DSP原理与应用实验指导书.docx
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DSP原理与应用实验指导书
DSP原理与应用
实验指导书
胡鸿志编写
桂林电子科技大学
2009年9月
实验一CCS及实验箱使用入门
【实验目的】
熟悉DSP集成开发环境CCS，熟悉CCS中工程管理和程序编辑、汇编和链接的过程。
熟悉SEED-DTK系列DSP实验平台，掌握CCS中源文件管理、编辑和调试的方法。
【实验要求】
掌握CCS环境下软件工作及编译方法。
了解SEED-DTK实验平台的基本组成，熟悉SEED-DEC5416实验环境。
【实验内容】
1、利用SEED-DTK实验箱来完成工程管理，以及源文件管理、编译、汇编、链接和调试。
（1）安装、配置SEED-XDSUSB2.0仿真器。
（2）建立DSP工程
（3）建立DSP源文件
（4）学习使用CCS的调试工具
2、在CCS下开发DSP软件项目需要先建立一个工程文件，扩展名缺省为*.pjt，所有关于项目的信息都会存储在这个工程文件中；若用C语言开发，需要使用Project→AddFilestoProject…命令将C语言的标准支持库rts.lib或rts_ext.lib添加到工程文件中。
此外，还需要将链接器命令文件*.cmd添加到工程文件中。
执行Project→RebuildAll命令，对工程进行编译、汇编和链接，在Output窗口中将显示相关信息。
目标文件*.out生成成功后，执行菜单命令File→LoadProgram，选择*.out文件并打开，将生成的可执行程序加载到DSP中，CCS将自动打开一个“反汇编”窗口，显示加载程序的反汇编指令。
执行菜单命令Debug→Run运行程序。
【实验步骤】
1、将DSP仿真器与计算机连接好；
2、将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC54xx单元的J1连接；
3、启动计算机后，打开SEED-DTK实验箱的电源。
观察SEED-DTK-101单元的+5V、+3.3V、+15V和-15V的电源指示灯，以及SEED-DEC54xx的D1以及SEED-DSK2812的D2是否均亮；若有不亮，断开电源，检查电源。
4、配置SEED-XDSUSB2.0仿真器。
5、进入CCS环境。
6、创建一个工程，添加附录汇编源文件TestXF.asm和链接器命令文件TestXF.cmd。
7、编译并调试，相关命令如下：
●设置断点
将光标放在需要设置断点的程序前，执行Debug→Breakpoints设置断点。
●复位
Debug→ResetCPU，复位DSP目标系统，初始化所有的寄存器，终止程序的执行。
Debug→Restart，将PC值恢复到程序的入口，该命令不开始程序的执行。
Debug→Gomain，将程序运行到主程序的入口地址处暂停。
●程序的执行
Debug→Run，从当前程序计数器（PC）执行程序，碰到断点时暂停。
Debug→Halt，终止程序执行。
Debug→Animate，动画运行程序。
Debug→Runfree，从当前程序计数器（PC）执行程序，忽略所有的断点。
Debug→RuntoCursor，程序执行到光标处。
●单步执行操作
Debug→StepInto，单步执行。
如果运行到调用函数处，将跳入到函数中单步执行。
Debug→StepOver，单步执行。
为了保护处理器的流水线操作，该指令后的若干条延迟指令或调用指令将同时被执行。
如果运行到函数调用处，将直接执行完整的函数功能，而不跳入函数内部单步执行。
Debug→StepOut，调处函数或子程序执行。
●内存、寄存器与变量操作
View→WatchWindow，检查和编辑C语言表达式和变量的值。
View→Registers→CPURegisters，显示DSP的CPU寄存器中的值。
View→Memory，显示指定的存储器中的内容。
8、执行File→Workspace→SaveWorkspace，保存调试环境。
【附录】
附录ATestXF.asm
.mmregs;预定义的寄存器
.defCodeStart;定义程序入口标记
.text;程序区
CodeStart:
SSBXXF;XF置1
RPT#999;重复执行1000次空指令产生延时
NOP
RSBXXF;XF清0
RPT#999;重复执行1000次空指令产生延时
NOP
BCodeStart;跳转到程序开始循环执行
.end
附录BTestXF.cmd
-oTestXF.out
-mTestXF.map
-eCodeStart
MEMORY
{
PAGE0:
PRAM:
org=0100h,len=0F00h
}
SECTIONS
{
.text:
>PRAMPAGE0
}
实验二定点除法实验
【实验目的】
熟悉CCS集成开发环境中TMS320C54x汇编程序的编写和调试方法。
掌握’C54x数据格式，以及定点算术运算的基本方法和指令。
【实验要求】
掌握’C54x系列DSP的定点算术运算方法，掌握定点除法的原理及实现。
熟练使用CCS对程序进行调试。
【背景知识】
TMS320C54xDSP中没有提供专门的除法指令实现16位定点整数除法，通常有两种方法可实现除法运算。
一种方法是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；这种方法适用于除以常数。
另一种是使用条件减法指令SUBC，重复16次减法完成除法运算。
使用SUBC指令进行除法运算，惟一限制是两个操作数都必须为正，所以需要先判断结果的符号，方法是将两个操作数相乘，保存累加器A或B的高16位以便判断乘积符号。
然后只做两个正数的除法，最后修正结果的符号。
为了实现两个整数相除，先将被除数装入A或B的低16位，接着重复执行SUBC指令，用除数重复减16次后，除法运算的商在累加器的低16位，余数在高16位。
如果|被除数|<|除数|，则先将被除数装入A或B的高16位，重复减的次数为15次。
TMS320C54xDSP中实现16位的小数除法与整数除法基本一致，也是使用条件减法指令SUBC来实现，但需要注意’C54x中小数的定点表示方法。
【设计任务】
1、编写程序，分别计算
和
的值；
2、编写和调用子程序，计算
的值；
3、定义和调用宏，计算
的值。
【思考题】
为什么当|被除数|<|除数|时，SUBC指令实现定点整数除法重复减的次数为15次，而不是16次？
实验三定时器实验
【实验目的】
通过学习定时器中断的设计方法，熟悉在汇编条件下如何编写中断服务程序，了解串行通信的过程，掌握长时间间隔的定时器的处理，掌握片内外设的设置方法。
【实验要求】
掌握汇编语言的程序结构，正确进行异步串口通信与定时器的设置，能与系统正确通信。
【背景知识】
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。
最常用的中断有定时器中断和外部中断。
本实验采用的是定时器中断。
TMS320C5416中有一个可编程的片上定时器，总共包含三个可由用户设置的寄存器，并可以申请主机的中断。
这三个寄存器分别为TIM（定时设定寄存器）、PRD（定时周期寄存器）、TCR（定时控制寄存器）。
TIM、PRD及TCR均是16位的存储器映射寄存器，TIM的值由PRD来进行装载，并且作减一操作；PRD是用来重装TIM的值的；TCR包含了定时器的控制与状态信息。
定时器的所能定时的长度可通过公式
来计算，T为机器周期。
若需要更长的计时时间，则可以在中断程序中设计一个计数器，直到产生一定次数的定时中断后再执行相应的操作
【设计任务】
1、采用中断方法设计程序，实现方波发生器（占空比为50%），方波周期为4ms。
2、修改程序，实现周期为20s的方波发生器。
【设计步骤】
1、定时器及中断初始化
（1）中断允许寄存器IFR中的定时中断位TINT＝1，清除未处理完的定时中断。
（2）停止定时器运行（TCR中的TSS＝1）
（3）设定时器的定时长度（即加载PRD的值）
（4）允许定时器中断（TSS＝0，TRB＝1）
（5）运行定时器
（6）打开中断
中断屏蔽寄存器IMR中的定时屏蔽位TINT＝1，开放定时中断；状态控制寄存器ST1中的中断标志位INTM＝0，开放全部中断。
2、编写方波发生器源程序注意周期的设定。
【思考题】
方波发生器也可以用延时的方法实现，与延时的方法相比，定时器法有什么优势？
实验四数字I/O实验
【实验目的】
掌握TMS320C541xDSP扩展数字I/O口的方法，了解SEED-DTK的硬件系统。
【实验要求】
通过本实验，了解DSP对I/O口的操作，完成对SEED-DTK实验平台中LED的控制。
【背景知识】
TMS320C541xDSP提供64K字的I/O空间（0000h~0FFFFh）。
I/O空间都在片外，作用是与片外设备连接。
使用PORTR和PORTW两条指令可对I/O空间寻址。
TMS320C5416的I/O空间必须通过外加缓冲器或锁存电路，配合外部I/O读写控制时序构成片外外设的控制电路。
其实现方法一般有两种：
其一为采用锁存器，如75LS273、74LS372之类的集成芯片；另一种是采用CPLD，在其内部做锁存器逻辑。
SEED-DTK实验平台采用CPLD实现。
本实验程序主要是实现将数据往一个I/O端口送，从而显示一种状态，来验证DSP对I/O口地址0x080002送数，通过观察发光二极管的变化，来验证其正确性。
SEED-DTK实验平台中LED控制口地址为0x08002（I/O空间），其说明如表4.1所示。
表4.1LED控制口
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
OUT7
OUT6
OUT5
OUT4
OUT3
OUT2
OUT1
OUT0
注：
向控制位写入’1’时，点亮相对应的LED灯。
【设计任务】
1、编写程序，循环点亮SEED-DTK实验平台上LEDD17~D24；
2、编写和调用子程序，实现各状态之间延时1s。
【思考题】
如何用定时器中断实现延时？
实验五串口通信实验
【实验目的】
了解DSP的MCBSP外设的使用，熟悉MCBSP的设置方法。
【实验要求】
通过本实验，熟悉对MCBSP的各个寄存器的功用与设置方法，掌握DSP对二次寄存的访问。
熟悉串行通信的编程方法，实现主机与DSP之间的串口通信。
【背景知识】
TMS320C54x提供高速、双向、多通道带缓冲串口（MCBSP）。
它是DSP的片上外设资源，它可以与其它的DSP、CODEC和带有SPI接口的器件进行通信。
在TMS320C5416上共有3个MCBSP，主要包括数据通路和控制通路两部分，通过7个引脚与外部器件相连。
对MCBSP的配置主要是通过3个16位寄存器SPCR[1,2]和PCR进行的。
而接收和发送寄存器RCR[1,2]，X[1,2]分别配置接收和发送操作的各种参数。
发送和接收的基本步骤为：
1、MCBSP串行口复位（两种复位方式）
●通过芯片复位端
复位。
当
时，引发的串行口发送器、接收器、采样率发生器复位。
当
芯片复位完成后，串行口仍然处于复位状态，
。
●利用串口控制寄存器的控制位复位。
接收控制寄存器SPCR1中
位可对串口接收器进行复位，发送控制寄存器SPCR2中的
和
位可分别对串口发送器和采样率发生器进行复位。
2、复位完成后，串行口初始化。
初始化的步骤为：
●对串口控制寄存器中的复位位置0，刚复位完毕，可不进行这一步操作。
●按串口复位要求，对MCBSP的寄存器进行编程配置。
●等待两个时钟周期，以保证适当的内部同步。
●按照写DXR的要求，给出数据。
●使串口使能。
●若要求内部帧同步信号，则设定
。
●等待2个时钟周期后，接收器和发送器激活。
【设计任务】
编写程序，实现PC与DSP之间的串口通信。
实验六交通灯实验
【实验目的】
熟练掌握DSP的指令系统，以及TMS320C5416的硬件结构和应用程序设计。
掌握DSP扩展数字I/O口的方法。
【实验要求】
通过本实验，熟悉CCS集成开发环境，熟练掌握TMS320C5416数字I/O口的使用。
【背景知识】
SEED-DTK实验平台中交通灯控制口地址为0x08000（I/O空间），其说明如表6.1所示。
表6.1交通灯控制口
D11
D10
D09
D08
D07
D06
D05
D04
D03
D02
D01
D00
NR
NY
NG
ER
EY
EG
SR
SY
SG
WR
WY
WG
WG：
方向为西的绿灯控制位；WY：
方向为西的黄灯控制位；
WR：
方向为西的红灯控制位；SG：
方向为南的绿灯控制位；
SY：
方向为南的黄灯控制位；SR：
方向为南的红灯控制位；
EG：
方向为东的绿灯控制位；EY：
方向为东的黄灯控制位；
ER：
方向为动的红灯控制位；NG：
方向为北的绿灯控制位；
NY：
方向为北的黄灯控制位；NR：
方向为北的红灯控制位；
注：
当以上各位置’1’时，点亮各位所控制、代表交通灯状态的LED。
【设计任务】
编写程序，在SEED-DTK实验平台上模拟实现交通灯控制。
出师表
两汉：
诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：
愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：
愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。
先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也
。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。
后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。
受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。
今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。
若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
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