DSP时钟设计.docx
《DSP时钟设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP时钟设计.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
DSP时钟设计
时钟设计
绪论
DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP微处理器（芯片）一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）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；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器（芯片）的其他通用功能相对较弱些。
DSP的优点：
对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；
容易实现集成；VLSI
可以分时复用，共享处理器；
方便调整处理器的系数实现自适应滤波；
可实现模拟处理不能实现的功能：
线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；
可用于频率非常低的信号。
1设计任务及目的
1.1设计任务
（1）通过查看书籍，总结以前学过的东西，明确设计时钟的思路
（2）使用芯片设计时钟，使用数码管显示时间，使用键盘修改时间
（3）总结设计过程，对实验结果做出总结
1.2设计目的
（1）通过课程设计，巩固已学过的知识，并在学过的基础上深化已学知识。
（2）通过动手做软件和硬件设计，能够熟练掌握数字信号处理技术，增加对基础知识的消化和理解。
（3）在课程设计的过程中培养讨论探究问题的能力。
2设计原理
2.1电路的设计
2.1.1时钟电路的设计原则
（1）系统中要求多个不同频率的时钟信号时，首选可编程时钟芯片，这样有利于时钟信号的同步;
（2）单一时钟信号时，一般的应用建议选择晶体时钟电路;
（3）多个同频时钟信号时，可选择有源的晶振作为时钟电路;
（4）尽量使用dsp片内的pll，降低片外时钟频率，提高系统的稳定性;
（5）c6000、c5510、c5409a、c5416、c5420、c5421和c5441等dsp片内无振荡电路，不能用晶体时钟电路;
（6）vc5401、vc5402、vc5409和f281x等dsp时钟信号的电平为1.8v，建议采用晶体时钟电路；
2.1.2C5509简介
C5509是一种具有高处理能力和低功耗特性的16位定点DSP芯片，适用于定时器时钟等实时嵌入应用场合。
与其它'C55X芯片一样，'C5509具有高度灵活的可操作性和高速的处理能力。
其性能特点如下：
操作速率可达100MIPS；具有先进的多总线结构，三条16位数据存储器总线和一条程序存储器总线；40位算术逻辑单元（ALU），包括一个40位桶形移位器和两个40位累加器；一个17×17乘法器和一个40位专用加法器，允许16位带/不带符号的乘法；整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度；单周期正规化及指数译码；8个辅助寄存器及一个软件栈，允许使用业界最先进的定点DSPC语言编译器；数据/程序寻址空间为1M×16bit，内置4K×16bitROM和16K×16bitRAM；内置可编程等待状态发生器、锁相环时钟产生器、两个多通道缓冲串口、一个与外部处理器通信的8位并行HPI口、两个16位定时器以及6通道DMA控制器且低功耗。
'C55X系列片上集成有192K存储空间：
64K字程序空间、64K数据空间、64K字I/O空间，它具有23条外部程序地址线，可寻址1M字的外部程序空间，因此增设了额外的存储映射程序技术扩展寄存器XPC，以及6条扩展程序空间寻址指令，整个程序空间分成16页。
同时可寻址64K外部数据空间、64K外部I/O空间。
RAM包括两种类型，一是只可以一次寻址的SARAM，二是可以两次寻址的DARAM。
此外，还有数据存储器0页映射的25个特殊功能寄存器。
与'C55X系列的其它芯片相比，'5509具有高性能、低功耗和低价格等特点。
它采用6级流水线，且当RPT（重复指令）时，一些多周期的指令就变成了单周期的指令；芯片内部RAM和ROM可根据PMST寄存器中的OVLY和DROM位灵活设置。
2.1.3设计时钟时的注意事项
（1）需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路，主要是隔离和滤波；
（2）20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件，稳定度好，20MHz以上的大多是谐波的（如3次谐波、5次谐波等等），稳定度差，因此强烈建议使用低频的器件，毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感，其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件；
（3）时钟信号走线长度尽可能短，线宽尽可能大，与其它印制线间距尽可能大，紧靠器件布局布线，必要时可以走内层，以及用地线包围；
（4）通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求，需要详细参考相关的资料。
2.2模块知识
2.2.1中断和定时器
中断，指的是当某个事件发生时，暂停当前的操作，转向中断服务程序，执行完后再返回继续原来的操作。
这使得DSP能够处理多个任务。
DSP有许多中断源，可以设置中断控制寄存器来确定响应哪些中断而不理会哪些中断。
使用定时器首先要对它初始化，基本步骤如下：
1．关掉中断
2．停止定时器运行。
3．设定时器的定时长度
4．允许定时器中断
5．运行定时器
6．打开中断
定时器实际上可以有20个比特的周期寄存器。
它对CLKOUT信号计数，先将PSC（TCR中的D6-D9位）减1，直到PSC为0，然后用TDDR（TCR中的低4位）重新装入PSC，同时将TIM减1，直到TIM减为0。
这时CPU发出TINT中断，同时在TOUT引脚输出一个脉冲信号，脉冲宽度为CLKOUT一致。
然后用PRD重新装入TIM，重复下去直到系统或定时器复位。
计算公式：
TINT的频率=1/（tc*（TDDR+1）*（PRD+1））,tc为CLKOUT的周期。
定时器初始化步骤：
1．对TCR的TSS位写一以停止定时器
2．装载PRD
3．初始化TCR中的TDDR，并对TCR中的TSS置0,启动定时器
要开放定时中断，必须假定（INTM=1）：
1．对IFR中的TINT写1以清除待决的定时器中断
2．对IMR中的TINT置1,使能定时器中断
3．使能全部中断，INTM置0
在RESET后，TIM和PRD被设置为最大值（FFFFh）。
TCR中的TDDR置0。
定时器启动。
2.2.2LED数码管显示电路
LED数码管是由若干个发光二极管按一定的规律排列而成的，当某个发光二极管导通时，相应的段就会被点亮。
根据内部发光二极管连接方式的不同，LED数码管可以分为共阳极和共阴极两类。
本文采用共阳极显示方式，段码值从0到9依次为：
Ox0C0、OxF9、Ox0A4、Ox0BO、0x99、0x92、0x82、0x0F8、Ox80、0x90。
数码管显示驱动方式可以分为动态（扫描）驱动和静态驱动，以下是三种设计方案：
（1）静态驱动方式
该方式中，各个LED数码管同时显示各自的字符，并维持不变，直到显示下一个字符为止。
这种方式下，每一个数码管要对应一个8位驱动存储器，8个数码管共需64根驱动线，因而需要较多芯片，显示面板面积较大。
（2）采用8根位选线的动态驱动显示
这是将所有数码管相同的段选线并联，各数码管位选线轮流选通，分时多路复用。
这种方案在任一时刻只有一位数码管被选中发光，然后利用人眼的视觉暂留特点实现同时显示的效果。
本显示面板有8个数码管，只需要8个位驱动线和8个段驱动线。
但8位循环显示时，每一位数码管的发光时间只占1/8循环时间，可能导数码管显示闪烁。
（3）采用4位分组动态驱动显示
这是将两个LED数码管共用一根位选线。
这种方案相对于方案2少用一个8位驱动器，每一位发光时间有1/4循环，因而比较容易保证数码管显示不闪烁。
2.2.3用键盘修改时间
用键盘修改时间，有两种方式：
（1）增减方式，。
当键入“1”时，直接秒++，然后判断进位2.当键入“2”时，直接分++，然后判断进位。
（2）数字键直接修改。
当键入“F”时，进入下一级菜单功能；等待当键入数字，将数字写入时判断数字合理性；等待当键入下一个数字，将数字写入分判断数字合理性。
3设计过程
3.1设计过程概述
首先了解5402DSP定时器的工作原理、操作过程、以中断、定时器的原理。
编写定时器初始化程序，在电脑中运行编写的原程序和命令文件。
准确无误后接通硬件设备，使用键盘修改时间，使用数码管显示时间，通过定时中断服务程序刷新数码管。
分析定时器初始化程序中与定时器有关的控制寄存器的设置。
各模块设计过程如下：
3.2设计具体过程
3.2.1中断的初始化
;initinterrupt（中断初始化）
bsetintm
mov#1,@ivpd
mov#1,@ivph
mov#10h,@ier0;ier0.tint0=1
mov#10h,@dbier0
mov#0,@ier1
mov#0ffffh,@ifr0;
mov#0ffffh,@ifr1;
callsdram_init
3.2.2定时器的初始化
;timerinit
mov#pdp_timer0,pdp
mov#04f0h,port（tcr0）;*tcr0=0x04f0;
mov#0h,port（tim0）;*tim0=0;
mov#0ffffh,port（prd0）;*prd0=0x0ffff;
mov#15h,port（prsc0）;*prsc0=15;
mov#0e0h,port（tcr0）;*tcr0=0x00e0;
bclrintm;enableinterupt
bsetAR3LC
amov#led,xar2
mov#6,bk03
amov#led_i,xar3
mov#led_i,bsa23
mov#0,ar3
loop:
NOP
bloop
_Timer0:
mov*ar3+,*ar2;breakpoint
reti
.end
3.2.3数码管显示
unsignedintLEDCode[30]={0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF800,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,0x8e00,0x8c00,0xbf00,0xa700,0xff00,0x4000,0x7900,0x2400,0x3000,0x1900,0x1200,0x0200,0x7800,0x0000,0x1000}
LEDReg=6
SpiaRegs.SPITXBUF=LEDCode[LEDReg]
显示程序循环8次，修改8个LED
for（i=0,i<8,i++）{SpiaRegs.SPITXBUF=LEDCode[LEDReg[i]]
while（SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG!
=1）
{SpiaRegs.SPIRXBUF=SpiaRegs.SPIRXBUF;}
修改显示内容，只要改LEDReg[i]，例：
LEDReg[0]=8；LEDReg[1]=7；
3.2.4用键盘修改时间
键盘的编程：
初始化GPIOB、GPIOE，建立变量KEYIN控制GPIOE输出KEYA；两次读入GPIOB的高8位，如果相同且有0出现则说明有键按下；数据送到KEYIN的低8位；控制GPIOE输出KEYB两次读入GPIOB的高8位，如果相同且有0出现则说明有键按下；数据送到KEYIN的高8位；等待键的释放，完成键的读取
程序如下：
intKeyinvoidKeyscan（void）
{unsignedintkey1R,key2R；
GPBDIR&=0x00FF；
GPEDAT=0xFFF8；
for（i=0;i<100;i++）
{key1R=GPBDAT；}
for（i=0;i<30000;i++）
{
if（key1R!
=GPBDAT）
key1R=0xffff；
GPEDAT=0xFFF9；}
}
for（i=0;i<100;i++）
{key2R=GPBDAT；}
for（i=0;i<30000;i++）
{if（key2R!
=GPBDAT）
key2R=0xffff；
Keyin=key2R&0xff00+key1R/256；
}
intKeyinvoidWaitKeyin（void）
{inttemp；
while（Keyin==0xFFFF）
{Keyscan（）;
temp=Keyin;}
while（Keyin!
=0xFFFF）
{Keyscan（）;}
switch（temp）
{caseK1:
Keyin=1;
break;
caseK2:
Keyin=2;
break;……
caseKf:
Keyin=f;;
break;
default:
Keyin=0x10;break;}
4流程图
图4.1中断服务程序框图
图4.2定时器初始化程序
图4.3用键盘修改时间流程图
图4.4数码管显示时间流程图
5运行结果及分析
软件仿真无误，0个错误，0个警告
以上程序运行无误，完成了时钟设计要求，使用dsp芯片设计时钟；使用数码管显示时间；使用键盘修改时间。
实现了用DSP定时器做时钟的设计,掌握了使用中断服务程序的编程方法。
6总结
通过两周的DSP课程设计，我学到了课本上以外的知识，提高了自己的动手能力，加深了对所学的知识的了解。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才会有更大的运用空间。
在重新翻阅课本和老师的指导之下，也成功的完成了试验，从抽象的理论回到了丰富的实践创造，细致的了解了DSP设计的全过程，我利用此次难得的机会，努力完成实验，严格要求自己，认真学习DSP的基础理论，利用空余时间认真学习一些课本内容以外的相关知识，掌握了一些基本的实践技能。
课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析、解决问题的一个过程，是对我们所学知识及综合能力的一次考察。
随着科学技术日新月异的不断发展，信息技术在不断的变化发展当中，这就要求我们用相应的知识来武装自己，夯实基础，为将来走向工作岗位，贡献社会做好充分的准备。
在这次课程设计中，要感谢老师的细心教导，和同学的帮助，最终我顺利的完成了这次课程设计。
7致谢
本次课程设计的内容是时钟的设计，首先你要感谢沈阳理工大学给我这次实践的机会。
以后这样的实践机会不多，很难得。
感谢实验室人员为我们提供了良好的实验环境，感谢老师的辛勤指导，当我们有疑问时提供给我们思路，而不是给答案，养成我们独立自主，创新思考的能力，在老师的指导下，我不仅顺利的完成课程设计，而且巩固了DSP说学的理论知识，更既有利于以后在这方面的学习与研究，在这里向老师致以真诚的感谢！
8参考文献
[1]逸民梁晓雯等，《基于DSP的现代电子系统设计》，电子工业出版社
[2]刘益成，《TMS320C54XDSP应用程序设计》，北京航空航天大学出版社
[3]郑红，吴冠编著，《TMS320C54XDSP应用系统设计》，北京航空航天大学出版社，2002.5。
[4]彭启琮．《TMS320C540×实用教程》．成都：
电子科技大学出版社，1999
[5]孙宗瀛《TMS320C5xDSP原理设计与应用》清华大学出版社2002
9附录
9.1程序清单
9.1.1时钟设计源程序.asm
.mmregs
.def_c_int00
.refsdram_init;参考外部变量
led.set400001h
tim0.set0x1000;
prd0.set0x1001;
tcr0.set0x1002;
prsc0.set0x1003;
sysr.set0x07fd;
clkmd.set0x1c00;
pdp_timer0.settim0/128
STACK.usect".stack",200h
SYSSTACK.usect".sysstack",200h
.data
led_i.word0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff
.sect".vectors"
rsv:
;resetvector
B_c_int00;branchtoCentrypoint
NOP
.align8
nmi:
.loop8
nop
.endloop
int0:
.loop8
nop
.endloop
int2:
.loop8
nop
.endloop
tint0:
B_Timer0
nop
.align8
.text
_c_int00:
amov#0,xdp
amov#STACK+100h,xsp
amov#STACK+200h,xssp
;initinterrupt（中断初始化）
bsetintm
mov#1,@ivpd
mov#1,@ivph
mov#10h,@ier0;ier0.tint0=1
mov#10h,@dbier0
mov#0,@ier1
mov#0ffffh,@ifr0;
mov#0ffffh,@ifr1;
callsdram_init
;timerinit
mov#pdp_timer0,pdp
mov#04f0h,port（tcr0）;*tcr0=0x04f0;
mov#0h,port（tim0）;*tim0=0;
mov#0ffffh,port（prd0）;*prd0=0x0ffff;
mov#15h,port（prsc0）;*prsc0=15;
mov#0e0h,port（tcr0）;*tcr0=0x00e0;
bclrintm;enableinterupt
bsetAR3LC
amov#led,xar2
mov#6,bk03
amov#led_i,xar3
mov#led_i,bsa23
mov#0,ar3
loop:
NOP
bloop
_Timer0:
mov*ar3+,*ar2;breakpoint
reti
.end
9.1.2数码管源程序.C
ignedintLEDCode[30]={0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF800,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,0x8e00,0x8c00,0xbf00,0xa700,0xff00,0x4000,0x7900,0x2400,0x3000,0x1900,0x1200,0x0200,0x7800,0x0000,0x1000}
LEDReg=6
SpiaRegs.SPITXBUF=LEDCode[LEDReg]
for（i=0,i<8,i++）{SpiaRegs.SPITXBUF=LEDCode[LEDReg[i]]
while（SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG!
=1）
{SpiaRegs.SPIRXBUF=SpiaRegs.SPIRXBUF;}
9.1.3键盘源程序.C
intKeyinvoidKeyscan（void）
{unsignedintkey1R,key2R；
GPBDIR&=0x00FF；
GPEDAT=0xFFF8；
for（i=0;i<100;i++）
{key1R=GPBDAT；}
for（i=0;i<30000;i++）
{
if（key1R!
=GPBDAT）
key1R=0xffff；
GPEDAT=0xFFF9；}
}
for（i=0;i<100;i++）
{key2R=GPBDAT；}
for（i=0;i<30000;i++）
{if（key2R!
=GPBDAT）
key2R=0xffff；
Keyin=key2R&0xff00+key1R/256；
}
intKeyinvoidWaitKeyin（void）
{inttemp；
while（Keyin==0xFFFF）
{Keyscan（）;
temp=Keyin;}
while（Keyin!
=0xFFFF）
{Keyscan（）;}
switch（temp）
{caseK1:
Keyin=1;
break;
caseK2:
Keyin=2;
break;……
caseKf:
Keyin=f;;
break;
default:
Keyin=0x10;break;}
.end
9.1.4命令文件.CMD
-stack200h
-sysstack200h
MEMORY
{PAGE0:
MMR:
origin=0000000h,length=00000c0h
SPRAM:
origin=00000c0h,length=0000040h
VECS:
origin=0000100h,length=0000100h
DARAM0:
origin=0000200h,length=0001E00h
DARAM1:
origin=0002000h,length=0002000h
DARAM2:
origin=0004000h,length=0002000h
DARAM3:
origin=0006000h,length=00020
升级会员 