DSP最终标准格式除程序报告 动态音乐喷泉.docx

1、DSP最终标准格式除程序报告 动态音乐喷泉电气信息工程学院DSP技术与综合训练大作业 班 级 09通信1W 姓 名 陈学虎 学 号 09313112 指导老师 倪福银 刘舒祺 2012年9月第一章 DSP理论技术概述1.1 简介数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表

2、示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段，其市场需求也日益迫切。正是在这种情况下，3G、4G通信才会不断地被推出，但是无论是3G还是4G，未来通信都将离不开DSP技术（数字信号处理器)，DSP作为一种功能强大的特种微处理器,主要应用在数据、语音、视像信号的高速数学运算和实时处理方面，可以说DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。 1.2 DSP的特点DSP（digital signal processor）是一种

3、独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。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

4、片）的其他通用功能相对较弱些。 主要有以下六个优点： （1）对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小； （2）容易实现集成； （3）可以分时复用，共享处理器； （4）方便调整处理器的系数实现自适应滤波； （5）可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等； （6）可用于频率非常低的信号。 但是也存在一些缺点： （1）需要模数转换； （2）受采样频率的限制，处理频率范围有限； （3）数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。 总的来说，DSP的优点远远超过缺点，在实际应用中应根据产品设计要求，从成本、效率和可靠性等方面对使用何种器件进行综合考虑。1.3

5、DSP优点(1)对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小； (2)容易实现集成；(3)可以分时复用，共享处理器； (4)方便调整处理器的系数实现自适应滤波； (5)可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等； (6)可用于频率非常低的信号。 1.4 DSP缺点(1)需要模数转换； (2)受采样频率的限制，处理频率范围有限； (3)数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。 1.5 DSP典型应用框图如图所示 图1-1 DSP典型图1.6 DSP的开发工具数字信号处理器（DSP）作为一种可编程专用芯片，是数字信号处理理论实用化过程的重要技术工具，在语音

6、处理、图像处理等技术领域得到了广泛的应用。但对于算法设计人员来讲，利用汇编语言或C 语言进行DSP 功能开发，具有周期长、效率低的缺点，不利于算法验证和产品的快速开发。 由Ti公司提供专业的开发工具CCS，自带DSP/BIOS操作系统，能够直接编写适合DSP开发工程及文件，满足DSP程序设计要求。 由MathWorks 公司和TI 公司联合开发的DSPMATLAB Link for CCS Development Tools（简称CCSLink）是MATLAB6.5 版本（Release13）中增加的一个全新的工具箱，它提供了MATLAB、CCS 和DSP 目标板的接口，利用此工具可以像操作M

7、ATLAB变量一样来操作DSP 器件的存储器和寄存器，使开发人员在MATLAB 环境下完成对DSP 的操作，从而极大地提高DSP 应用系统的开发进程。 MATLAB 具有强大的分析、计算和可视化功能，利用MATLAB 提供的数十个专业工具箱，可以方便、灵活地实现对自动控制、信号处理、通信系统等的算法分析和仿真，是算法设计人员和工程技术人员必不可少的软件工具。1.7 DSP技术未来发展趋势通过对DSP技术的不断发展和改进，数字信号处理器的内核结构进一步改善，多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)逐渐在新的高性能处理器中将占主导地位，如Analog Devices的 AD

8、SP-2116x。未来DSP技术发展趋势主要体现在一下几个方面： 1DSP 和微处理器的融合 2DSP 和高档CPU的融合 3DSP 和SOC的融合 4DSP 和FPGA的融合 1.8 DSP系统设计的方法和步骤下图为一个典型DSP系统图1-2 DSP系统流程图先将输入的模拟信号进行带限滤波和抽样，在进行A/D变换，将信号变换成数字比特流，经DSP芯片处理后的数值样值，再经D/A变换成模拟样值之后再进行内插和平滑滤波即可得到连续的模拟信号输出。根据奈奎斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少是输入带限信号最高频率的两倍，其中抗混叠滤波的作用，就是将输入的模拟信号中高于折叠频率的分量滤除，以

9、防止信号频谱出现混叠/DSP芯片是系统的关键。1.8.1总体方案设计在进行DSP系统设计之前首先应给出明确的设计任务，给出设计任务书。在设计任务书中应将系统要达到的功能描述准确、清楚；描述的方式可以是人工语言，也可以是流程图或算法描述。之后将设计任务书转化为量化的技术指标。下图为DSP应用系统设计的一般步骤： 图1-3 DSP应用系统设计（1） 软件设计阶段软件变成步骤如下：1） 用C语言、汇编语言或者两种变成语言混合编写程序,再把它们分别转换成DSP的汇编语言并送到汇编语言汇编器进行汇编,生成目标文件.2） 将目标文件送入连接器进行连接,得到可执行文件.3） 将克制性文件掉如到调试器进行调试

10、,检查运行结果是否正确.如果着呢宫阙进入下一步;如果不正确则返回第一步.4） 进行代码转换将代码写入EEPROM，并脱离仿真器进行程序，检查结果是否正确。如果不正确，返回上一步；如果正确，进入下一步。5） 软件调试，软件调试借助DSP开发工具，如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。（2） 硬件设计阶段硬件件变成步骤如下：1） 设计硬件实现方案 硬件实现方案是指根据性能指标、工期、成本等，确定最优硬件实现方案，并画出硬件系统框图。2） 器件的选型 除选择DSP芯片外，一般还要考虑选择A/D、D/A、内存、电源、逻辑控制、通信、人机接口、总线等基本部件。3） 原理图设计 硬件设计阶段原理图设计是

11、关键。在原理图设计时必须清楚了解器件的使用和系统的开发，对于关键环节要做仿真。4） PCB板设计 PCB设计要求DSP系统设计人员既要熟悉系统工作原理，又要清楚布线工艺和系统结构设计。5） 软、硬件调试 在采用硬件仿真器进行调试时，如果没有仿真器、且系统不复杂，则可借助一般的工具进行调试。（3） 系统集成 系统的软、硬件设计分别调试完成之后，进行系统集成。系统集成是将软、硬件结合起来，并组合成样机，在实际系统中运行，进行系统测试。第2章 DSP硬件部分设计2.1 硬件设计任务概述 DSP 最小系统是由满足DSP运行的最小硬件组成，包括电源电路，复位电路，时钟电路，JTAG 接口电路，电平转换电

12、路等。请选一55系列DSP芯片设计最小系统。要求： 1. DSP芯片选择TMS320VC5509 ，VC5507，VC5502中的一种。（根据学号的1,2,3,4,5,6分组）外设扩展部分:(1)液晶LCD1602 （TMS320VC5509）(2)一片4位数码管 （TMS320VC5509）(3)D/A:TLV5639 （TMS320VC5507） (4)键盘和LED,设计一2X4键盘控制8个LED灯 （TMS320VC5507）(5)SRAM:IS61LV6416 （TMS320VC5502）(6)FLASH:AM29LV400B （TMS320VC5502）（我所选择的题目）2.提高部分

13、：在必选题的基础上，可多加其它选题的外设功能。3.请运用Protel完成最小系统的schematic原理图。2.2 基于protel的原理图设计 主芯片为TMS320C5502，引脚图如下： 图2-1 TMS320C5502芯片图如下所示为芯片的管脚标号：引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名1 GPIO6 45 HCNTL1 89 A19 133 D16 2 GPIO4 46 HCNTL0 90 A18 134 D153 GPIO2 47 VSS 91 VSS 135 D144 GPIO1 48 HR/W 92 A17 136 D135 GPIO0 49 HDS2 9

14、3 A16 137 D126 TIM1 50 CVDD 94 DVDD 138 D117 TIM0 51 HDS1 95 A15 139 D10引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名8 INT0 52 HRDY 96 A14 140 D99 CVDD 53 DVDD 97 VSS 141 DVDD10 INT1 54 CLKOUT 98 A13 142 D811 INT2 55 XF 99 A12 143 D712 DVDD 56 VSS 100 CVDD 144 VSS13 INT3 57 C15 101 A11 145 D614 NMI/WDTOUT 58 C14

15、102 A10 146 D515 IACK 59 HINT 103 A9 147 D416 VSS 60 PVDD 104 A8 148 CVDD17 CLKR0 61 NC 105 DVDD 149 D318 DR0 62 X1 106 A7 150 D219 FSR0 63 X2/CLKIN 107 A6 151 D120 CLKX0 64 EMIFCLKS 108 A5 152 D021 CVDD 65 VSS 109 VSS 153 VSS22 DX0 66 C13 110 A4 154 EMU1/OFF23 FSX0 67 C12 111 A3 155 EMU024 CLKR1 68

16、 C11 112 A2 156 TDO25 DR1 69 C10 113 CVDD 157 VSS26 FSR1 70 C9 114 D31 158 TDI27 DX1 71 C8 115 D30 159 TRST28 CLKX1 72 C7 116 D29 160 TCK29 VSS 73 VSS 117 VSS 161 TMS引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名 引脚号 引脚名30 FSX1 74 ECLKIN 118 D28 162 RESET31 DR2 75 ECLKOUT2 119 D27 163 HPIENA32 DX2 76 ECLKOUT1 120 D26 164

17、HD733 CVDD 77 CVDD 121 CVDD 165 CVDD34 SP3 78 C6 122 D25 166 HD635 SP2 79 C5 123 D24 167 HD536 DVDD 80 DVDD 124 DVDD 168 DVDD37 SP1 81 C4 125 D23 169 HD438 SP0 82 C3 126 D22 170 HD339 VSS 83 VSS 127 D21 171 CVDD40 SCL 84 C2 128 D20 172 HD241 SDA 85 C1 129 D19 173 HD142 HC1 86 C0 130 VSS 174 VSS43 HC

18、0 87 A21 131 D18 175 HD044 HCS 88 A20 132 D17 176 GPIO72.3 外设电路原理图设计2.3.1电源模块 C55x数字信号处理器电源包括内核电源和外部接口电源，其外部接口电源为3.3V，内核则根据型号不同而采用了不同电压。由于C55x处理器大多应用于低功耗场合，因此电源电路的设计应注意电源的转换效率和电路的复杂程度，而高效率的DC-DC转换电路则十分适合这种应用。 TPS54110能够提供1.5A的连续电流输出，其输出电压可调，电压输出范围覆盖0.93.3V，能够较好的满足C55x处理器的供电要求，图5给出采用TPS54110实现DC-DC转换

19、的电路原理图。 图2-2 TPS54110实现DC-DC转换的电路原理图 2.3.2时钟电路模块 任何工作都按时间顺序。用于产生这个时间的电路就是时钟电路。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。 图2-3 时钟电路 2.3.3 JTAG仿真模块 JTAG 仿真器也称为 JTAG 调试器，是通过 ARM 芯片的 JTAG 边界扫描口进行调试的设

20、备。 JTAG 仿真器比较便宜，连接比较方便，通过现有的 JTAG 边界扫描口与 ARM CPU 核通信，属于完全非插入式 ( 即不使用片上资源 ) 调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口，而这些是驻留监控软件所必需的。另外，由于 JTAG 调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件，因此，许多接口问题，如高频操作限制、 AC 和 DC 参数不匹配，电线长度的限制等被最小化了。使用集成开发环境配合 JTAG 仿真器进行开发是目前采用最多的一种调试方式。 图2-4 JTAG接口电路的连接图 2.3.4 FLASH模块： 硬盘就是采用磁性物质记录信息的，磁盘上的磁性物质被磁化了

21、就表示1，未被磁化就表示0，因为磁性在断电后不会丧失，所以磁盘断电后依然能保存数据。而内存的储存形式则不同，内存不是用磁性物质，而是用RAM芯片。 图3-7给出了FLASH模块的连接 图2-5 FLASH模块的连接图2.3.5 复位电路模块在系统上电过程中，如果电源电压还没有稳定，这是DSP进入工作状态可能造成不可预知的后果，甚至引起硬件损坏，解决这个问题的方法是DSP在上电过程中保持复位状态，因此有必要在系统中加入上电复位电路。上电复位电路的作用是保证上电可靠，并在用户需要时实现可靠复位。本次设计采用MAX708S构建的DSP复位电路，该复位电路可以提供低输入电压保护、复位时间延迟和手工复位

22、等功能。图3-3中RESEST为DSP复位信号。 图2-6 DSP复位信号产生电路图2.4 硬件设计小结 在硬件的设计中，因为我的课题用的芯片是5502，而这种芯片很难找到引脚图，查了很多资料最后好不容易才找到，按照课本上的要求将电平转换电路，JTAG接口电路，复位电路，时钟电路，功能芯片FLASH电路，总芯片图。学着使用Protell，虽然做的比较慢，但是我却感觉到我学到了很多东西，有些东西不去慢慢琢磨是不会那么容易出来的。第三章 DSP软件部分设计3.1 软件设计任务概述 3.1.1 功能要求：选择一首音乐，利用蜂鸣器，进行播放，同时利用液晶设计喷泉，显示音乐的频率变化。通过按键1，作为开

23、始/停止键，另外七个键，作为七个音调（选用C调）。提供部分：1.能运用LED灯，根据音乐的演奏显示LED的变化。2.根据相关内容自由发挥设计。3.2 程序设计思路与算法原理设计思路：第一：要用按键来控制，就需要引入Switch语句来实现每个按键的功能。引入相关的按键寄存器MCTRKEY，CTRCLKEY第二：要用显示频，引入相关的头文件和库文件.lib第三：要在按键按下时有LCD画面同时还要蜂鸣器响起，这样的话就需要在同一个Switch情况下有LCD画面显示和蜂鸣器以不同的频率响起第四：第八个按键控制暂停和开始，这就需要有一个中断来实现。3.3软件程序分析：#include myapp.h#i

24、nclude ICETEK-VC5509-EDU.h#include scancode.h#include LCD.h#include #include /#include /#include / :- Define Timer 0 s Registers -/ ioport unsigned int *tim0; ioport unsigned int *prd0; ioport unsigned int *tcr0; ioport unsigned int *prsc0; / :- End of Define -/unsigned int str116= /教学实害?验箱?0xffff,0

25、xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff,0xffff; unsigned int str232= /倪? shang 0x0000,0x0000,0x8000,0x4000,0x3000,0x1c00,0xff00,0xfde0, 0x007c,0x0018,0x0008,0x0000,0xffe0,0xffe0,0x0820,0x0810, 0x0808,0x080c,0x000c,0x0008,0x0020,0x0020,0x0820,0

26、x0820, 0x0820,0x0820,0xffe0,0xfff0,0x0020,0x0000,0x0000,0x0000; unsigned int str332= /倪? 下? 0x0000,0x0002,0x0001,0x0000,0x0000,0x0000,0x7fff,0x3fff, 0x0000,0x0000,0x4000,0x2000,0x3007,0x1007,0x0801,0x0601, 0x03e1,0x00ff,0x0007,0x0001,0x0001,0x0fff,0x3fff,0x3001, 0x3001,0x3001,0x3007,0x3003,0x3800,0x

27、1c00,0x1000,0x0000; unsigned int str432= /lao up0x0000,0x0000,0x2000,0x2000,0x2000,0x2000,0x2100,0x2100,0x2100,0x2100,0x2100,0x2100,0x2100,0x2100,0x3ffc,0x3ffc,0x2108,0xa100,0xe100,0x6100,0x3080,0x3cc0,0x2e80,0x2780,0x21e0,0x20f0,0x2060,0x2000,0x3000,0x2000,0x0000,0x0000; unsigned int str532= /lao d

28、own0x0000,0x0400,0x0400,0x0200,0x0200,0x0100,0x0100,0x0080,0x00c0,0x0040,0x0060,0x1ffc,0x3ff8,0x3098,0x308c,0x30c6,0x3043,0x3041,0x3020,0x3030,0x3030,0x3018,0x301c,0x300c,0x3000,0x3000,0x3fc0,0x1800,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000; unsigned int str632= /shi up0x0000,0x0000,0x0000,0x0040,0xffc0,0x0080,0x

29、0000,0x0000,0x8004,0xfff8,0x0008,0x0000,0x0000,0xfc20,0xfc20,0x0820,0x0820,0x0820,0x0820,0x0820,0xffe0,0x0820,0x0820,0x0820,0x0820,0x0820,0x0810,0xfc18,0x0c18,0x0010,0x0000,0x0000; unsigned int str732= /shi down0x0000,0x0000,0x4000,0x2080,0x107f,0x0800,0x0600,0x03c0,0x00ff,0x000f,0x0000,0x0000,0x000

30、0,0x03ff,0x03ff,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x7fff,0x7800,0x0000,0x0080,0x0080,0x0180,0x0380,0x01ff,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000; unsigned int str816= /huan 0x2014,0x1024,0x4c44,0x4384,0x4363,0x2c1c,0x2020,0x1018, 0x0c0f,0x03e8,0x0608,0x1808,0x3028,0x6018,0x2008,0x0000; unsigned int str916= /ying up 0x4040,0x2041,0x1fce,0x2004,0x4000,0x47fc,0x4204,0x4102, 0x4002,0x5ffc,0x4004,0x4204,0x4404,0x43fc,0x4000,0x0000; unsigned int str1016= /nin up 0x8000,0x2004,0x3830,0x03fc,0x3803,0x