稿DSP技术及应用实验指导书.docx

1、稿DSP技术及应用实验指导书DSP技术及应用实验指导书 适用专业：电子信息工程金陵科技学院 实验1 CCS使用入门实验序号：1 实验名称：CCS使用入门适用专业：电子信息工程 学时数：4学时一、实验目的（1）熟悉DSP集成开发环境CCS的界面（2）掌握CCS设计平台的常用功能（3）掌握用CCS设计并调试DSP程序的流程二、实验要求（1）注意掌握CCS开发DSP应用程序的步骤；（2）理解提供的汇编语言源程序的功能。（3）调试程序要记录调试过程中出现的问题及解决办法；（4）编写程序要规范、正确，上机调试过程和结果要有记录，并注意调试程序集成环境的掌握及应用，不断积累编程及调试经验；（5）实验后按实

2、验报告规范要求给出本实验的实验报告。三、实验设备、环境PIII计算机，装有CCS2.2或更高版本软件、DSP实验箱（包括仿真器）四、实验步骤及内容（一）教师演示讲解CCS的使用1、介绍SEED-DTK DSP实验箱的概况，演示DSP实验箱与PC机的连接方法。2、介绍CCS软件的界面与菜单。3、演示CCS调试程序的一般过程，讲解CCS常用功能。（二）让学生按照步骤进行操作1、操作步骤如下：以参考程序TestXF.ASM为例，将SEED-DTK实验箱通过XDS510仿真器与PC机相连，并显示正常连接后，开始练习CCS调试过程：（1）单击CCS SETUP图标，设置为硬件仿真模式，即C5416 XD

3、S510 EMULATOR。（2）创建一个新工程：Project菜单中选择New命令，在弹出的对话框中填入工程名、存放路径与目标CPU型号，本实验选择C54X。（3）新建文件，输入参考程序如下：.mmregs .def_c_int00 .text _c_int00: ;程序入口SSBXXF ;XF置1CALLDelay ;调用延时程序RSBXXF ;XF清0CALLDelay ;调用延时程序B_c_int00 ;跳转到程序开头循环执行*延时子程序：Delay，已知DSP系统初始工作频率为32MHz或160MHz*用两级减一计数器来延时。调整AR1和AR2的大小LED闪烁的频率不同*Delay:

4、 STM#999,AR1 ;循环次数1000LOOP1: STM#4999,AR2 ;循环次数5000LOOP2: BANZLOOP2,*AR2- ;如果AR2不等于0，AR2减1，再判断 BANZLOOP1,*AR1- ;如果AR1不等于0，AR1减1,跳转到LOOP1 RET .end（4）保存该文件为TestXF.asm；（5）输入并保存链接命令文件TestXF.CMD，参考内容如下：MEMORYpage0: PRAM:org=0100hlen=0F00h/*定义程序存贮区，起始0100H，长度0F00H*/SECTIONS.text:PRAMpage0/*将.text段映射到page0

5、的param区*/ （6）向工程中添加文件：在Project菜单中单击Add Files to Project，在弹出的的目录中选择待加入的文件TestXF.asm、TestXF.cmd。 （7）练习从工程中删除一个文件。（8）汇编、链接程序：执行菜单Project/Rebuild All对源程序进行编译，最后将产生一个TestXF.out文件。（9）加载程序：执行File/Load Program，选择TestXF.out并打开，即可将可执行文件加载到DSP仿真器中，此时CCS将自动打开一个反汇编窗口。该窗口中的黄色小箭头表示当前PC指向的代码行。（10）执行菜单VIEW/Register/

6、CPU Register命令，打开观察窗口观察以便观察CPU类各寄存器的值。（11）运行程序：执行Debug/Run，观察SEED-DTK实验箱的D3，应有闪烁现象，适当修改程序，该LED闪烁的频率将有所变化。XF引脚LED D3的连接图如图所示。（12）程序编译过程中若有错误，根据CCS给出的错误提示进行修改。例如，本程序中若将.def_c_int00 伪指令删除，则CCS将提示符号_c_int00未定义。要求学生尝试修改其他内容，如CMD文件，观察有可能发生的错误现象。 （三）根据学生的实验情况适当增加其他程序调试方法的讲解。五、实验注意事项实验过程中注意爱护设备，实验完毕要按正常操作关闭

7、设备。六、讨论、思考题 1TestXF.asm程序里延迟子程序的延迟时间怎样确定的？D3闪烁频率是怎样确定？。2观察并思考调试过程中单步执行命令step over、step into、step out、run to cursor的不同功能。 2打开其他示例程序并调试通过，在有关窗口中显示正确运行结果。实验二 汇编语言程序设计与调试 实验序号：2 实验名称：汇编语言程序设计与调试适用专业：电子信息工程 学时数：4学时一、实验目的（1）熟悉C54x 系列DSP芯片的汇编语言指令。（2）掌握用汇编语言设计程序的方法。（3）熟悉用CCS调试程序的过程。二、实验要求（1）输入提供的汇编语言参考程序,用C

8、CS对其进行调试;（2）调试程序要记录调试过程中出现的问题及解决办法；（3）编写程序要规范、正确，上机调试过程和结果要有记录，并注意调试程序集成环境的掌握及应用，不断积累编程及调试经验；（4）实验后给出本实验的实验报告。三、实验设备、环境至少PIII计算机，装有ccs2.2（或ccs3.1）软件四、实验步骤及内容（一）教师简单回顾所需知识并演示一个程序的输入调试过程。1简单回顾常用汇编伪指令的含义。2回顾CCS的操作步骤3以一个实现连加的汇编程序为例（PPT的316页），重点演示该汇编程序的调试过程。（1）该汇编程序的参考内容如下：.title “exam2.asm”.mmregs.bss x

9、,5.bss y,1.textStm #x,ar1Stm #4,ar4Ld #0,aLoop: Add *ar1+,a Banz loop,*ar4- Stl a,y .end（2）参考CMD文件：MEMORY page 0: PRAM: org=1000h len=0F00h/*定义程序存贮区，起始0100H，长度0F00H*/page 1: DRAM:org=1000h,len=100h /*定义数据存贮区，起始1000H，长度0100H*/SECTIONS.text:PRAM page 0 /*将.text段映射到page0的PRAM区*/.bss:DRAM page 1 /*将.bss

10、 段映射到page1的DRAM区*/ （3）运行该程序，但发现无法正确运行，从存储器的安排角度去解决这个问题。（4）存储器安排问题解决后，再次运行程序，但在y单元未观察到运行结果，要求改写代码，使得在y单元获得正确的计算结果（提示：从直接寻址的规律角度思考）。（5）CCS中存储器的观察方法选择VIEW/memory，打开窗口，在其中Address中输入要观察的x单元地址，被选择观察Data memory，即可打开指定单元起始的DM进行观察。要修改某单元内容，只需双击即可修改。 （二）学生按照设计选题编写简单程序1、设计并调试汇编程序实现连续乘加功能（PPT的325页）。2、学生自行编写其他汇编

11、程序并调试直至满足功能要求如：（1）编写一段程序，对数组进行初始化，使x5=0，0，0，0，0（PPT的316页）（2）编写一段程序，对数组进行初始化，使x5=0，1，2，3，4（读懂PPT 325页的程序，自己编写）（3）编写一段程序，首先对数组x20赋值，再将数据存储器中的数组x20复制到数组y20。（PPT的278页）（三）学生在参考程序中添加两行代码： STL A，AR1 LD *AR1+，T按调试过程对其进行调试，观察CCS给出的警告提示，并思考为什么会有这种警告以及怎样消除之。（四）记录调试过程中出现的问题、解决的思路及解决的办法。五、讨论思考题1、DSP汇编程序中流水线冲突的解决

12、有哪些规律？2、怎样比较实现同一功能的两个程序所用的算法的优劣？实验三 使用探测点与文件I/O实验序号：3 实验名称：使用探测点与文件I/O适用专业：电子信息工程 学时数：4学时一、实验目的（1）掌握用CCS设计并调试DSP程序的流程。 （2）掌握探测点与文件I/O的使用方法。（3）掌握从文件读入数据到内存的方法。（4）掌握CCS波形或图像输入输出的步骤。二、实验要求（1）注意掌握CCS开发DSP应用程序的步骤；（2）输入提供的C语言参考程序,用CCS对其进行调试;（3）调试程序要记录调试过程中出现的问题及解决办法；（4）编写程序要规范、正确，上机调试过程和结果要有记录，并注意调试程序集成环境

13、的掌握及应用，不断积累编程及调试经验；（5）实验后按实验报告规范要求给出本实验的实验报告。三、实验设备、环境PIII计算机，装有ccs2.2或更高版本软件四、实验步骤及内容（一） 教师讲解演示CCS探测点与文件I/O的使用过程1、探测点即探针断点(Probe Point)的原理探针可以从PC机的文件中读取数据，它是开发算法的一个有效工具。其作用概括为：（1）将来自PC主机文件的输入数据传送到目标系统的缓存器中供算法使用。（2）将来自目标系统缓存器中的输出数据传送到PC主机的文件中供分析。（3）用数据更新窗口，如图形窗口。2、演示通过探测点实现数据输入并查看图形的步骤。（二）让学生按照演示步骤练

14、习有关操作。练习使用探测点与文件I/O，操作步骤：1. 创建工程，并加入C语言程序volume.c及其相应的命令链接文件volume.cmd、头文件、库文件、中断向量表等文件。点击工具栏按钮或选择ProjectRebuild All 。2. 选择FileLode Program并选取volume.out ，然后点击Open。3. 在Project View窗口中，双击volume.c文件。4. 将光标置于主函数中的 dataIO( )这一行上。DataIO函数起占位符作用。现在，它是一个很好的与探针断点相连接的地方，以便于从PC机文件输入数据。5. 点击工具栏按钮（Toggle Probe P

15、oint），则光标所在行变为兰色高亮。6. 选择FileFile I/O,在File I/O 对话窗中可选择输入和输出文件。7. 在File Input 栏中，点击Add File。8. 选择sine.dat 文件。注意：在文件类型框中可以选择数据格式，sine.dat 文件包含正弦波形的16进制值。9. 点击Open，将该文件添加到File I/O对话框的列表上，接着出现sine.dat文件控制窗口（CCS窗口可以覆盖它）。在运行程序时，可用这个窗口开始、停止、重复、或快速前进来控制数据文件。10. 在File I/O对话框中，将Address修改为 inp_buffer，Length修改为

16、100，选中WrapAround。11. 点击Add Probe Point，选择将dataio（）行的探针对指定数据文件连接：点击Connect栏尾处的下箭头，在其下拉菜单中选择sine.dat 文件；点击Replace。 Probe Point列表将显示探测点已连接到sine.dat 文件；点击“确定”。 File I/O对话框则显示文件现已被连接到探测点。12. 在File I/O对话框，点击“确定”。13. 点击按钮，在dataio（）行增加一断点，点击动态运行按钮 。14选择ViewGraphTime/Frequency。15在弹出的Graph Property Dialog对话窗中

17、， 将 Graph Title，Start Address，Acquisition Buffer Size，Display Data Size，DSP Data Type，Autoscale和Maximum Y-value 的属性改变为如下图所示。向下滚动或调整 dialog 框的大小可看到所有的属性。16 点击OK，出现输入缓存的一个图形窗。17窗口中右击鼠标，从弹出的菜单中选择Clear Display。18再次选择ViewGraphTime/Frequency。19改变Graph Title的属性为Output Buffer，改变Start Address的属性为Out_buffer，其

18、余的设置都不变。20点击OK，又出现一个图形窗，在该图形窗内右击鼠标，从弹出的菜单中选择Clear Display。21选择viewWatch Window22Watch窗中右击鼠标，并从弹出菜单中选择Add Tab。23在Expression区敲入gain并单击OK，变量值出现在Watch窗口。24如果程序已暂停，点击工具栏按钮(Aminate)，重新开始运行程序。25在Watch窗口中双击gain。26在Edit Variable窗口中修改gain值为10，并点击OK。27注意在Output Buffer图形中信号幅度变化反映了增益的提高31.仿照此例程，编写程序，实现图片的亮度变换算法，

19、要求算法执行前后，图片的亮度相应变化。如；。五、实验注意事项实验过程中注意爱护设备，实验完毕要按正常操作关闭设备。六、讨论、思考题 1查找资料思考怎样实现动态刷新图形。 2查找资料思考并练习怎样显示频谱等图形。实验四 定时器与中断实验实验序号：4 实验名称：定时器与中断实验适用专业：电子信息工程 学时数：4学时一、实验目的（1）熟悉用CCS设计并调试程序的流程 （2）掌握定时器等片内外设的寄存器的含义及其设置方法（3）掌握C54X 中断系统的原理（4）掌握长时间时间间隔的定时器的处理方法二、实验要求（1）注意掌握CCS开发DSP应用程序的步骤；（2）编写一个简单的定时器中断程序,利用定时器定时

20、，使与XF引脚相连的LED灯亮灭，用CCS对其进行调试;（3）调试程序要记录调试过程中出现的问题及解决办法；（4）编写程序要规范、正确，上机调试过程和结果要有记录，并注意调试程序集成环境的掌握及应用，不断积累编程及调试经验；（5）做完实验后给出本实验的实验报告。三、实验设备、环境PIII计算机，装有ccs2.2或更高版本软件四、实验步骤及内容（一） 教师简单回顾定时器原理与中断的原理1、定时器由三个寄存器组成：TIM、PRD、TCR，TIM：定时器寄存器，用于装载周期寄存器的数值并自动减1PRD：周期寄存器，用于装载定时周期的寄存器TCR ：定时器控制寄存器，包含定时器的控制状态位。TCR的D

21、6D9位名字叫PSC，TCR的D3D0名字叫TDDR。定时器实际就是16位的减1计数器，它有两级计数：（1）对CPU时钟CLKOUT计数，每来一个CLKOUT周期，PSC的内容减1。在PSC减到0前，TIM内容不变。（2）当PSC的内容减为0时，TIM寄存器内容减1。一直到TIM减为0时，表示定时时间到，这时CPU发出中断信号，称为定时器中断，用TINT表示。当TIM减为0时，PRD的内容又重新装入TIM，开始下一次定时。（3）定时器定时长度计算公式:Tt=T*(1+TDDR)*(1+PRD)2长时间时间间隔的编程思路：有时定时的长度不能满足需要，比如DSP工作频率160Mhz时，定时最大值约

22、为6ms，如果需要更长的定时，就要在定时器中断子程序中再加一个计数器，直到产生一定次数的定时中断后再执行相应的操作。3、中断是指：CPU终止正在执行的程序，转去执行一个请求中断的内部或外部的中断服务程序，待处理完毕后，又返回到被终止的源程序处继续执行。这一过程称为中断；中断系统是指：为实现中断功能而设置的各种硬件和软件。 C54x DSP既支持软件中断，也支持硬件中断。当同时有多个硬件中断出现时，C54x DSP按照中断优先级别的高低对它们进行服务。 C54x DSP的中断可以分成两大类：第一类是可屏蔽中断。这些都是可以用软件来屏蔽或开放的硬件和软件中断。第二类是非屏蔽中断。这些中断是不能够用

23、软件指令屏蔽的，C54x对这一类中断必须予以响应，并从主程序转移到中断服务程序。C54x DSP的非屏蔽中断包括所有的软件中断，以及两个外部硬件中断(复位) 和 。 （3）与中断有关寄存器有中断标志寄存器(IFR)：它的D3位是TINT0，是定时器0的中断标志位中断屏蔽寄存器(IMR)：它的某一位为0时，表示屏蔽该中断（4）中断方式控制位INTM：是CPU状态寄存器ST1中的D11位INTM=1表示关闭所有可屏蔽中断、INTM=0开放所有可屏蔽中断（二）让学生按照设计步骤调试程序实验操作步骤：（1）创建一个新工程：Project菜单中选择New命令，在弹出的对话框中填入工程名、存放路径与目标C

24、PU型号，本实验选择C54X。（2）新建文件，输入实验要求的参考程序（程序的斜体部分用于修改中断向量表地址）： .title timer.asm .mmregs .def _c_int00 .def TINT0_ISRCounterSet .set 1000 PERIOD .set 49999 .asg AR1,Counter _c_int00: LDM PMST,A AND #7FH,A OR #0180H,A STLM A,PMST STM #CounterSet,Counter STM #0000000000010000B,TCR STM #PERIOD,TIM STM #PERIOD,

25、PRD STM #0000001111001110B,TCR STM #0008H,IMR RSBX INTM End: NOP B EndTINT0_ISR: PSHM ST0 BANZ Next,*Counter- STM #CounterSet,Counter BITF *AR2,#1 BC ResetXF,TC setXF: SSBX XF ST #1,*AR2 B NextResetXF: RSBX XF ST #0,*AR2Next: POPM ST0 RETE .end（3）保存该文件为timer.asm；（4）向工程中添加文件：在Project菜单中单击Add Files to

26、 Project，在C:tic5400cgtoolliblnk.cmd，打开该文件，记住它安排.text段从程序存储器的0080H开始存放。（5）编译、链接程序：执行菜单Project/Rebuild All，汇编结果在将汇编信息输出窗口中给出。编译后将产生一个timer.out文件。（6）加载程序：执行File/Load Program，选择timer.out并打开，即可将可执行文件加载到DSP软件仿真器simulator中，此时CCS将自动打开一个反汇编窗口。（7）点击鼠标右键，选择弹出菜单的set pc to cursor，在弹出的对话框内填入PC指向的地址，这时绿色箭头的位置即为PC指

27、向的地址。（8）选择菜单VIEWRegistercpu register，打开CPU的MMR窗口观察,同时观察实验平台上相应的LED。（9）运行程序：执行Debug/Run。（10）应能观察到LED灯闪烁。（11）程序编译过程中若有错误，根据CCS给出的错误提示进行修改，若无实验现象，则调试程序使之实现。 （12）修改程序，使LED的闪烁频率为3Hz。五、实验注意事项实验过程中注意爱护设备，实验完毕要按正常操作关闭设备。六、讨论、思考题1写出LED的闪烁频率与CPU主频的关系表达式？2认真研究程序timer.asm中的斜体部分有何作用？ 3撰写实验报告时必须为参考程序增加详细注释。 实验二 参

28、考程序，要求全部运行一遍并掌握，写到实验报告中时，要增加适当的注释1实现y=a*x+b .title exam21.asm .def _c_int00 .bss a,1 .bss x,1 .bss b,1 .bss y,1 .text_c_int00 LD #a,DP LD a,T ;取a值，T=a MPY x, B ;完成ax乘积，B=ax ADD b, B ;完成ax+b运算，B=ax+b STL B, y .end2实现y=a1*x1+a2*x2 ppt第289页.title exam22.asm .def _c_int00 .bss a,2 .bss x,2 .bss y,2 .tex

29、t_c_int00 LD x, T MPY a, B LD x+1, T MAC a+1, B STL B, y STH B, y+1 .endMEMORY page 0: PRAM: org=0100h len=0F00h /*定义程序存贮区，起始0100H，长度0F00H*/page 1: DARAM: org=2000h len=100h/*定义数据存贮区，起始2000H，长度0100H*/SECTIONS.text:PRAM page 0 /*将.text段映射到page0的PRAM区*/.bss: DARAM page 1 /*将.bss段映射到page1的DARAM区*/ 3.连续乘加 .title exam23.asm .mmregs .def _c_int00stack .usect STK,20h .bss a,5 .bss x,5 .bss y,2 ；假设结果超过16位，因此设存放结果单元y为两个单元 .data ；因为后面用MVPD访问该段，说明该段应分配到程序存储器table: .word