DSP时钟设计.docx

1、DSP时钟设计时钟设计绪 论 DSP（digital signal processor）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

2、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

3、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

4、;（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；2.1.2 C5509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

5、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1717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DSP C语言编译器；数据/程序寻址空间为1M16bit，内置4K16bit ROM和16K16bit RAM；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

6、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

7、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

8、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

9、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PRD3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

10、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、0x9 9、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

11、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

12、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

13、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 ;init interrupt(中断初始化) bset intm mov #1,ivpd mov #1,ivph mov #10h,ier0;ier0.tint0=1 mov #10h,dbier0 mov #0,ier1 mov #0ffffh,ifr0; mov #0ffffh,ifr1; call sdram_init3.2.2 定时器的初始化 ;timer init mov #pdp_timer0,pdp mov #04f

14、0h,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; bclr intm;enable interupt bset AR3LC amov #led,xar2 mov #6,bk03 amov #led_i,xar3 mov #led_i,bsa23 mov #0,ar3 loop: NOP b loop_Ti

15、mer0: mov *ar3+,*ar2;breakpoint reti.end3.2.3 数码管显示 unsigned int LEDCode30= 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 = 6S

16、piaRegs.SPITXBUF =LEDCodeLEDReg显示程序循环8次，修改8个LED for(i=0,i8,i+) SpiaRegs.SPITXBUF = LEDCode LEDRegi while (SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG != 1)SpiaRegs.SPIRXBUF = SpiaRegs.SPIRXBUF ; 修改显示内容，只要改LEDRegi，例： LEDReg0=8； LEDReg1=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，

17、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： int Keyin void Keyscan (void) unsigned int key1R , key2R； GPBDIR &= 0x00FF； GPEDAT = 0xFFF8； for (i=0; i100; i+) key1R = GPBDAT； for (i=0; i30000; i+) if（key1R != GPBDAT ） key1R=0xfff

18、f ； GPEDAT = 0xFFF9 ；for (i=0; i100; i+) key2R = GPBDAT；for (i=0; i30000; i+) if（key2R != GPBDAT ） key2R=0xffff ； Keyin=key2R & 0xff00 + key1R / 256； int Keyin void WaitKeyin (void) int temp；while(Keyin = = 0xFFFF) Keyscan(); temp = Keyin; while(Keyin ! = 0xFFFF) Keyscan(); switch (temp) case K1 : K

19、eyin =1; break ; case K2 : Keyin =2; break ; case Kf : 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

20、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

21、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

22、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，TMS320C54X DSP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，19995 孙宗瀛 TMS320C5x DSP原理设计与应用 清华大学出版社 20029 附录9.1程序清单9.1.1时钟设计源程序.asm .mmregs .def _c_int00 .ref sdram_init;参考外部变量 led .set 400001htim0 .s

23、et 0x1000;prd0 .set 0x1001;tcr0 .set 0x1002;prsc0 .set 0x1003;sysr .set 0x07fd;clkmd .set 0x1c00;pdp_timer0 .set tim0/128STACK .usect .stack, 200hSYSSTACK .usect .sysstack, 200h .dataled_i .word 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff .sect .vectorsrsv: ; reset vector B _c_int00 ; bra

24、nch to C entry point NOP .align 8nmi: .loop 8 nop .endloopint0: .loop 8 nop .endloopint2: .loop 8 nop .endloop tint0: B _Timer0 nop .align 8 .text_c_int00: amov #0,xdp amov #STACK+100h,xsp amov #STACK+200h,xssp;init interrupt(中断初始化) bset intm mov #1,ivpd mov #1,ivph mov #10h,ier0;ier0.tint0=1 mov #1

25、0h,dbier0 mov #0,ier1 mov #0ffffh,ifr0; mov #0ffffh,ifr1; call sdram_init;timer init 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; bclr intm;enabl

26、e interupt bset AR3LC amov #led,xar2 mov #6,bk03 amov #led_i,xar3 mov #led_i,bsa23 mov #0,ar3 loop: NOP b loop_Timer0: mov *ar3+,*ar2;breakpoint reti.end9.1.2数码管源程序.Cigned int LEDCode30= 0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF800, 0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,0x8e00,

27、 0x8c00,0xbf00,0xa700,0xff00,0x4000,0x7900,0x2400,0x3000, 0x1900,0x1200,0x0200,0x7800,0x0000,0x1000 LEDReg = 6SpiaRegs.SPITXBUF =LEDCodeLEDReg for(i=0,i8,i+) SpiaRegs.SPITXBUF = LEDCode LEDRegi while (SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG != 1)SpiaRegs.SPIRXBUF = SpiaRegs.SPIRXBUF ; 9.1.3键盘源程序.C int Keyin vo

28、id Keyscan (void) unsigned int key1R , key2R； GPBDIR &= 0x00FF； GPEDAT = 0xFFF8； for (i=0; i100; i+) key1R = GPBDAT； for (i=0; i30000; i+) if（key1R != GPBDAT ） key1R=0xffff ； GPEDAT = 0xFFF9 ；for (i=0; i100; i+) key2R = GPBDAT；for (i=0; i30000; i+) if（key2R != GPBDAT ） key2R=0xffff ； Keyin=key2R & 0

29、xff00 + key1R / 256； int Keyin void WaitKeyin (void) int temp；while(Keyin = = 0xFFFF) Keyscan(); temp = Keyin; while(Keyin ! = 0xFFFF) Keyscan(); switch (temp) case K1 : Keyin =1; break ; case K2 : Keyin =2; break ; case Kf : Keyin =f;break ; default : Keyin =0x10; break; .end9.1.4命令文件.CMD -stack 20

30、0h -sysstack 200hMEMORY PAGE 0: 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