DSP实验报告.doc

DSP原理及应用实验报告姓名：蔡嘉仑学号：2012118002实验1 Code Composer Studio入门一、实验目的1掌握Code Composer Studio3.3的配置步骤过程。2了解Code Composer Studio 3.3软件的操作环境和基本功能，了解TMS320C24x软件开发过程。3学习创建工程和管理工程的方法，了解基本的编译和调试功能，学习使用观察窗口，了解图形功能的使用。二、实验设备PC兼容机一台，操作系统为Windows XP，安装Code Composer Studio 3.3软件，TMS320C24x开发板。三、实验原理Code Composer Studio 3.3主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C语言程序编译连接生成COFF（公共目标文件）格式的可执行文件，并能将程序下载到目标DSP上运行调试。图1-1 CCS设置图标sfi 用户系统的软件部分可以由CCS建立的工程文件进行管理，工程一般包含：-源程序文件：C语言或汇编语言文件（*.C或*.ASM）-头文件（*.H）-命令文件（*.CMD）-库文件（*.LIB, *.OBJ)四、实验步骤 用仿真器把电脑和2407开发板进行连接。实验步骤：设置CCS仿真环境启动CCS新建工程添加文件编译工程下载调试查看运行过程和结果。1设置Code Composer Studio 3.3仿真环境（硬件仿真）。操作：双击桌面上图1-1所示图标，在出现的窗口中按图1-2所示的标号顺序删除原有的配置（若DSP芯片和仿真器相同，可以直接点击 Save &Quit后进入步骤3）。 鼠标右键单击此项 鼠标左键单击删除此配置图1-2 移除设置窗口中的原有设备接下来按图1-3所示的标号顺序进行设置。（选择仿真器类型，选择DSP芯片，添加.gel文件） 单击选择配置 添加 保存退出图1-3 系统设置3启动Code Composer Studio 3.3操作：双击桌面上CCS 3.3图标启动CCS3.3（也可以在退出CCS 3.3设置环境时启动CCS 3.3）。4创建工程： 创建新的工程文件：操作：选择菜单“Project”的“New”项。如图1-4弹出下图，建立XX.pjt工程文件：(工程路径设置在F:XX 。XX用自己的名字首字母代替，)图1-4 创建新的工程文件工程文件建立在F:XX文件夹下。展开主窗口左侧工程管理窗口中“Projects”下新建立的“XX.pjt”，其中各项均为空。 在工程文件中添加程序文件：（添加源程序，添加头文件，添加链接文件.CMD,添加库文件在。）备注：实验1的程序用提供的例程把D:ICETEKlf2407ALF2407ALab0301-led文件夹里面的库文件rts2407.lib，源程序led.c，链接命令文件led.cmd复制到F:XX文件夹。操作：选择菜单“Project”的“Add Files to Project”项；在“Add Files to Project”对话框中选择文件目录为F:XX，改变文件类型为“C Source Files(*.c;*.ccc)”，选择显示出来的文件“led.c”；重复上述各步骤，添加led.cmd文件到XX 工程中；添加rts2407.lib 文件到工程中。备注：库文件也可以在.CMD中添加。或者在菜单projectbuilt optionslinker 里面填写rts2407.lib，如图1-5）图1-5 添加库文件 编译链接工程：操作：选择菜单“Project”的“Rebuild All”项，或单击工具条中的按钮；注意编译过程中CCS主窗口下部的“Build”提示窗中显示编译信息，最后将给出错误和警告的统计数。5、仿真下载操作：点击菜单FileLoad Program，选择下载文件XX.out。然后点击菜单Debugrun 运行工程，观看开发板上的4个LED是否闪烁。点击菜单Debug- Halt暂停运行。6调试 ：设置软件调试断点：在项目浏览窗口中，双击led.c激活这个文件，移动光标到if (anj & 0x8)行上，单击鼠标右键选择Toggle Breakpoint或按F9设置断点（另外，双击此行左边的灰色控制条也可以设置或删除断点标记）。 利用断点调试程序：选择DebugRun或按F5运行程序，程序会自动停在if (anj & 0x8)行上。 单步调试。执行下列操作，了解含义。提示：在执行C语言的程序时，为了快速的运行到主函数调试自己的代码，可以使用DebugGo main命令。7使用观察窗口：备注：Watch Locals：自动显示位于当前执行函数的变量的名称Name，数值Value和类Type。Watch 1：显示用户要求的局部、全局变量和表达式的名称Name，数值Value，进制Radix和类型 操作： 执行ViewWatch Window打开观察窗口。 在led.c中，用鼠标双击一个变量（比如ii），再单击鼠标右键，选择“Quick Watch”，或者在led.c中，选中变量ii，单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”，CCS将把变量添加到观察窗口并显示选中的变量值。把uLED变量加到观察窗口中，点击变量左边的“+”，观察窗口可以展开结构变量，并且显示结构变量的每个元素的值。用单步调试运行程序，观察变量的变化情况。实验4 直流电机控制一、要求1 学习用 C 语言编制中断程序，控制LF2407 DSP 通用I/O 管脚产生不同占空比的PWM 信号。2学习LF2407DSP 的通用I/O 管脚的控制方法。3学习直流电机的控制原理和控制方法二、原理1TMS320LF2407DSP 的McBSP 引脚通过设置 PWM11 和TDIRB 的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用I/O 引脚使用。2直流电机控制直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Puls Width Modulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。PWM 调压调速原理直流电动机转速 n 的表达式为： 其中U 为电枢端电压；I 为电枢电流；R 为电枢电路总电阻；为每极磁通量；K 为电动机结构参数。所以直流电动机的转速控制方法可分为两类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。右图是利用开关管对直流电动机进行 PWM 调速控制的原理图和输入输出电压波形。图中，当开关管MOSFET 的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压Us。t1秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。t2 秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图中所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值Uo 为占空比表示了在一个周期 T 里，开关管导通的时间与周期的比值。的变化范围为01。由此式可知，当电源电压Us 不变的情况下，电枢的端电压的平均值Uo 取决于占空比的大小，改变值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM 调速原理。3、PWM 调速方法：在 PWM 调速时，占空比是一个重要参数。以下3 种方法都可以改变占空比的值：(1)定宽调频法：这种方法是保持t1 不变，只改变t2，这样使周期T(或频率)也随之改变。(2)调宽调频法：这种方法是保持t2 不变，只改变t1，这样使周期T(或频率)也随之改变。(3)定频调宽法：这种方法是使周期T(或频率)保持不变，而改变t1 和t2。（采用此方法）前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。4、ICETEK-CTR 直流电机模块ICETEK-CTR 即显示/控制模块上直流电机部分的原理图见下图。图中PWM输入对应ICETEKLF2407-A 评估板上P4 外扩插座第26 引脚的PWM11 信号，DSP 将在此引脚上给出PWM 信号用来控制直流电机的转速；图中的DIR 输入对应ICETEKLF2407-A 评估板上TDIR2 信号，DSP 将在此引脚上给出高电平或低电平来控制直流电机的方向。从DSP 输出的PWM 信号和转向信号先经过2 个与门和1 个非门再与各个开关管的栅极相连。5、控制原理当电动机要求正转时，PWM11 给出高电平信号，该信号分成3 路：第1 路接与门Y1 的输入端，使与门Y1 的输出由PWM 决定，所以开关管V1 栅极受PWM 控制；第2 路直接与开关管V4 的栅极相连，使V4 导通；第3 路经非门F1 连接到与门Y2 的输入端，使与门Y2输出为0，这样使开关管V3 截止；从非门F1 输出的另一路与开关管V2 的栅极相连，其低电平信号也使V2 截止。同样，当电动机要求反转时，TDIR2 给出低电平信号，经过2 个与门和1 个非门组成的逻辑电路后，使开关管V3 受PWM 信号控制，V2 导通，V1、V4 全部截止。6、程序编制程序采用定时器中断产生固定频率的 PWM 波，在每个中断中根据当前占空比判断应输出波形的高低电平。三、实验内容1、设计一个风扇的直流电机驱动程序。2、要求：具有两个工作模式。两个按钮：一个起点/停止；一个模式切换。（1）模拟自然风工作模式风扇工作状态工作时间备注转速从0缓慢增加到最大1秒周而复始的工作最大转速持续工作0.5秒最大缓慢较少到01秒0转速工作0.3秒（2）最大转速工作模式3、可以利用CPU风扇模拟电风扇工作，实验箱可以提供5V电源。4、自己设计CPU风扇的驱动电路。注意TMS320LF2407A的输出电流。5、2人一组，完成电路设计和程序调试。实验时间为三次实验的时间。实验代码： #include 2407c.hioport unsigned int port000C;/外部IO空间#define key port000Cunsigned int pwm_buffer=1;unsigned int timer1_counter=0; unsigned int ud_flag=0;unsigned int uWork;void pwminitial(void);void timer1_init(void);void key_init(void);void initial(void); /*PWM初始化*/void pwminitial(void)*MCRA |= 0x0400;/PWM5 I/O复用输出控制寄存器*ACTRA = 0x0100;/PWM5低有效，若ACTRA = 0X0300;强制PWM1为高*DBTCONA = 0x00;/不使能死区控制*COMCONA = 0x8200;/使能比较 T1CNT=0更新比较寄存器和方式控制寄存器/*定时器初始化*/void timer1_init(void)*EVAIMRA|= 0x0080;/允许定时器1周期中断 (中断屏蔽寄存器)*EVAIFRA &= 0x0080;/清楚定时器1周期中断标识（中断标识寄存器）*T1CON = 0x1100;/0001 0001 0000 0000定时器1为连续增计数模式/2分频 312500hz/内部时钟*T1PR = 0x03E8;/20khz/1000*T1CNT= 0x00; /定时器1的计数器清零/*拨码开关初始化*/void key_init(void)/*系统初始化*/void initial(void)asm( clrc OVM);asm( clrcCNF);*SCSR1=0x81FE;/ 1000 0001 1111 1110 CLKIN=10M;CLKOUT=40M*WDCR=0x0E8;/不使能看门狗*IMR=0x0002;/使能功率保护中断和定时器1中断*IFR=0x0FFFF;/清除全部中断标示*WSGR=0x00;/禁止所有等待状态/*主程序*/int main(void)asm( setc INTM);initial();key_init();pwminitial();timer1_init();asm( clrc INTM);*T1CON|=0x0040;/启动定时器1while(1)if(key & 0x0001)=0x00)/检测拨码开关*ACTRA = 0x0300;else*ACTRA = 0x0100;if(key & 0x0008)=0x00)*COMCONA= 0x8000;else*COMCONA= 0x8200;return 0;/*中断服务程序*/void interrupt gptime1() uWork=(*PIVR);/* 读外设中断向量寄存器*/ switch(uWork) case 0x27:/* T1PINT，0x27为定时器1的周期中断的向量值 */ (*EVAIFRA)=0x80;/* 清除中断标志T1PINT */switch(u