dsp課程設計報告

1、<p><b>　　DSP原理與應用</b></p><p>　　課程設計（學年論文）說明書</p><p>　　課題名稱： DSP原理與應用課程設計 </p><p>　　學生學號： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><

2、;p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 DSP芯片的介紹3</p>

3、;<p>　　2.1 DSP芯片的特點3</p><p>　　2.1.1 DSP芯片主要特點3</p><p>　　2.1.2 DSP芯片的優(yōu)缺點4</p><p>　　2.2 DSP芯片的分類4</p><p>　　2.3 DSP芯片的應用5</p><p>　　2.4 TMS32

4、0vC5509芯片的介紹6</p><p>　　第三章 總體設計9</p><p>　　3.1 硬件設計9</p><p>　　3.1.1 DSP芯片9</p><p>　　3.1.2 電源設計10</p><p>　　3.1.3 復位電路設計11</p><p>　　3.

5、1.4 時鐘電路設計10</p><p>　　3.1.5 程序存儲器擴展設計11</p><p>　　3.1.6 數(shù)據(jù)存儲器擴展設計9</p><p>　　3.1.7 JTAG接口設計10</p><p>　　3.1.8 A/D接口電路設計11</p><p>　　3.2 軟件設計9</p

6、><p>　　第四章CCS集成開發(fā)工具9</p><p>　　4.1 CCS是什么9</p><p>　　4.2 CCS窗口簡介10</p><p>　　4.2.1 CCS窗口示例10</p><p>　　4.2.2 CCS中常用的工具11</p><p>　　4.3 CCS的安

7、裝與設置11</p><p>　　第五章 正弦信號發(fā)生器的實現(xiàn)過程13</p><p>　　5.1 正弦信號發(fā)生器的理論實現(xiàn)13</p><p>　　5.1.1 常用的理論實現(xiàn)方法13</p><p>　　5.1.2 編程實現(xiàn)13</p><p>　　5.2 調(diào)試過程18</p>&

8、lt;p>　　第六章 實驗心得與體會13</p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　數(shù)字信號處理是20世紀60年代，隨著信息學科和計算機學科的高速發(fā)展而</p><p>　　迅速發(fā)展起來的一門新興學科。它的重要

9、性日益在各個領域的應用中表現(xiàn)出來。其主要標志是兩項重大進展，即快速傅里葉變換(FFT)算法的提出和數(shù)字濾波器設計方法的完善。數(shù)字信號處理是把信號用數(shù)字或符號表示成序列，通過計算機或通用（專用）信號處理設備，用數(shù)值計算方法進行各種處理，達到提取有用信息便于應用的目的。例如：濾波、檢測、變換、增強、估計、識別、參數(shù)提取、頻譜分析等。</p><p>　　數(shù)字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。因

10、此在進行數(shù)字信號處理之前需要將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。而數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。數(shù)字信號處理的算法需要利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備如數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號處理的研究方向應該更加廣泛、更加深入．特別是對于譜分析的本質(zhì)研究，對于非平穩(wěn)和非高斯隨機信號的研究，對于多維信號處理的研究等，都具有廣闊前景。</p><p&g

11、t;　　數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展很快、應用很廣、成果很多。多數(shù)科學和工程中遇到的是模擬信號。以前都是研究模擬信號處理的理論和實現(xiàn)。模擬信號處理缺點：難以做到高精度，受環(huán)境影響較大，可靠性差，且不靈活等。數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點：體積小、功耗低、精度高、可靠性高、靈活性大、易于大規(guī)模集成、可進行二維與多維處理。隨著大規(guī)模集成電路以及數(shù)字計算機的飛速發(fā)展，加之從60年代末以來數(shù)字信號處理理論和技術(shù)的成熟和完善，用數(shù)字方法來處理信號，即數(shù)字信號處理，已逐漸

12、取代模擬信號處理。</p><p>　　數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們所需要的信號形式。數(shù)字信號處理是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號處理與模擬信號處理是信號處理的子集。數(shù)字信號處理技術(shù)及設備具有靈活、精確、抗干擾強、設備尺寸小、造價低、速度快等突出優(yōu)點，這些都是模擬信號處理技術(shù)與設備所無法比擬的。<

13、/p><p>　　數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。數(shù)字信號處理是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)和應用等幾個方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在理論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應用又促進了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實現(xiàn)則是理論和應用之間的橋梁。數(shù)字信號處理是以眾多的學科為理論基礎的，

14、它所涉及的范圍及其廣泛。例如，在數(shù)學領域，微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。一些新興的學科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡等，都與數(shù)字信號處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎，同時又使自己成為一系列新興學科的理論基礎。</p><p>　　長期以來，信號處理技術(shù)—直用于轉(zhuǎn)換或產(chǎn)生模

15、擬或數(shù)字信號。其中應用得最頻繁的領域就是信號的濾波。此外，從數(shù)字通信、語音、音頻和生物醫(yī)學信號處理到檢測儀器儀表和機器人技術(shù)等許多領域中，都廣泛地應用了數(shù)字信號處理（digital signal processing，DSP）技術(shù)。數(shù)字信號處理己經(jīng)發(fā)展成為一項成熟的技術(shù)，并且在許多應用領域逐步代替了傳統(tǒng)的模擬信號處理系統(tǒng)。世界上三大DSP芯片生產(chǎn)商:1.德克薩斯儀器公司(TI) 2.模擬器件公司(ADI) 3.摩托羅拉公司(Motoro

16、la).這三家公司幾乎壟斷了通用DSP芯片市場。數(shù)字信號處理的書籍很多，其中以麻省理工學院奧本海姆編著的《Discrete Time Signal Processing》最為經(jīng)典 ，有中譯本《離散時間信號處理》由西安交通大學出版?，F(xiàn)在是第二版。</p><p>　　第二章 DSP芯片的介紹</p><p>　　2.1 DSP芯片的特點</p><p>　　DSP

17、芯片，也稱數(shù)字信號處理器， 是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。</p><p>　　2.1.1 DSP芯片主要特點</p><p>　　根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特點：</p><p>　　

18、⑴在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。 </p><p>　?、瞥绦蚝蛿?shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。 </p><p>　?、瞧瑑?nèi)具有快速RAM，通常可通過獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問。 </p><p>　?、染哂械烷_銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。 </p><p>　?、煽焖俚闹袛嗵幚砗陀布蘒/O支持。 </p&g

19、t;<p>　?、示哂性趩沃芷趦?nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器。 </p><p>　?、丝梢圆⑿袌?zhí)行多個操作。 </p><p>　?、讨С至魉€操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 </p><p>　?、团c通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。 </p><p>　　2.1.2 DSP芯片的優(yōu)缺點<

20、;/p><p>　　DSP芯片主要應用在信號處理 、圖像處理 、儀器 、聲音語言 、控制軍事 、通訊 、醫(yī)療 、家用電器等諸多領域。其優(yōu)點主要有：大規(guī)模集成性、穩(wěn)定性好、精度高、可編程性、高速性能、可嵌入性、接口和集成方便；缺點主要有：成本較高、高頻時鐘的高頻干擾、功率消耗較大等。 </p><p>　　2.2 DSP芯片的分類</p><p>　　DSP芯片可以按照

21、下列三種方式進行分類。 </p><p><b>　　1．按基礎特性分 </b></p><p>　　這是根據(jù)DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果在某時鐘頻率范圍內(nèi)的任何時鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI 電氣公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片屬于

22、這一類 </p><p>　　如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如，美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類。 </p><p><b>　　2．按數(shù)據(jù)格式分 </b></p><p>　　這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類的。數(shù)據(jù)以定點格式工作的

23、DSP芯片稱為定點DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC9

24、6002等。 </p><p>　　不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。 </p><p><b>　　3．按用途分 </b></p>

25、<p>　　按照DSP的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數(shù)字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專用型DSP芯片。 </p><p>

26、　　2.3 DSP芯片的應用</p><p>　　數(shù)字信號處理(DSP)芯片是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器可實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。自20世紀80年代初誕生以來已廣泛應用于通信、電子、航空航天、軍事及家電產(chǎn)品成為一種十分重要的電子產(chǎn)品的核心部件。DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。DSP芯片的高速發(fā)展，一方面得益于集成電路技術(shù)的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場。在近20年時間里，DSP芯片已

27、經(jīng)在信號處理、通信、雷達等許多領域得到廣泛的應用。目前，DSP芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。DSP芯片的應用主要有：</p><p>　　(1) 信號處理——如數(shù)字濾波、自適應濾波、快速傅立葉變換、相關(guān)運算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等；</p><p>　　(2) 通信——如調(diào)制解調(diào)器、自適應均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消、多路復用、傳真、擴

28、頻通信、糾錯編碼、可視電話等；</p><p>　　(3) 語音——如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人辨認、說話人確認、語音郵件、語音存儲等；</p><p>　　(4) 圖形/圖像——如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動畫、機器人視覺等；</p><p>　　(5) 軍事——如保密通信、雷達處理、聲納處理、導航、導彈制導等；</p

29、><p>　　(6) 儀器儀表——如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等；</p><p>　　(7) 自動控制——如引擎控制、聲控、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制等；</p><p>　　(8) 醫(yī)療——如助聽、超聲設備、診斷工具、病人監(jiān)護等；</p><p>　　(9) 家用電器——如高保真音響、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話/電

30、視等。</p><p>　　隨著DSP芯片性能價格比的不斷提高，可以預見DSP芯片將會在更多的領域內(nèi)得到更為廣泛的應用。</p><p>　　2.4 TMS320VC5509芯片的介紹</p><p>　　TMS320 C54x系列DSP芯片是使用靜態(tài)CMOS技術(shù)制造的。其方框圖見圖2-1，從圖中可以看出C54x系列DSP芯片具有以下功能單元：</p>

31、<p><b>　　總線</b></p><p>　　C54x共有八條總線分別是：</p><p>　　PB： 程序讀取總線 CB： 數(shù)據(jù)讀取總線1       DB： 數(shù)據(jù)讀取總線2 EB： 數(shù)據(jù)寫入總線    &

32、#160;  PAB： 程序讀取地址總線 CAB： 數(shù)據(jù)讀取地址總線1       DAB： 數(shù)據(jù)讀取地址總線2 EAB： 數(shù)據(jù)寫入地址總線</p><p>　　中央處理器（CPU）</p><p>　　CPU由以下幾個部件組成：</p><p>　　先進的多總線結(jié)構(gòu)： 包括三個

33、獨立的數(shù)據(jù)總線和一個程序總線</p><p>　　40位的算術(shù)邏輯單元： 包括一個40位移位器和兩個獨立的40位累加器</p><p>　　17bit 17bit的并行乘法器同一個專用的加法器相配合： 用來執(zhí)行不經(jīng)流水線的單周期乘加（MAC）運算</p><p>　　指數(shù)譯碼器： 可以在一個周期里計算出一個40位累加器的指數(shù)值</p><p>

34、;　　兩個地址生成器： 包括8個輔助寄存器和兩個輔助寄存器算術(shù)單元</p><p>　　程序控制器： 對指令進行解碼、管理流水線和程序流程</p><p><b>　　片上存儲器</b></p><p>　　C54x共有192K字的尋址能力（64K字的程序區(qū)，64K字的數(shù)據(jù)區(qū)，和64K字的I/O區(qū)）如圖2-2所示。</p><

35、;p>　　芯片內(nèi)部采用改進的哈佛結(jié)構(gòu),允許同時取指令和取數(shù)據(jù),而且還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù)。 所謂哈佛結(jié)構(gòu),是將程序和數(shù)據(jù)的存貯空間分開,各有各的地址總線和數(shù)據(jù)總線。這樣同一條指令可以同時對不同的存貯空間進行讀操作或?qū)懖僮?從而提高了處理速度。 </p><p>　　C54x DSP芯片還提供了塊指令循環(huán)功能，此功能可以大大地提高執(zhí)行循環(huán)的速度，但是此功能只能在一重循環(huán)中使用，因為它只提供

36、了一個循環(huán)記數(shù)寄存器BRC，所以在遇到多重循環(huán)時就要盡量把這個功能用在最里層的循環(huán)中，最里層循環(huán)是執(zhí)行次數(shù)最多的循環(huán)。 </p><p><b>　　第三章 總體設計</b></p><p>　　基于TMS320VC5509的語音信號采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2–1所示，該系統(tǒng)的中央處理單元采用美國TI(德州儀器)公司的高性能定點數(shù)字信號處理芯片TMS320VC55

37、09，TMS320VC5509是TI公司推出的定點數(shù)字信號處理器，它采用修正的哈佛結(jié)構(gòu)，包括12組獨立總線，即1組程序讀總線，1組程序地址總線，3組數(shù)據(jù)讀總線，2組數(shù)據(jù)寫總線，5組數(shù)據(jù)地址總線。這種結(jié)構(gòu)允許同時執(zhí)行程序指令和對數(shù)據(jù)操作， 運行速度快，單周期定點指令執(zhí)行時間為10ns。在語音信號采集中, 模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換（ADC)的精度和實時性對后續(xù)信號處理過程起到了重要作用。設計中采用TLC320AD50完成語音信號的A/D轉(zhuǎn)換。

38、TLC320AD50是TI公司提供的一款32 bit同步串口A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片，ADC之后有1個抽取濾波器以提高輸入信號的信噪比, 其采樣頻率最高可達22.5 Kb/s，滿足語音信號處理關(guān)于采樣頻率的要求。</p><p><b>　　3.1 硬件設計</b></p><p>　　圖2-2 TMS320VC5509芯片</p><p>　　

39、3.1.1 DSP芯片</p><p>　　作為DSP家庭高性價比代表的16位定點DSP芯片，C5402適用于語音通信等實時嵌入應用場合。與其它C54X芯片一樣,C5402具有高度靈活的可操作性和高速的處理能力。其性能特點如下：操作速率可達100MIPS;具有先進的多總線結(jié)構(gòu)，三條16位數(shù)據(jù)存儲器總線和一條程序存儲器總線；40位算術(shù)邏輯單元（ALU），包括一個40位桶形移位器和兩個40位累加器；一個17×

40、;17乘法器和一個40位專用加法器，允許16位帶/不帶符號的乘法；整合維特比加速器，用于提高維特比編譯碼的速度;單周期正規(guī)化及指數(shù)譯碼；8個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用業(yè)界最先進的定點DSP C語言編譯器；數(shù)據(jù)/程序?qū)ぶ房臻g為1M×16bit，內(nèi)置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM；內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)（PLL）時鐘產(chǎn)生器、兩個多通道緩沖串口、一個與外部處理器通信的8位并行

41、HPI口、兩個16位定時器以及6通道DMA控制器且低功耗。與C54X系列的其它芯片相比，C5402具有高性能、低功耗和低價格等特點。它采用6級流水線,且當RPT（重復指令）時，一些多周期的指令就變成了單周期的指令；芯片內(nèi)部RAM</p><p>　　3.1.2 電源設計</p><p>　　為了降低芯片功耗，C54x系列芯片大部分都采用低電壓設計，并且采用雙電源供電，即內(nèi)核電源CVDD：采

42、用1.8V，主要為芯片的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括CPU、時鐘電路和所有的外設邏輯；I/O電源DVDD：采用3.3V，主要供I/O接口使用。可直接與外部低壓器件接口，而無需額外的電平變換電路。DSP芯片采用的供電方式，主要取決于應用系統(tǒng)中提供什么樣的電源。在實際中，大部分數(shù)字系統(tǒng)所使用的電源可工作于5V或3.3V，本設計采用TI公司提供的雙電源芯片： TPS73HD318電源的最大輸出電流為750mA，并且提供兩個寬度為200ms的低電平復

43、位脈沖。電路圖如圖3.1-1所示。</p><p>　　圖3.1-1由TPS7301 芯片組成的電源電路</p><p>　　3.1.3 復位電路設計</p><p>　　TMS320VC5502的復位輸入引腳RS為處理器提供了一種硬件初始化的方法,它是一種不可屏蔽的外中斷,可在任何時候?qū)MS320VC5502進行復位。當系統(tǒng)上電后，RS引腳應至少保持5個時鐘周期

44、穩(wěn)定的低電平，以確保數(shù)據(jù)、地址和控制線的正確配置。復位后(RS回到高電平)，CPU從程序存儲器的FF80H單元取指，并開始執(zhí)行程序。本設計采用手動復位電路（如圖3.1-2）。</p><p>　　圖3.1-2 手動復位電路</p><p>　　3.1.4 時鐘電路設計</p><p>　　時鐘電路用來為’C54x芯片提供時鐘信號，由一個內(nèi)部振蕩器和一個鎖相環(huán)PLL組

45、成，可通過芯片內(nèi)部的晶體振蕩器或外部的時鐘電路驅(qū)動。利用DSP芯片內(nèi)部提供的晶振電路，在DSP芯片的X1、X2之間連接晶體振蕩器。使用芯片內(nèi)部的振蕩器在芯片的X1和X2/CLKIN引腳之間接入一個晶體,用于啟動內(nèi)部振蕩器。時鐘電路圖如圖3.1-3。</p><p>　　C1=C2=20pF</p><p>　　圖3.1-3時鐘模塊電路</p><p>　　3.1.5

46、 程序存儲器擴展設計</p><p>　　FLASH存儲器用以擴展程序存儲器 AT29LV1024是1M位的FLASH存儲器FLASH存儲器與EPROM相比，具有更高的性能價格比，而且體積小、功耗低、可電擦寫、使用方便，并且3.3V的FLASH可以直接與DSP芯片連接。地址線：A0~A15；數(shù)據(jù)線：I/O0~I/O15；控制線：—片選信號；—編程寫信號；—輸出使能信號。擴展連接圖如圖3.1-4。</p>

47、;<p>　　圖3.1-4程序存儲器擴展電路</p><p>　　3.1.6數(shù)據(jù)存儲器擴展設計</p><p>　　要實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序的存儲，TMS320VC5502必須有外接擴展存儲器。TMS320VC5502 的速度為100 MI/s，為保證DSP運行速度，需要外部存儲器的速度接近10ns。系統(tǒng)選擇ICSI64LV16作為外部存儲器，其容量64K字×16

48、bit。其硬件連接圖如圖3.1-5所示。</p><p>　　圖3.1-5數(shù)據(jù)存儲器擴展電路</p><p>　　3.1.7 JTAG接口設計</p><p>　　在系統(tǒng)中，通過JTAG測試口訪問和調(diào)試DSP芯片。JTAG是一種國際標準測試協(xié)議(IEEE 1149.1兼容)，針對現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路測試、檢驗困難而提出的基于邊界掃描機制和標準測試存取口的國際標準。標

49、準JTAG測試端口包括4個必選引腳和一個可選的異步JTAG的復位引腳TRST，分別是工作模式選擇引腳TMS，串行數(shù)據(jù)輸入引腳TDI，串行數(shù)據(jù)輸出引腳TDO，端口工作時鐘引腳TCK。JTAG接口引腳連接如圖3.1-6所示。</p><p>　　圖3.1-6 JTAG接口引腳連接圖</p><p>　　3.1.8 A/D接口電路設計</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換模塊是

50、整個系統(tǒng)的主要部分，它接收來自外部的信號或模擬數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給CPU做后續(xù)的處理。TLC320AD50是一款SIGMA- DELTA 型單片音頻接口芯片, 通過串行口與DSP 或其它設備通信。它內(nèi)部集成了16 位的D/A 和A/D 轉(zhuǎn)換器, 采樣速率最高可達22.05 Kb/s, 其采樣速率可通過DSP 編程來設置。設置AD50時，串行通信數(shù)據(jù)最低為高電平。在DAC 之前有一個插值濾波器以保證輸出信號平滑, ADC

51、 之后有一個抽取濾波器以提高輸入信號的信噪比。AD50 的發(fā)送和接收可以同時進行。</p><p>　　圖3.1-7 TLC320AD50與 TMS320VC5509 串行口的連接</p><p>　　3.1.9總體電路圖</p><p>　　第四章 CCS集成開發(fā)工具</p><p>　　4.1 CCS是什么</p><

52、;p>　　通常，DSP廠商和第三方都會為DSP的開發(fā)應用提供各種各樣的軟硬件開發(fā)工具（代碼生成工具和代碼調(diào)試工具等）。早期的DSP開發(fā)工具沒有集成化，需要在DOS環(huán)境下鍵入比較復雜的命令，使用起來不很方便，調(diào)試、開發(fā)的效率也不高。1999年，TI公司推出了CCS（Code Composer Studio）集成開發(fā)工具（直譯為代碼設計工作室），為DSP用戶提供了十分便利的開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　CCS

53、內(nèi)部集成了以下軟件工具：</p><p>　　DSP代碼生成工具（包括DSP的C編譯器、匯編優(yōu)化器、匯編器和鏈接器等）</p><p>　　CCS集成開發(fā)工具（編輯、鏈接和調(diào)試DSP目標程序）。</p><p>　　實時分析插件DSP/BIOS和實時數(shù)據(jù)交換模塊RTDX等（必須有硬件開發(fā)板）。</p><p>　　CCS是一種可視化集成開發(fā)工

54、具，它集代碼生成軟件和代碼調(diào)試工具</p><p>　　于一體，具有強大的應用開發(fā)功能：</p><p>　?、趴梢暬a編輯界面：可以直接編寫匯編語言和C語言程序、.H頭文件和.CMD命令文件等。</p><p>　?、拼a生成工具：包括DSP的匯編器、C編譯器和鏈接器等。</p><p>　?、歉鞣N調(diào)試工具：包括加載執(zhí)行文件、運行、單步操

55、作、設置斷點、查看編輯存儲器和寄存器、觀察變量、評估程序和執(zhí)行時間等。</p><p>　　⑷探針工具：可將PC機數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)傳到DSP，或者將DSP中數(shù)據(jù)傳到PC機數(shù)據(jù)文件中，以便實現(xiàn)各種算法仿真和數(shù)據(jù)監(jiān)視。</p><p>　?、蓤D形顯示工具：可以將DSP程序生成的數(shù)據(jù)繪制成時域/頻域圖等，以便于觀察和分析。</p><p>　?、释ㄓ脭U展語言GEL：可以讓

56、用戶通過GEL語言編程，建立需要的GEL函數(shù)來擴展CCS的功能，包括配置各種參數(shù)、修改變量等。</p><p>　?、薉SP/BIOS工具：它是DSP芯片簡化了的操作系統(tǒng)內(nèi)核，即各種DSP芯片操作系統(tǒng)的底層文件，為嵌入式系統(tǒng)應用提供基本的運行服務，具有代碼較少、邏輯精簡等優(yōu)點。</p><p>　　⑻開放式的插入架構(gòu)技術(shù)：只需安裝相應的驅(qū)動程序，就能夠集成第三方的專用插件。</p&g

57、t;<p>　　4.2 CCS窗口簡介</p><p>　　4.2.1 CCS窗口示例</p><p>　　CCS系統(tǒng)設置完成后，就可以打開CCS應用程序，在CCS集成開發(fā)環(huán)境下完成工程定義，程序的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試，以及程序運行結(jié)果的分析和評估等工作。一個典型的CCS集成開發(fā)環(huán)境住窗口如圖3-1所示。該示例窗口由菜單欄、工具欄、工程窗口、源程序編輯和調(diào)試窗口、存儲器

58、窗口、CPU寄存器窗口、輸出窗口等組成。此外，還可以根據(jù)需要打開反匯編窗口、圖形顯示窗口、變量觀察窗口，以及時鐘窗口等。</p><p>　　圖3-1 CCS應用窗口示例</p><p>　　4.2.2 CCS中常用的工具</p><p>　　菜單欄——和CCS所有功能相關(guān)的菜單都在這里面。 </p><p>　　編譯工具欄——編譯程序時

59、常用的一些工具。 </p><p>　　調(diào)試工具欄——調(diào)試程序時常用的一些工具。 </p><p>　　工程文件框——打開的工程所有文件會按類別放在這里，便于我們編程時在各個文件之間的切換。 </p><p>　　代碼編輯區(qū)——顧名思義，代碼都是在這里編輯完成的了，是我們最主要的工作區(qū)域。 </p><p>　　編譯信息輸出區(qū)——編譯時產(chǎn)生的

60、信息會在這個區(qū)域內(nèi)輸出，能讓我們直觀的了解到正在編譯哪個文件，編譯過程中是否產(chǎn)生了錯誤，而這些錯誤是哪些，由于什么原因引起的，這些內(nèi)容都會顯示在這里。</p><p>　　4.3 CCS的安裝與設置</p><p>　　CCS的安裝步驟如下：</p><p>　?。?）將CCS的安裝光盤插入計算機的CD-ROM光盤驅(qū)動器中，運行CCS安裝程序Set-up.exe.

61、按屏幕提示，將CCS系統(tǒng)安裝到C:\ti（默認系統(tǒng)）安裝目錄下。安裝完成后：</p><p>　?、僭谧烂嫔蠈⒊霈F(xiàn)Set-upCCS2(’C5000)和CCS2(’C5000)兩個快捷方式圖標，分別對應CCS配置程序和CCS應用程序。</p><p>　?、谠贑:\ti目錄下有bin、c5400、c5500、cc、docs、drivers、examples、myprojects、plugi

62、ns、 tutoria、uninstall共11個文件夾，以及DosRun等3個文件夾，用戶的工程文件都將存放在myprojects文件夾下。</p><p>　　（2）單擊Set-upCCS2(’C5000)快捷方式圖標，運行CCS配置程序，彈出對話框如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 CSS配置對話框</p><p>　　從對話框的Availabl

63、e Configurations列表框中選擇應用平臺類型。配置完成后，保存設置并退出。CCS系統(tǒng)將C5402軟件仿真器作為系統(tǒng)配置，顯示在System Configuration列表框中。</p><p>　　第五章 正弦信號發(fā)生器的實現(xiàn)過程</p><p>　　5.1 正弦信號發(fā)生器的理論實現(xiàn)</p><p>　　5.1.1 常用的理論實現(xiàn)方法</p

64、><p>　　在通信、儀器和控制等領域的信號處理系統(tǒng)中，可能會用到正弦波信號發(fā)生器。一般來說產(chǎn)生正弦波的方法有兩種：</p><p>　?、俨楸矸ǎ捍朔椒ㄓ糜趯纫蟛桓叩膱龊?，如果要求精度高，表就很大，相應的存儲器容量也要增大。</p><p>　?、谔├占墧?shù)展開法。這是一種更為有效的方法。與查表法相比，該方法需要的存儲單元很少，而且精度高。</p>

65、<p>　　一個角度正弦和余弦函數(shù)，都可以展開成泰勒級數(shù)，取其前5項進行近似。</p><p>　　本次課程設計利用泰勒級數(shù)展開法求正弦值，產(chǎn)生正弦波。軟件流程圖如圖4-1</p><p>　　5.1.2 編程實現(xiàn)</p><p>　　先計算0～45°（間隔為0.5°）的sin和cos值，在利用sin2a=2sina*cosa求出si

66、n值（間隔為1°）。然后，通過復制，獲得0～359°的正弦值。重復向</p><p>　　5.1.2 編程實現(xiàn)</p><p>　　先計算0～45°（間隔為0.5°）的sin和cos值，在利用sin2a=2sina*cosa求出sin值（間隔為1°）。然后，通過復制，獲得0～359°的正弦值。重復向PA口輸出，便可得到正弦波。程

67、序如下：</p><p>　　1.產(chǎn)生正弦波程序清單sin.asm：</p><p>　　.title "sin.asm" ；為匯編文件取名為“sin.asm”</p><p>　　.mmregs ；定義存儲器映像寄存器</p><p>　　.def _c_int00</p&

68、gt;<p>　　.ref sinx,d_xs,d_sinx,cosx,d_xc,d_cosx；定義標號</p><p>　　sin_x: .usect "sin_x",360 ；為"sin_x"保留360個存儲空間</p><p>　　STACK: .usect "STACK",10

69、 ；為堆棧保留10個存儲空間</p><p>　　k_theta .set 286 ；theta=pi/360(0.5deg)</p><p>　　PA0 .set 0</p><p><b>　　_c_int00 </b></p><p>　　.text

70、 ；定義文本程序代碼段</p><p>　　STM #STACK+10,SP ；設置堆棧指針</p><p>　　STM k_theta,AR0 ；AR0-->K_theta(increment)</p><p>　　STM 0,AR1 ；(AR1)=X(rad)</p>

71、<p>　　STM #sin_x,AR6 ；AR6- - >sin(x)</p><p>　　STM #90,BRC ；form sin0(deg.)—sin90(deg)</p><p>　??；重復執(zhí)行塊語句（下條語句開始至loop1-1 ）91次</p><p>　　RPTB loop1-1

72、 </p><p>　　LDM AR1,A</p><p>　　LD #d_xs,DP ；DPd_xs</p><p>　　STL A,@d_xs ；(A)低16位→d_xs</p><p>　　STL A,@d_xc ；(A)低16位→d_xc&l

73、t;/p><p>　　CALL sinx ；調(diào)用sinx程序</p><p>　　CALL cosx ；調(diào)用conx程序</p><p>　　LD #d_sinx,DP ；DP d_sinx</p><p>　　LD @d_sinx,16,A ；A=sin

74、(x)</p><p>　　MPYA @d_cosx ；B= sin(x)*cos(x)</p><p>　　STH B,1,*AR6+ ；AR6- - >2*sin(x)*cos(x)</p><p>　　MAR *AR1+0 ；修改輔助寄存器AR1</p><p>

75、　　loop1: STM #sin_x+89,AR7 ；sin91(deg.)- -sin179(deg.)</p><p>　　STM #88,BRC ；重復執(zhí)行下條指令至loop2-1</p><p>　　RPTB loop2-1 ；處90次</p><p>　　LD *AR7-,A

76、 ；((AR7)) →A,然后AR7減去1</p><p>　　STL A,*AR6+ ；(A) 低16位→AR6</p><p>　　loop2: STM #179,BRC ；sin180(deg.)- -sin359(deg.)</p><p>　?。?BRC)=179,重復執(zhí)行180次</p&

77、gt;<p>　　STM #sin_x,AR7 ；AR7指向sin_x首地址</p><p>　　RPTB loop3-1 ；</p><p>　　LD *AR7+,A ；((AR7)) →A，然后AR7加1</p><p>　　NEG A ；累加器變

78、負</p><p>　　STL A,*AR6+ ；A低16位→AR6</p><p>　　loop3: STM #sin_x,AR6 ；generate sin wave AR6指向sin_x</p><p>　　STM #1,AR0 ；AR 01</p><p>　　

79、STM #360,BK ；BK360</p><p>　　loop4: PORTW *AR6+0%,PA0 ；PA0=*AR6+0%,向PA0輸出數(shù)據(jù)</p><p>　　B loop4 ；</p><p><b>　　sinx:</b></p><p

80、>　　.def d_xs,d_sinx ；定義標號d_xs,d_sinx</p><p>　　.data ；定義數(shù)據(jù)代碼段</p><p>　　table_s .word 01c7h ；c1=1/(8*9)</p><p>　　.word 030bh ；c1=

81、1/(6*7)</p><p>　　.word 0666h ；c1=1/(4*5)</p><p>　　.word 1556h ；c1=1/(2*3)</p><p>　　d_coef_s .usect "coef_s",4 ；為"coef_s"保留4個存儲空間&l

82、t;/p><p>　　d_xs .usect "sin_vars",1 ；為d_xs中sin_vars保留1個存儲空間</p><p>　　d_squr_xs .usect "sin_vars",1 ；為d_squr_xs中sin_vars保留1個存儲空間</p><p>　　d_temp_s

83、 .usect "sin_vars",1 ；為d_temp_s中sin_vars保留1個存儲空間</p><p>　　d_sinx .usect "sin_vars",1 ；為d_sinx中sin_vars保留1個存儲空間</p><p>　　c_l_s .usect "sin_vars&qu

84、ot;,1 ；為d_xs中sin_vars保留1個存儲空間</p><p>　　.text ；定義代碼開始段</p><p>　　SSBX FRCT ；設置FRCT=1以解決冗余符號位</p><p>　　STM #d_coef_s,AR5 ；AR5指向d_coe

85、f_s首地址</p><p>　　RPT #3 ；重復下條指令4次</p><p>　　MVPD #table_s,*AR5+ ；table_s中的數(shù)復制到AR5指向的單元</p><p>　　STM #d_coef_s,AR3 ；AR3指向d_coef_s首地址</p><

86、p>　　STM #d_xs,AR2 ；AR2指向d_xs首地址</p><p>　　STM #c_l_s,AR4 ；AR4指向c_l_s首地址</p><p>　　ST #7FFFh,c_l_s ；7FFFh →c_l_s</p><p>　　SQUR *AR2+,A

87、 ；AR2指向累加器A中的數(shù)值求其平方</p><p>　　ST A,*AR2 ；（A）左移16位→AR2</p><p>　　||LD *AR4,B ；（AR4）左移16位→B</p><p>　　MASR *AR2+,*AR3+,B,A ；從累加器A中減去（AR2）*（AR3）<

88、;/p><p>　　MPYA A ；操作數(shù)與累加器A中高位相乘</p><p>　　STH A,*AR2 ；（A）高16位→AR2</p><p>　　MASR *AR2-,*AR3+,B,A ；從累加器A中減去（AR2）*（AR3）</p><p>　　MPYA

89、 *AR2+ ；AR2指向的數(shù)與累加器A的高16位相乘</p><p>　　ST B,*AR2 ；（B）左移16位→AR2</p><p>　　||LD *AR4,B ；（AR4）左移16位→B</p><p>　　MASR *AR2-,*AR3+,B,A ；從

90、累加器A中減去（AR2）*（AR3）</p><p>　　MPYA *AR2+ ；與累加器A中高16位相乘</p><p>　　ST B,*AR2 ；（B）左移16位→AR2</p><p>　　||LD *AR4,B ；（AR4）左移16位→B MA

91、SR *AR2-,*AR3+,B,A ；從累加器A中減去（AR2）*（AR3）</p><p>　　MPYA d_xs ；d_xs指向的操作數(shù)與累加器A中高16位相乘</p><p>　　STH B,d_sinx ；（B）高16位→d_sinx</p><p>　　RET

92、 ；返回</p><p><b>　　cosx:</b></p><p>　　.def d_xc,d_cosx ；定義標號d_xc,d_cosx</p><p>　　d_coef_c .usect "coef_c",4 ；為coef_c保留4個存儲空間</

93、p><p>　　.data ；定義數(shù)據(jù)代碼段</p><p>　　table_c .word 0249h ；c1=1/(7*8)</p><p>　　.word 0444h ；c2=1/(6*5)</p><p>　　.word 0aa

94、bh ；c3=1/(3*4)</p><p>　　.word 4000h ；c4=1/2</p><p>　　d_xc .usect "cos_vars",1 ；為d_xc中cos_vars保存1個存儲單元</p><p>　　d_squr_xc .usect &q

95、uot;cos_vars",1 ；為d_squr_xc中cos_vars保存1個存儲單元</p><p>　　d_temp_c .usect "cos_vars",1 ；為d_temp_c中cos_vars保存1個存儲單元</p><p>　　d_cosx .usect "cos_vars",1

96、 ；為d_cosx中cos_vars保存1個存儲單元</p><p>　　c_l_c .usect "cos_vars",1 ；為c_l_c中cos_vars保存1個存儲單元</p><p>　　.text ；定義文本代碼段</p><p>　　SSBX FRCT

97、 ；FRCT=1以清除冗余符號位</p><p>　　STM #d_coef_c,AR5 ；AR5指向d_coef_c首地址</p><p>　　RPT #3 ；重復下條指令4次</p><p>　　MVPD #table_c,*AR5+ ；把table_c中的數(shù)復制到中AR5&l

98、t;/p><p>　　STM #d_coef_c,AR3 ；AR3指向d_coef_c首地址</p><p>　　STM #d_xc,AR2 ；AR2 指向d_xc首地址</p><p>　　STM #c_l_c,AR4 ；AR4指向c_l_c首地址</p><p>　　ST

99、 #7FFFh,c_l_c ；7FFFh→c_l_c</p><p>　　SQUR *AR2+,A ；求X的平方存放在累加器A中</p><p>　　ST A,*AR2 ；（A）左移16位→AR2</p><p>　　||LD *AR4,B ；（AR4）左移1

100、6位→B</p><p>　　MASR *AR2+,*AR3+,B,A ；A=1-x^2/56,T=x^2</p><p>　　MPYA A ；A=T*A=x^2(1-x^2/56)</p><p>　　STH A,*AR2 ；(d_temp)= x^2(1-x^2/56)</

101、p><p>　　MASR *AR2-,*AR3+,B,A ；A=1-x^2/30(1-x^2/56),</p><p>　　T= x^2(1-x^2/56)</p><p>　　MPYA *AR2+ ；B=x^2(1-x^2/30(1-x^2/56))</p><p>　　ST B,*AR2

102、 ；(d_temp)= x^2(1-x^2/30(1-x^2/56))</p><p>　　||LD *AR4,B ；B=1</p><p>　　MASR *AR2-,*AR3+,B,A ；A= 1-x^2/12(1-x^2/30(1-x^2/56))</p><p>　　SFTA A,-1,A

103、 ；-1/2</p><p>　　NEG A ；</p><p>　　MPYA *AR2+ ；B=1-x^2/2(1-x^2/12(1-x^2/30</p><p>　　；(1-x^2/56)))</p><p>　　MAR *AR2+

104、 ；</p><p>　　RETD ；</p><p>　　ADD *AR4,16,B ；B=1-x^2/2(1-x^2/12(1-x^2/30</p><p>　　；(1-x^2/56)))</p><p>　　STH B,*AR2

105、 ；cos(theta)</p><p>　　RET ；</p><p>　　.end ；</p><p>　　2. .cmd文件描述輸入文件和輸出文件，說明系統(tǒng)中有哪些可用存儲器、程序段、堆棧及復位向量和中斷向量等安排在什么地方。其中MEMORY段就是用來規(guī)定目標

106、存儲器的模型，通過這條指令，可以定義系統(tǒng)中所包含的各種形式的存儲器，以及它們占據(jù)的地址范圍；SECTIONS段說明如何將輸入段組合成輸出段以及在可執(zhí)行文件中定義輸出段、規(guī)定輸出段在存儲器中的位置等。正弦波程序鏈接命令文件sin.cmd：</p><p><b>　　MEMORY</b></p><p><b>　　{</b></p>

107、<p><b>　　PAGE 0:</b></p><p>　　EPROM: org = 0E000h, len = 1000h</p><p>　　VECS: org = 0FF80h, len = 0080h</p><p><b>　　PAGE 1:</b>

108、;</p><p>　　SPRAM: org = 0060h, len = 0020h</p><p>　　DARAM1: org = 0080h, len = 0010h</p><p>　　DARAM2: org = 0090h, len = 0010h</p><p&

109、gt;　　DARAM3: org = 0200h, len = 0200h</p><p><b>　　}</b></p><p>　　SECTIONS </p><p><b>　　{</b></p><p>　　.text :>EPROM PAGE

110、 0 ；文本代碼段其實地址為0E000h，長度為1000h</p><p>　　.data :>EPROM PAGE 0 ；數(shù)據(jù)代碼段其實地址為0D000h</p><p>　　STACK :>SPRAM PAGE 1 ；堆棧起始地址為0060h，長度為0020h</p><p>　　sin_vars :>DARA

111、M1 PAGE 1 ；標號為sin_vars段的起始地址為0080</p><p><b>　??；長度為0010h</b></p><p>　　coef_s :>DARAM1 PAGE 1 ；標號為coef_s段的起始地址為0070h</p><p><b>　?。婚L度為0010h</b></

112、p><p>　　cos_vars :>DARAM2 PAGE 1 ；標號為cos_vars段的起始地址為0090h</p><p><b>　?。婚L度為0010h</b></p><p>　　coef_c :>DARAM2 PAGE 1 ；標號為coef_c段的起始地址為0080h</p><p&

113、gt;<b>　??；長度為0020h</b></p><p>　　sin_x : align(512) {} > DARAM3 PAGE 1</p><p>　　.vectors :>VECS PAGE 0</p><p><b>　　}</b></p><p>　

114、　3.復位向量文件sin_v.asm:</p><p>　　.title "sin_v.asm"</p><p>　　.ref _c_int00</p><p>　　.sect ".vectors"</p><p>　　B _c_int00<

115、/p><p><b>　　.end</b></p><p><b>　　5.2 調(diào)試過程</b></p><p>　　1. 打開Setup CCStudio v3.3如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-1 Setup CCStudio v3.3的打開界面</p><p>