基于DSP的流水灯系统设计.docx

1、基于DSP的流水灯系统设计课程设计说明书题目:基于DSP的流水灯系统设计学 院：专业班级：学 号：学生：指导教师：2017年1月13日理工大学课程设计（论文）任务书电气与信息工程学院学号学生专业（班级）题目基于DSP的流水灯系统设计设计技术参数1. 使用TMS320VC5416作为CPU；2. 具有简单的键盘输入可控制功能；3.具有存放程序的外部FLASH芯片；4外部输入电压+5V电源；5.设计JTAG接口方便测试以及调试；6.设计8为数码管显示电路，实现8个流水灯正向反向依次闪烁，时间间隔为0.5s设计要求1.画出最小DSP系统电路图以及控制电路图（电源、存储、JTAG、复位等），使用Pro

2、tell或者Visio 画出硬件设计电路图或者框图；2.给出系统设计软件流程图以及程序；3.掌握运用CCS软件实现软件调试以及烧写。工作量注：可填写说明书（论文）的字数要求或要完成的图纸数量。1.不少于3000字；2.页数不少于8页；3.给出所有电路图结构图。工作计划1.选择DSP芯片；2.硬件设计与调试；3.软件编程与调试；4.系统集成；5.系统调试与性能测试；参考资料1 红怡. DSP 技术与应用实例.电子工业，2003.6. 2 雄伟. DSP 集成开发与应用实例. 电子工业，2002.6 3 雄伟. DSP 芯片原理的开发与应用. 电子工业, 2000.2 4 戴逸民. 基于 DSP

3、的现代电子系统设计. 电子工业, 2002.12 5 钮心忻, 义先. 软件无线电技术与应用. 邮电, 2000.9 6 小牛，楼义才，徐建良. 软件无线电原理与应用. 电子工业, 2001.1 7 红，吴冠. TMS320C54x DSP应用系统设计. 航空航天大学，2002.5 指导教师签字系主任签字理工大学课程设计成绩评定表学生：学号：专业班级：课程设计题目：基于DSP的流水灯系统设计指导教师评语：成绩：指导教师：年 月 日 摘要DSP（Digital Signal Processing）也就是我们常说的数字信号处理，它是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集，变换，滤波，估

4、值，增强，压缩，识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP的主要应用有数字化移动，数据调制解调器，磁盘/光盘控制器需求，图形图像处理需求，汽车电子系统等。DSP在航空航天方面，主要用于雷达和声纳信号处理；在通信方面，主要用于移动，IP，ADSL和HFC的信号传输；在控制方面，主要用于电机控制，光驱和因公安驱动器；在电子娱乐方面，主要用于高清晰电视，机顶盒，家庭影院，DVD等应用；还有数字相机，网络相机等等。可以说没有DSP就没有对互联网的访问，也没有多媒体，也没有无线通信。随着科学技术的发展，将会出现更多的DSP新应用领域。本设计使用TMS320VC5416作为CPU，进行基于DSP的流

5、水灯系统设计，要求：1.具有简单的键盘输入可控制功能；2.具有存放程序的外部FLASH芯片；3.外部输入电压+5V电源；4.设计JTAG接口方便测试以及调试；5.设计8为数码管显示电路，实现8个流水灯正向反向依次闪烁，时间间隔为0.5s关键词： DSP；TMS320VC5416;流水灯；最小系统；JTAG接口第一章TMS320VC5416芯片1.1 TMS320VC5416芯片特点本设计用到的芯片是IT公司的TMS320VC5416，其引脚封装图如下所示：TMS320VC5416是为实现低功耗，高性能而专门设计的定点DSP芯片，它主要应用于无线系统中。TMS320VC5416基本特点：1.中央

6、处理单元先进的多总线结构，有一条程序总线（PB），三条数据总线（CB，DB和EB）和四条地址总线（PAB，CAB，DAB和EAB）;1个40位的算术逻辑单元（ALU），1个40位的桶形移位器和2个独立的40位累加器A和B;1个17x17的乘法器和两个40位加法器，乘法器可以耦合到加法器以完成单周期的MAC指令;部集成了维特比加速器以及与它相关的比较，选择和存储单元（CSSU）;指数编码器用来在单周期计算40位累加器值的指数;2个地址产生器，其中包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器运算单元。2.存储器192Kx16-bit可寻址存储空间，其中包括64K字程序空间，64K字数据空间和64K字I/O空

7、间，对于548，549，5402和5410还可以外部扩展程序空间3.数据寻址5416提供了7种数据寻址方式：立即数寻址；绝对寻址；累加器寻址；直接寻址；间接寻址；存储器映射寄存器寻址；堆栈寻址；4.程序存储器寻址使用程序计数器（PC）寻址，但是，对于一些指令需要用到绝对寻址。5.中断5416支持软件中断（如INTR，TRAP，RESET）和硬件中断，中断可分为可屏蔽中断（如TINT，INT0等）和不可屏蔽中断（如RESET和NMI），其中RESET的优先级最高，不可屏蔽中断的优先级高于可屏蔽中断的优先级，硬件中断的优先级则高于软件中断的优先级。6.流水线5416有6级流水线：预取指，取指，解码

8、，访问，读取和执行。7.运算速度指令周期为25/20/15/12.5/10ns，运算能力为40/50/66/80/100MIPS（百万条指令/秒）。8.低功耗方式TMS320VC5416可以在3.3V或2.7V电压下工作，三个低功耗方式（IDLE1，IDLE2和IDLE3）可以节省DSP的功耗，所以它特别适合于无线移动设备。9.片上的外设可软件编程的等待状态发生器，使得与速度较慢的设备通讯更加方便；片上的锁相环时钟发生器可以对外部始终信号进行倍频或分频，从而得到自己所需要的时钟频率，当分频时还可节省系统的功耗；可以禁止对外部数据总线，地址总线以及控制信号的控制；可以软件编程的定时器；10.JT

9、AG扫描逻辑电路符合国际IEEE 1149.1标准的边界扫描逻辑接口，即JTAG扫描逻辑电路，用于仿真和测试，可以实现在线仿真。1.2 TMS320VC5416的指令集5416的指令可以分为四个大类：算术指令，逻辑指令，程序控制指令，读取和存储指令1.算术指令包括了加法指令（ADD.），减法指令（SUB.），乘法指令（MPY.），乘加指令（MAC.）和乘减指令（MAS.），32位操作数指令（DADD,DSUB.）和一些专用指令（ABDST,FIRS,SQDST.）。其部分指令都只需要一个指令周期，只有个别指令需要2-3个指令周期。2.逻辑指令包括了与指令（AND.），或指令（OR .），异或指

10、令（XOR.），移位指令（ROL.）和测试指令（BITF.）。根据操作数的不同，这些指令需要1-2个指令周期。3.程序控制指令包括了转移指令（B,BC.），调用指令（CALL.），中断指令（INTR,TRAP），返回指令（RET.），重复指令（RPT .），堆栈操作指令（FRAME,POPD.）和其它程序控制指令（IDLE, NOP.）。这些指令根据情况不同分别需要1-6个指令周期。4.读取和存储指令包括了读取指令（LD.），存储指令（ST.），条件存储指令（CMPS, SACCD.），并行的读取和乘法指令（LD | MAC.），并行的读取和存储指令（ST | LD.），并行的存储和乘法指令（

11、ST | MAC.），并行的读取和加减指令（LD | ADD,LD | SUB）以及其它读取类型和存储类型指令（MVDD,PORTW, READA.）。这些指令根据情况不同分别需要1-5个指令周期。第二章硬件设计2.1整体框图2.2电源电路2.3存储电路2.4时钟电路2.5复位电路2.6 JTAG电路2.7键盘电路2.8显示模块第三章软件设计1.1设计流程1.2软件设计步骤3.2.1进入CCS用仿真机将计算机与ZY13DSP12BD实验箱连接好，并依次打开实验箱电源、仿真机电源，然后运行CCS软件。 3.2.2 新建一个项目点击 ProjectNew，并将项目保存在自己定义的文件夹下，注意文件

12、夹一定要用英文名，不要将文件夹取名为中文名，因为 CCS 软件不能识别以中文命名的文件夹。3.2.3新建一个源文件点击FileNewSource File可以打开一个文本编辑窗口，点击保存按键，保存在和项目相同的一个文件夹下面(main)，保存类型选择*.ASM（如果源文件是 C 语言编写的，保存类型选择*.C,本实验中的例程是使用汇编语言编写的,所以选择*.ASM为保存类型）。3.2.4在项目中添加源文件在新建立了一个源文件以后，要想使用CCS编译器对该源文件进行编译还需要将源文件添加到项目中去。添加方法是在工程管理器中右键单击 LED.pjt，在弹出的菜单中选择Add Files，然后将刚

13、才建立的main.asm文件添加到该项目中去。 3.2.5程序代码输入以下程序代码：1.初始化程序.mmregs .include c54.inc .def c54init .sect progsysc54init: STM #0x7208,SWWSR ;0 111 001 000 001 000 STM #0,SWCR STM #0xF800,BSCR ;1111 1000 0000 0000 STM #0,ST0 STM #0x2b00,ST1 ;0010 1011 0000 0000 STM #0x2fe4,PMST ;0010 1111 1110 0100 STM #0xFFFF,IF

14、R STM #0x0000,IMR ;关闭所有中断 STM #0,CLKMDclkcon: LDM CLKMD,A AND #0x01,A BC clkcon,ANEQ STM #0x43ff,CLKMD ;0100 0011 1111 1111 STM #0x0010,TCR1 ;timer1 stop STM #0x0010,TCR ;TSS=1 Timer stop STM #12800,PRD STM #0x0020,TCR RSBX INTM NOP NOP RET .end2.主函数程序：.mmregs .ref _c_int00 .include c54.inc .ref c54

15、init ;数码管地址Digital0 .set 0x0010Digital1 .set 0x0011Digital2 .set 0x0012Digital3 .set 0x0013Digital4 .set 0x0014Digital5 .set 0x0015Digital6 .set 0x0016Digital7 .set 0x0017 .dataDATA: .word 80FCH,8060H,80DAh,80F2h,8066H,80B6H,80BEH,80E0H ;测试数据 .sect progsys .align 0x10_c_int00: STM #0x0f80,SP CALL c5

16、4init LD #DATA ,DPLOOP: STM #DATA+7,AR1 PORTW *AR1-,Digital7 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital6 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital5 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital4 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital3 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital2 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital1 CALL Delay PORTW *AR1-,Digital0 CALL Delay B LO

17、OPDelay: STM #999,AR3 ;循环次数1000LOOP1: STM #999, AR2 ;循环次数1000LOOP2: BANZ LOOP2,*AR2- ;如果AR2不等于0，AR2减1，再判断 BANZ LOOP1,*AR3- ;如果AR1不等于0，AR1减1,跳转到LOOP1 RET .end 3.向量文件* vectors.asm * Plug in the entry point at RESET in the interrupt vector table* .include c54.inc .sect .vectors .ref _c_int00 ; main pro

18、grom ;.ref timer0 ,hpisys,usb_read .align 0x80 ; must be aligned on page boundaryRESET: ; reset vector B _c_int00 ; branch to main progrom NOP NOPnmi: RETE ; enable interrupts and return from one NOP NOP NOP ;NMI ; software interruptssint17 .space 4*16sint18 .space 4*16sint19 .space 4*16sint20 .spac

19、e 4*16sint21 .space 4*16sint22 .space 4*16sint23 .space 4*16sint24 .space 4*16sint25 .space 4*16sint26 .space 4*16sint27 .space 4*16sint28 .space 4*16sint29 .space 4*16sint30 .space 4*16int0: RETE NOP NOP NOPint1: RETE NOP NOP NOPint2: RETE NOP NOP NOPtint: RETE NOP NOP NOPrint0: RETE NOP NOP NOPxin

20、t0: RETE NOP NOP NOPDMAC0: RETE NOP NOP NOPDMAC1: RETE ;tint1 NOP NOP NOPint3: RETE NOP NOP NOPHPINT: RETE NOP NOP NOP DMAC2: RETE ;rint1 NOP NOP NOP NOPxint1: RETE NOP NOP NOPDMAC4: RETE NOP NOP NOPDMAC5: RETE NOP NOP NOP .end4.MEMORY程序-m sensor.mapMEMORY PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, len = 0x0f80

21、 /*8k-128 word*/ VECT: origin = 0x2f80, len = 0x80 /*128word*/ PAGE 1: DRAM: origin = 0x3000, len = 0xf80 /*4k word*/SECTIONS .progsys: load = PROG PAGE 0 .vectors: load = VECT PAGE 0 .data : load = DRAM PAGE 1 align 163.2.6对项目进行编译和点击 ProjectCompile File，在项目编译成功之后点击 ProjectBuild 选项对该项目进行，生成*.out 文件。

22、 3.2.7装载可执行文件要让程序代码在 DSP 部运行必需将生成的*.OUT 文件装载到 DSP 部，装载方法是点击：File Load Programe 再选择生成的 LED.out 文件就可以将程序装载到 DSP 的部存储器中。 3.2.8运行程序并查看结果：点击 DebugRun 让程序在 DSP 部运行。结果如下图：设计心得及体会为期两周的DSP课程设计结束了，在这次课程设计过程中，我学会了很多课本以外的东西，获得了许多难能可贵的经验。通过这次的课程设计，提高自己动手能力的同时也学到了很多有关方面的知识，对DSP有了更深入的理解，巩固了以前学到的知识，是自己更加充实。通过调试以上程序运行无误，完成了流水灯要求，使用DSP芯片设计流水灯；使用数码管显示；利用程序延时，接口转换实现流水灯。通过本次课程设计实现了用DSP芯片设计流水灯 , 学习到了很多关于DSP 的基础知识。并且更加深刻的巩固了课堂上所学的课本知识，DSP技术有了更进一步的认识和了解。掌握了DSP的基本实验方法，提高了工程设计和组织实验能力。通过这次课程设计，我学会了原理图的绘制，元件的生成与调用，学会了流程图的绘制，这些技术的掌握对以后的工作、学习都有很大的帮助。在这次课程设计中，通过自己查找相关资料，遇到问题积极解决，与同学积极讨论，最终完成了课程设计，我也体会到了成功的喜悦。