通用定时器介绍及其控制方法（详见spru595b.pdf）：

TMS320VC5509A内部有两个20位通用定时器（GP），每个通用定时器包括：

（1）一个16位的减计数的计数器TIM；

（2）一个16位的定时器周期寄存器PRD；

（3）一个16位的定时器控制寄存器TCR；

（4）一个16位的定时器预定标寄存器PRSC；

PRSC寄存器说明：

PSC:

4位的预定标值,与TIM共同组成20位的定时计数器.

TDDR:

预定标周期寄存器（在需要时重装入PSC的值）

TCR寄存器说明（详见spru595b.pdf）

2、中断响应过程（详见spru595b.pdf）：

外设事件要引起CPU中断，必须保证：

IER中相应使能位被使能，IFR相应中断也被

使能。

在软件中，当设置好相应中断标志后，开中断，进入等待中断发生的状态；

外设（如定时器）中断发生时，首先跳转到相应中断高级的服务程序中（如：

定时器1会引起TINT中断），程序在进行服务操作之后，应将本外设的中断标志位清除以便能继续中断，然后返回。

3、中断