DSP硬件指导书.docx
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DSP硬件指导书
DSP硬件技术实验指导书
（第一版）
编写
目录
基础性实验
实验一数据存储实验3
实验二定点数算术运算实验8
提高性实验
实验三定时中断实验16
实验四BSP串口实验24
实验五IIR数字滤波器45
设计性实验
实验六基于DSP的频率可调正弦信号发生器的设计51
实验七基于DSP的调幅信号解调过程的实现52
附录：
53
实验一数据存储实验
实验性质：
基础性实验
实验验目的:
（1）熟悉ＤＳＰ系统的组成结构。
（2）熟悉CCS环境下DSP程序的开发流程，练习常用的调试和观察方法。
（2）熟悉常用的数据存储和重复指令。
（3）熟悉汇编程序段结构，掌握段定义及初始化常数伪指令。
（4）掌握链接文件的编写及构成。
实验要求：
（一）基本任务
1.编写汇编程序实现数组a[20]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19}，x[20]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}的初始化，并将数据存储器中的数组x[20]复制到数组y[20],将数据存储器中的a[20]写入到程序存储器PROM（2000h～2013h），再将程序存储器PROM的20个数据存入数据存储器DATA（0200h~0213h）.
2.在CCS环境下调试、观察该程序，观察内容如下：
（1）观察数据段已初始化数据
（2）观察数组a、x、y
（3）观察程序存储器PROM
（4）观察数据存储器DATA
3.修改程序将PROM地址范围改为2010H起始
4.修改程序将DATA地址范围改为0210H起始
（二）设计提高
1.解释该程序中LOOPP循环体的功能，修改程序将LOOPP循环体的功能用块传送方式实现。
（三）思考总结
1．总结数据传送指令MVPD、MVDD、WRITA、READA各自的功能，并思考在本
程序中是否可以互换。
2．总结该程序的存储空间配置和使用情况。
实验设备：
计算机，CCS2.0版软件，DSP仿真器，实验箱。
实验内容：
１．连接DSP开发系统，启动CCS软件
（1）系统连接
进行DSP实验之前，先必须连接好仿真器、实验箱及计算机，连接方法如图1-1所示：
图1-1DSP系统连接图
（2）在硬件安装完成后，确认安装正确、各实验部件及电源连接正常后，接通电源，
启动CCS，若系统连接正常，则出现画面如图1-2
图1-2CCS正常启动界面
若出现画面如图1-3
图1-2CCS非正常启动界面
表示系统连接不正常。
仿真器的连接、JTAG接口或CCS相关设置存在问题，需要掉电检查仿真器的连接、JTAG接口连接，或检查CCS相关设置是否正确。
2．创建一个新工程
在CCS环境中点击Project-New，弹出工程创建窗口，如图1-4所示
图1-4建立工程界面
在Project一栏中键入工程名mymove，在location一栏选择工程所在位置D:
\programFiles\myprojects\myove，然后单击“完成”按钮，CCS将在指定目录下创建一个名为mymove.pjt的工程。
3.建立汇编程序
在CCS环境中点击File-New-Sourcefile菜单命令，打开一个空白文档，将汇编程序录入，单击File-Save菜单命令，出现如图1-5所示保存窗口
图1-5新建汇编程序界面
选择D:
\programFiles\myprojects\myove子目录，在文件名一栏输入mymove，并选择保存类型为AssemblySourceFiles（*.asm），单击“保存”按钮，汇编程序存盘。
参考汇编程序
.mmregs
.def_c_int00
.data
TBL:
.word0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19
.word1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1
PROM.usect"PROM",20
.bssa,20
.bssx,20
.bssy,20
DATA.usect"DATA",20
.text
_c_int00
bstart
nop
nop
start:
STM#a,AR1;a[20]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,;11,12,13,14,15,16,17,18,19}
RPT#39;x[20]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1;1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}
MVPDTBL,*AR1+
STM#x,AR2;将数据存储器中的数组x[20]复制到数组y[20]STM#y,AR3
STM#y,AR3
RPT#19
MVDD*AR2+,*AR3+
STM#a,AR1;将数据存储器中的a[20]写入到程序存储器PROM
LD#PROM,A
STM#19,AR3
LOOPP:
WRITA*AR1+
ADD#1,A,A
BANZLOOPP,*AR3-
LD#PROM-1,A;读程序存储器PROM中20个数据存入数据存储器DATA
STM#DATA,AR1
ST#19,BRC
RPTBLOOP2
ADD#1,A,A
LOOP2:
READA*AR1+
WAIT:
NOP
BWAIT
4.建立链接文件
在CCS环境中点击File-New-Sourcefile菜单命令，打开一个空白文档，将汇编程序录入，单击File-Save菜单命令，出现如图1-5所示保存窗口，选择D:
\programFiles\myprojects\myove子目录，在文件名一栏输入mymove，并选择保存类型为TIcommandLanguageFiles（*.cmd），单击“保存”按钮，链接程序存盘。
参考链接文件：
MEMORY
{PAGE0:
RAM:
origin=1000h,length=800h
RAM1:
origin=2000h,length=300h
PAGE1:
DARAM1:
origin=0100h,length=100h
DARAM2:
origin=0200h,length=100h
}
SECTIONS
{
.data:
>RAMPAGE0
.text:
>RAMPAGE0
PROM:
>RAM1PAGE0
.bss:
>DARAM1PAGE1
DATA:
>DARAM2PAGE1
5.将有关文件添加到工程中
点击Project-AddFilestoProject菜单命令，选择文件mymove.asm,双击打开，将mymove.asm添加到工程。
同理，将mymove.cmd添加到工程中。
6.汇编、编译和链接产生.out文件
选择Project/RebuildAll.或工具条中的相应按钮，注意在监视窗口显示的汇编、编译和链接相关信息。
如果没有错误，将产生mymove.out文件，如果有错，在监视窗口中以红色字体显示出相关信息，用鼠标双击该行，光标调至该行，修改程序后，重新汇编、链接。
7.加载并运行.out文件
选择File--LoadProgram，选择mymove.out，将运行文件加载到DSP中，点击Debug-Run命令运行程序，若需单步执行程序则点击Debug-setpinto，若需设置断点进行调试，则将光标移至准备设置断点的一行，按下图标，再点击Debug-Run命令。
8观察运行结果
由.asm和.cmd文件可以确定数组a、x、y、DATA、PROM放置的位置，例如数组a放置在数据空间0100h开始的单元中，点击View-Momory菜单命令，出现如图1-6所示选项窗口
图1-6察看内存界面
按照要求修改其中的address和Page值即可观察到相应结果。
9.修改cmd文件，PROM地址范围改为2010H起始，DATA地址范围改为0210H起始，重新汇编、编译和链接、下载、运行，观察相应结果。
10.阅读理解参考程序，并自行设计块传送程序实现LOOPP循环体功能。
11.思考总结本程序中所用数据传送指令的功能以及存储器的配置情况。
实验报告
1.简述实验目的和要求
2.实验结果及分析
●实验源程序清单：
要求可读性好，必要时须加注释（如变量注释等）。
●实验结果：
给出CCS中的调试结果，并总结实验过程中出现问题和解决过程。
●简要总结思考题
实验二定点数算术运算实验
实验性质：
基础性实验
实验验目的:
（1）熟悉CCS环境下DSP程序的开发流程，练习常用的调试和观察方法。
（2）熟悉定点DSP数的表示方法及算数运算规则。
（3）掌握定点DSP算术运算指令和编程技巧。
实验原理：
1.数据的定标
定点DSP芯片的数值表示是基于2的补码表示形式，C54x是16位定点DSP，DSP
中的加法器、乘法器都是按无符号整数来运算的，如何处理小数呢？
实际上，小数点的位置是一种“假想”，是由程序员来确定的，通过设定小数点在16位数中的不同位置，就可以表示不同大小和不同精度的小数，这就是数的定标，数的定标有S表示法和Q表示法。
Q表示法中用一个符号位、Q个小数位和15-Q个整数位来表示一个数。
例如00000011.10100000表示的数值为3.625,这是Q8格式（用8表示小数位数），它表示数的范围为：
-128~+127.996，Q8定点数的小数精度为1/256=0.004。
同样，一个16位数，采用的Q值不同（即小数点位置不同），表示的数就不同，Q值越大，数值范围越小，精度越高，反之，Q越小，数值范围越大，精度越低。
定点数和浮点数的转换关系如下：
浮点数（x）转换为定点数（xq）：
xq＝（int）（x*2q）
定点数（xq）转换为浮点数（x）：
x＝（float）（x*2－q）
除特殊情况下（如动态范围和精度要求）需要混合表示法外，通常用Q15格式表示小数，以Q0格式表示整数。
（1）Q0格式
当一个16位数表示整数时，最低位（D0）表示20，D1位表示21，次高位（D14）
表示214，最高位（D15）为符号位，0表示正数，1表示负数。
Q0表示的数值范围为-32768~32767，精度为1。
（2）Q15格式
当需要表示定点小数时，若小数的位置始终在最高位后，而最高位（D15）表示符号位为Q15格式。
当一个16位数表示纯小数时，次高位（D14）表示2-1，然后是2-2，最低位（D0）表示2-15。
Q15表示的数值范围为-1~0.9999695，精度为2-15。
将一个小数用Q15格式表示的方法是用215，再将其十进制整数部分转换成十六进制数，就得该小数的补码表示了，如图2-1所示。
图2-1DSP定点运算中小数的表示
在汇编语言中不能直接写入十进制小数，如果要定义一个系数0.707，可以写成：
.word32768*707/1000
2.16位定点加法和减法
C54X中提供了多条用于加法的指令，如ADD，ADDC，ADDM和ADDS。
其中，ADDS用于无符号数的加法，ADDC用于带进位的加法运算（如32位扩展精度加法），而ADDM专用于立即数的加法。
ADD用于有符号数加法，寻址方式很多。
C54X中提供了多条用于减法法的指令，如SUB、SUBB、SUBC和SUBS。
其中，SUBS用于无符号数的减法运算，SUBB用于带进位的减法（如32位扩展精度减法）。
而SUBC为条件减法指令，SUB与ADD一样，有多种寻址方式。
本实验中采用ADD和SUB指令来完成加减运算的。
指令的详细使用说明请参考《TMS320C54xDSPReferenceSet,》。
注意，在加法和减法运算中，必须保证两个操作数定标相同，整数加减运算和相同定标的小数加减运算是一样的。
3.16位定点整数乘法
在C54X中提供了大量的乘法运算指令，其结果都是32位，放在累加器A或B中。
乘数在C54X的乘法指令中很灵活，可以是T寄存器、立即数、存储单元和累加器A或B的高16位。
MPY是有符号乘法指令，MPYU是无符号乘法指令，C54X中一般对数据的处理都是有符号的，本实验中，我们使用下列代码来说明整数乘法运算：
RSBXFRCT；清FRCT标志，准备整数乘
LDtemp1,T；将变量temp1装入T寄存器
MPYtemp2，A；完成temp1*temp2，结果放入T寄存器（32位）
例如，当temp1=1234H（十进制的4660），temp2=9876H（十进制的-26506），乘法的结果在累加器A中为0F8A343F8H（十进制的-123517960）。
这是一个32位的结果，需要两个内存单元存放结果：
STHA，mpy_I_H;将结果高16位存入变量mpy_I_H中
STLA，mpy_I_L;将结果低16位存入变量mpy_I_L中
当temp1=10H（十进制的16），temp2=05H（十进制的5），乘法结果在累加器A中为50H（十进制80），对于这种情况，仅需要保存低16位即可；
STLA，mpy_I_L
4.16位定点小数乘法
在C54X中，小数的乘法与整数的乘法基本一样，只是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高位的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。
C54X中提供了一个状态位FRCT，将其设置为1时，系统自动将乘积结果左移一位。
对于整数乘法不需要左移，因此，乘法前要将FRCT清零。
两个16位小数相乘后结果为32位，如果精度允许的话，可以只存高16位，将低16位丢弃，这样仍可得到16位结果。
本实验中，我们用下列代码实现小数乘法：
SSBXFRCT；FRCT=1，准备小数乘法
LDtemp1，16，A；将变量temp1装入累加器A的高16位
MPYAtemp2；完成temp2乘累加器A的高16位，结果在B中，同时将temp2
装入T寄存器
STHB，mpy_f；将乘积结果的高16位存入变量mpy_f
有时为了提高精度，可以使用RND或MPYR指令对低16位做四舍五入的处理。
5.16位定点除法
在C54C中没有专门提供除法指令，一般有两种方法来完成除法。
一种是乘法来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。
这种方法对于除以常数特别适用，另一种方法是使用SUBC指令，加上重复指令RPT#15，通过16次条件减法完成无符号除法运算，再通过修正符号位实现有符号除法，详细代码如下：
LDtemp1,T;将被除数装入T寄存器
MPYtemp2,A；除数与被除数相乘，结果放入累加器A
LDtemp2,B；将除数temp2装入累加器B的低16位
ABSB；求绝对值
STLB,temp2；将累加器B的低16位存回temp2
LDtemp1,B;将被除数temp1装入累加器B的低16位
ABSB；求绝对值
RPT#15；重复SUBC指令16次
SUBCtemp2,B；使用SUBC指令完成除法运算
BCDdiv_end,agt；判断除数与被除数是否同号
STLB,quot_i；将商存入变量quot_i
STHB,remain_i；将余数存入变量remain_i
XORB；商为负，将B清零
SUBquot_i,B；将商反号
STLB,quot_i；存回变量
div_end:
6.16位定点小数除法
在C54X中实现16位的小数除法与前面的整数除法基本一致，也是使用循环的SUBC指令来完成。
但有两点需要注意：
第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数。
这与整数除法正好相反。
所以在执行SUBC指令前，应将被除数装入累加器A或B的高16位而不是低16位，其结果的格式与整数除法一样累加器A或B的高16位为余数，低16位为商。
第二，与小数乘法一样，应考虑符号位对结果小数的影响，所以应对商右移一位，得到正确的有符号数。
实验要求
（一）基本任务
1．阅读、理解、运行参考程序，观察结果，说明程序功能
参考汇编程序：
.mmregs
.global_c_int00
VAL1.set012h;18
VAL2.set034h;52
VAL3.set04000h;0.5
VAL4.set02000h;0.25（fraction）&8192（integer）
VAL5.set04ab8h;0.58374
VAL6.set0ffeeh;-18
VAL7.set0b548h;-0.58374
.bsstemp,1;addressof0x080
.bsstemp1,1;addressof0x081
.bsstemp2,1;addressof0x082
.bsstemp3,1;addressof0x083
.bsstemp4,1;addressof0x084
;resultregister
.bssadd_result,1;addressof0x085
.bsssub_result,1;addressof0x086
.bssmpy_i_h,1;addressof0x087
.bssmpy_i_l,1;addressof0x088
.bssmpy_f,1;addressof0x089
.bssquot_i,1;addressof0x08a
.bssremain_i,1;addressof0x08b
.bssquot_f,1;addressof0x08c
.text
_c_int00:
ld#temp,DP;loadDPoftemp1
st#VAL1,temp1
st#VAL2,temp2;inittemp1&temp2,18+52=70（0x46）
;--------testADD---------------------------
ldtemp1,a;loadtemp1->a
addtemp2,a;a+temp2->a
stla,add_result;savea（low16bits）->add_result
nop;setbreakpoint
st#VAL6,temp3
st#VAL1,temp4;inittemp3&temp4,（-18）-18=-36（0x0ffdc）
;--------testSUB---------------------------
stm#temp3,ar2;addressoftemp3->ar2
stm#temp4,ar3;addressoftemp4->ar3
sub*ar2+,*ar3,b;（temp3<<16）-（temp4<<16）->b,ar2++
sthb,sub_result;resultinsub_result
nop;setbreakpoint
st#VAL1,temp1
st#VAL2,temp2;inittemp1&temp2,18*52=936（0x3a8）
;--------testMPY（integer）-----------------
rsbxFRCT;prepareforintegermpy
ldtemp1,T;temp1->T
mpytemp2,a;temp1*temp2->A（resultis32bit）
stha,mpy_i_h;thehigh16bitinmpy_i_h
stla,mpy_i_l;thelow16bitinmpy_i_l
nop;setbreakpoint
st#VAL3,temp3
st#VAL7,temp4;inittemp3&temp4,0.5*（-0.58374）=-0.29187（0x0daa4）
;--------testMPY（fraction）----------------
ssbxFRCT;prepareforfractionmpy
ldtemp3,16,a;loadtemp3intoA（high16bits）
mpyatemp4;temp3*temp4->B,andtemp4->T
sthb,mpy_f;resultinmpy_f
nop;setbreakpoint
st#VAL2,temp1
st#VAL6,temp2;inittemp1&temp2,52/-18=-2（0xfffe）mod16（0x10）
;--------testDIV（integer）-----------------
ldtemp1,T;loadtemp1->T
mpytemp2,A;temp1*temp2->A
ldtemp2,B;loadtemp2->B（low16bits）
absB;|B|->B
stlB,temp2;saveBlow16bits->temp2
ldtemp1,B;loadtemp1->B（low16bits）
absB;|B|->B
rpt#15;repeatSUBC16times
subctemp2,b;useSUBCdonediv
bcdidiv_end,agt;delayjump,runthefollowingtwoinstruction,then
;ifA>0，thenjumptolabelidiv_end，enddiv
stlB,quot_i;savelow16bitsofB->quot_i--->quotient
sthB,remain_i;savehigh16bitsofB->remain_i--->remainder
xorB;ifresultifnegative,then0->B
subquot_i,B;putminustoquotient
stlB,quot_i;savelow16bitsofB->quot_i--->quotient
idiv_end:
nop;setbreakpoint
st#VAL3,temp1
st#VAL5,temp2;inittemp1
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