DSP硬件指导书.docx

1、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

2、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a20=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19，x20=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x20复制到数组y20,将数据存储器中的a20写入到程序存储器PROM（2000h2013h），再将程序存储器PROM的20个数据存入数据存储器DATA（0200h0213h）.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（

3、4）观察数据存储器DATA3.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，CCS 2.0版软件，DSP仿真器，实验箱。实验内容：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1-1 DS

4、P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1-2 CCS正常启动界面若出现画面如图1-3 图1-2 CCS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:program Filesmypro

5、jectsmyove，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-Source file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:program Filesmyprojectsmyove子目录，在文件名一栏输入mymove，并选择保存类型为Assembly Source Files(*.asm)，单击“保存”按钮，汇编程序存盘。参考汇编程序 .mmregs .def _c_int00 .dataTBL: .wo

6、rd 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 .word 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1PROM .usect PROM,20 .bss a,20 .bss x,20 .bss y,20DATA .usect DATA,20 .text_c_int00 b start nop nopstart: STM #a,AR1 ;a20=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,;11,12,13,14,15,16,17,18,19 RPT #39 ;x20=1,1,1,1,1,1,1,1,1

7、,1;1,1,1,1,1,1,1,1,1,1 MVPD TBL,*AR1+ STM #x,AR2 ; 将数据存储器中的数组x20复制到数组y20 STM #y,AR3 STM #y,AR3 RPT #19 MVDD *AR2+,*AR3+ STM #a,AR1 ;将数据存储器中的a20写入到程序存储器PROM LD #PROM,A STM #19,AR3LOOPP: WRITA *AR1+ ADD #1,A,A BANZ LOOPP,*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 RPTB LOO

8、P2 ADD #1,A,ALOOP2: READA *AR1+ WAIT: NOP B WAIT4.建立链接文件在CCS环境中点击File-New-Source file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:program Filesmyprojectsmyove子目录，在文件名一栏输入mymove，并选择保存类型为TI command Language Files(*.cmd)，单击“保存”按钮，链接程序存盘。参考链接文件：MEMORYPAGE 0: RAM: origin=1000h,length=800h RAM1

9、: origin=2000h,length=300hPAGE 1: DARAM1: origin=0100h,length=100h DARAM2: origin=0200h,length=100h SECTIONS .data :RAM PAGE 0.text :RAM PAGE 0PROM : RAM1 PAGE 0.bss :DARAM1 PAGE 1DATA :DARAM2 PAGE 15.将有关文件添加到工程中点击Project-Add Files to Project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

10、到工程中。6.汇编、编译和链接产生.out文件选择Project/Rebuild All.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-Load Program，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

11、-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

12、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

13、“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

14、（xq）： xq(int)(x*2q) 定点数（xq）转换为浮点数（x）： x(float)(x*2q)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-3276832767，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

15、低位（D0）表示2-15。Q15表示的数值范围为-10.9999695，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2-1 DSP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：.word 32768*707/10002.16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

16、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TMS320C54x DSP Reference Set,。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

17、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：RSBX FRCT ；清FRCT标志，准备整数乘LD temp1,T ；将变量temp1装入T寄存器MPY temp2 ，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

18、元存放结果：STH A，mpy_I_H ;将结果高16位存入变量mpy_I_H中STL A，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；STL A，mpy_I_L4.16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

19、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：SSBX FRCT ；FRCT=1，准备小数乘法LD temp1，16，A ；将变量temp1装入累加器A的高16位MPYA temp2 ； 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STH B，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

20、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： LD temp1 ,T ;将被除数装入T寄存器 MPY temp2,A；除数与被除数相乘，结果放入累加器A LD temp2 ,B ；将除数temp2装入累加器B的低16位 ABS B ；求绝对值 STL B,temp2 ；将累加器B的低16位存回temp2 LD temp1,B ;将被除数temp1装入累加器B的低16位 ABS

21、 B ；求绝对值 RPT #15 ；重复SUBC指令16次 SUBC temp2,B ；使用SUBC指令完成除法运算 BCD div_end,agt；判断除数与被除数是否同号 STL B,quot_i；将商存入变量quot_i STH B,remain_i ；将余数存入变量remain_i XOR B ；商为负，将B清零 SUB quot_i,B ；将商反号STL B,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

22、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 .set 012h ; 18VAL2 .set 034h ; 52VAL3 .set 04000h ; 0.5VAL4 .set 02000h ; 0.25(fractio

23、n) & 8192 (integer)VAL5 .set 04ab8h ; 0.58374VAL6 .set 0ffeeh ; -18VAL7 .set 0b548h ; -0.58374 .bss temp,1 ; address of 0x080 .bss temp1,1 ; address of 0x081 .bss temp2,1 ; address of 0x082 .bss temp3,1 ; address of 0x083 .bss temp4,1 ; address of 0x084;result register .bss add_result,1 ; address of

24、 0x085 .bss sub_result,1 ; address of 0x086 .bss mpy_i_h,1 ; address of 0x087 .bss mpy_i_l,1 ; address of 0x088 .bss mpy_f,1 ; address of 0x089 .bss quot_i,1 ; address of 0x08a .bss remain_i,1 ; address of 0x08b .bss quot_f,1 ; address of 0x08c .text _c_int00: ld #temp,DP ; load DP of temp1 st #VAL1

25、,temp1 st #VAL2,temp2 ; init temp1 & temp2 ,18+52=70(0x46);- test ADD - ld temp1,a ; load temp1 - a add temp2,a ; a+temp2 - a stl a,add_result ; save a(low 16 bits) - add_result nop ; set breakpoint st #VAL6,temp3 st #VAL1,temp4 ; init temp3 & temp4,(-18)-18=-36(0x0ffdc);- test SUB - stm #temp3,ar2

26、; address of temp3 - ar2 stm #temp4,ar3 ; address of temp4 - ar3 sub *ar2+,*ar3,b ; (temp316)-(temp4 b,ar2+ sth b,sub_result ; result in sub_result nop ; set breakpoint st #VAL1,temp1 st #VAL2,temp2 ; init temp1 & temp2,18*52=936(0x3a8);- test MPY (integer) - rsbx FRCT ; prepare for integer mpy ld t

27、emp1,T ; temp1 - T mpy temp2,a ; temp1*temp2 - A (result is 32 bit) sth a,mpy_i_h ; the high 16bit in mpy_i_h stl a,mpy_i_l ; the low 16bit in mpy_i_l nop ; set breakpoint st #VAL3,temp3 st #VAL7,temp4 ; init temp3 & temp4,0.5*(-0.58374)=-0.29187(0x0daa4);- test MPY (fraction) - ssbx FRCT ; prepare

28、for fraction mpy ld temp3,16,a ; load temp3 into A (high 16 bits) mpya temp4 ; temp3*temp4 - B, and temp4 - T sth b,mpy_f ; result in mpy_f nop ; set breakpoint st #VAL2,temp1 st #VAL6,temp2 ; init temp1 & temp2,52/-18= -2(0xfffe) mod 16(0x10);- test DIV (integer) - ld temp1,T ; load temp1 - T mpy t

29、emp2,A ; temp1*temp2 - A ld temp2,B ; load temp2 - B (low 16 bits) abs B ; |B| - B stl B,temp2 ; save B low 16 bits - temp2 ld temp1,B ; load temp1 - B (low 16 bits) abs B ; |B| - B rpt #15 ; repeat SUBC 16 times subc temp2,b ; use SUBC done div bcd idiv_end,agt ; delay jump, run the following two i

30、nstruction,then ; if A0，then jump to label idiv_end，end div stl B,quot_i ; save low 16 bits of B - quot_i - quotient sth B,remain_i ; save high 16 bits of B - remain_i - remainder xor B ; if result if negative, then 0 - B sub quot_i,B ; put minus to quotient stl B,quot_i ; save low 16 bits of B - quot_i - quotientidiv_end: nop ; set breakpoint st #VAL3,temp1 st #VAL5,temp2 ; init temp1