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1、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1.1 DSP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（Digital Signal Processing，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：在通用的计算机（如PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现；在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；用通用的单片机（如MCS-51、96系列等）实现，

2、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；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；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

3、方法才使数字信号处理的应用打开了新的局面。1.2 DSP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1-1 CPU原理结构程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；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；具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；快速的中断处理和硬件I/O支持；具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；可以并行执行多个操作；支持流

4、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1-2 DSP芯片实物图1-3 DSP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D

5、SP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

6、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

7、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，TMS320F2812 CPU板。2.1工程创建第一步：菜单“FileNewCCS Project（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“ Project Name（项目名称） ”字段中，键入新项目的名称。若选中“Use default location（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

8、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WindowShowViewOther下的C/C+C/C+ Projects）视图中右键单击项目名称，并选择“NewSource File（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、

9、.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“ProjectBuild Active Project（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“CCS Edit”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

10、右击工程选择“Build Project”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“CCS Debug”视图下进行工程的加载（步骤：点击“工具栏RunLoadLoad Program”），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

11、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。3.1 GPIO寄存器DSP2812 GPIO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; / GPIO x Control Register （GPIO0 to 31）/设置采样窗周期T=2*GPXCTRL*Tsysclk；GPxQSEL1; / GPIO x Qualifier Select 1 Register （GPIO0 to 15）（32-47） GPxQSEL2; / GPIO x Qualifier Se

12、lect 2 Register （GPIO16 to 31）（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; / GPIO x Mux 1 Register （GPIO0 to 15）（32-47）（64-79）GPxMUX2; / GPIO x Mux 2 Register （GPIO16 to 31）（48-63）（80-95） /配置各个引脚的功能，0：I/O功能，1：外设功能。GPxDIR; / GPIO x Direction Register （GPIO0 to 31）（32-63）（64-95） /配置每个引脚是输入还是输出，0：数

13、字量输入；1：数字量输出。GPxPUD; / GPIO x Pull Up Disable Register （GPIO0 to 31）（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; / GPIO Data Register （GPIO0 to 31）（32-63）（64-95）GPxSET; / GPIO Data Set Register （GPIO0 to 31）（32-63）（64-95）置位GPxCLEAR; / GPIO Data Clear Register （GPIO0 to 31）（32-63）（64-95）GPx

14、TOGGLE; / GPIO Data Toggle Register （GPIO0 to 31）（32-63）（64-95） 反转3. 中断寄存器GPIOXINT1SEL; / XINT1 GPIO Input SelectionGPIOXINT2SEL; / XINT2 GPIO Input SelectionGPIOXNMISEL; / XNMI_Xint13 GPIO Input SelectionGPIOXINT3SEL; / XINT3 GPIO Input SelectionGPIOXINT4SEL; / XINT4 GPIO Input SelectionGPIOXINT5SE

15、L; / XINT5 GPIO Input SelectionGPIOXINT6SEL; / XINT6 GPIO Input SelectionGPIOXINT7SEL; / XINT7 GPIO Input SelectionGPIOLPMSEL; / Low power modes GP I/O input select具体的详细配置在TI官方的头文件DSP2812x_Gpio.h中。3.2 CPU定时器TMS320F2812的CPU Time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

16、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

17、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_

18、CpuTimers.h）：void ConfigCpuTimer（struct CPUTIMER_VARS *Timer, float Freq, float Period）Uint32 temp;/ 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

19、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（struct CPUTIMER_VARS *Timer, float Freq, float Period）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Fr

20、eq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。3.3 EV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

21、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

22、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3-2 EV事件管理器时钟模块3.4 外设中断扩展模块PIETMS320F2812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（the Peripheral Interrupt Expansion block），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

23、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3-3 PIE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3-4 3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EV

24、A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.hDSP28_Globalprototypes.hinterrupt void ISRTimer2（void）;interrupt void ExtIntISR（void）;interrupt void eva_timer1_isr（void）;void init_eva_timer1（void）;Uint16 EVAcount=0;Uint16 LedCount=0;Uint16 Flag=0; /记录按键所按次数Uint16 flag_change=0; /定时器模

25、式切换标志位/ * *主函数*/void main（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*/ PieV

26、ectTable.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.PIEI

27、ER1.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void init_eva_timer1（void） EvaRegs.GPTCONA.all = 0; EvaRegs.T1PR = 0x1200; / Period-周期值 EvaRegs.T1CMPR = 0x0000; /

28、Compare Reg-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interrupt void ISRTimer2（void）LedCount+; if（flag_change=1） /按键次数为偶数时为CPU定时器中断控制 if （LedCount2） GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF14 = 1; /LED灯灭 else if （LedCount4）