DSP技术及其应用试验报告.doc

福建农林大学信息工程类实验报告课程名称：DSP技术及其应用姓 名：系：信息与机电工程专 业：电子信息工程年 级：2008学 号：指导教师：职 称：讲师2011年 11月23日 实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1实验1 汇编语言、体系结构和CCS谢秀娟2实验2 C6000流水线和C运行时环境谢秀娟3实验3 C6000代码优化谢秀娟4实验4 利用BIOS创建工程及性能分析谢秀娟567891011121314151617181920 福建农林大学金山学院信息工程类实验报告系： 信息与机电工程 专业： 电子信息工程 年级： 08级 姓名： 学号： 实验课程： DSP单片机原理及应用 实验室号：_实验1#607 实验设备号： 实验时间：2011.11.02 指导教师签字： 成绩： 实验1 汇编语言、体系结构和CCS1实验目的和要求（1）熟悉DSP软件开发环境CCS的使用。（2）熟悉CCS中的C语言编程。（3）了解C6000DSP的汇编语言。2主要仪器设备（实验用的软硬件环境）安装了CCS2.0的计算机，采用simulator配置文件sim6201_simulator.cfg3操作方法与实验步骤1）配置CCS打开桌面程序“Setup CCS 2 (C6000)”，采用simulator配置文件sim6201_simulator.cfg，配置完成后保存。2）实验内容1操作步骤：（1）打开CCS：打双击桌面程序：Setup CCS 2 (C6000)，配置CCS，选C6xxx；配置好后，打开桌面程序：CCS 2 (C6000)；（2）打开工程文件：把文件夹tutorialsim62xxhello1拷贝到myproject下；单击菜单Project-Open，打开hello.pjt，选择支持库rts6200.lib（3）编译程序：菜单Project-build或rebuild（4）加载程序：菜单File-Load Program，选择Debug下的.out文件装入目标板（5）go main：菜单Debug-go main，执行到main()处暂停（6）执行程序：Debug-Run（7）设置断点：Toggle breakpoint（8）单步执行：Step（两种：C和汇编）（9）观察变量：菜单Edit-Variable（10）观察存储器：菜单Edit-Memory （11）测试函数执行的CLK：Profiler-View Clock（12）混合代码显示：View-Mixed Source/ASM3）自行完成实验内容2的操作。4）自行完成实验内容3的编程及编译、目标程序的加载和执行，观察c = a*b对应的汇编代码，并解释该汇编代码。4实验内容及实验数据记录（1）新建一个project，把tutorialsim62xxhello1的文件添加进去，完成其功能。练习CCS的基本操作：加载程序、go main、执行程序、设置断点、单步执行、观察变量、观察存储器、测试函数执行的CLK、混合代码显示。（2）打开tutorialsim62xxvolume1的项目文件，完成图形方式观察变量、设置探点、GEL控制变量、FILE IO、动画显示输入输出的功能。然后单步执行load.asm，观察C代码调用、寄存器的变化、测试函数执行时间、如何循环和返回C代码。（3）解释如何在C6201上实现32bit int乘32bit int, 结果是32 bit int的过程：在刚才的hello1中设置3个全局变量int a = 0x10008; int b = 56; int c;在main函数中执行语句 c = a * b; build后加载执行程序, 混合代码显示 c = a*b对应的汇编代码，解释之。 （4）(选做)Hello1中添加1个C文件sop_c.c ，其中有一个矢量乘的子函数sop(short * a, short * x, int * y, int n)，然后在main函数中调用。不选择任何优化选项。用混合代码显示，在汇编层次执行sop子函数，观察调用、执行和返回的过程。5实验程序或实验数据处理与分析 1）配置CCS2）打开CCS：（1）打开工程文件：把文件夹tutorialsim62xxhello1拷贝到myproject下；单击菜单Project-Open，打开hello.pjt，选择支持库rts6200.lib（2）编译程序：菜单Project-build或rebuild（3）加载程序：菜单File-Load Program，选择Debug下的.out文件装入目标板（4）go main：菜单Debug-go main，执行到main()处暂停（5）执行程序：Debug-Run（6）设置断点：Toggle breakpoint（7）单步执行：Step（两种：C和汇编）（8）观察变量：菜单Edit-Variable（9）观察存储器：菜单Edit-Memory （10）测试函数执行的CLK：Profiler-View Clock（11）混合代码显示：View-Mixed Source/ASM3）自行完成实验内容3的编程及编译、目标程序的加载和执行，观察c = a*b对应的汇编代码，并解释该汇编代码。56质疑、建议、问题讨论 为处理数据信号而衍生出DSP单片机，由于其发展应用范围。个人觉得学习dsp是现在电子最基础的课程，所谓万丈高楼平地起，在下不敢怠慢。 在谢老师的精心指导下，熟悉了DSP软件开发环境CCS的使用以及熟悉CCS中的C语言编程。了解C6000DSP的汇编语言。本次试验操作较基础，暂无问题。福建农林大学金山学院信息工程类实验报告系： 信息与机电工程 专业： 电子信息工程 年级： 08级 姓名学号： 实验课程： DSP单片机原理及应用 实验室号：_实验1#607 实验设备号： 实验时间： 2011.11.02 指导教师签字： 成绩： 实验二 C6000流水线和C运行时环境1实验目的和要求1）熟悉DSP软件开发环境CCS的使用。2）熟悉C6000中的C运行时环境。2主要仪器设备（实验用的软硬件环境）安装了CCS2.0的计算机，采用simulator配置文件sim6201_simulator.cfg3操作方法与实验步骤1）打开ccs6000的C运行时的环境。2）打双击桌面程序：Setup CCS 2 (C6000)，配置CCS，选C6xxx；3）配置好后，打开桌面程序：CCS 2 (C6000)；4）把文件夹tutorialsim62xxhello1拷贝到myproject下；5）单击菜单Project-Open，打开hello.pjt，选择支持库rts6200.lib6）将汇编代码段加到hello.asm，再在holle.c中加入汇编子函数的C语言程序。进行编译、加载生成.out文件，执行产生结果。4实验内容及实验数据记录1）用汇编语言实现两个数组的乘法累加功能： sop_asm.asm中实现函数int sop_asm(short * a, short * x, int n)；然后，手工优化汇编代码。*2）写一个汇编语言子函数Mul32to64(unsigned int a, unsigned int b, void * p_64int)，实现32bit乘以32bit结果不大于64bit的无符号整型数据的乘法。6实验程序或实验数据处理与分析1）汇编子函数： .global _sop_asm1 .text _sop_asm1: ZERO .D1A0;A0存放结果 MV .S2B6,B0 ;B0=nLOOP:LDH.D1T1*A4+,A5;A5=a LDH.D2T2*B4+,B6;A6=xNOP4MPY.M1XA5,B6,A2NOPADD .D1A0,A2,A0SUB.L2 B0,1,B0B0B.S2LOOPnop5MV.L1 A0,A4 .end2）实验处理： 7质疑、建议、问题讨论 德州仪器c6000提供了一个很好的dsp操作平台，这次试验主要是熟悉DSP软件开发环境CCS的使用。熟悉C6000中的C运行时环境。在下认为熟悉了，但是熟悉什么程度?第一次见面不可能深入，理同相亲，那么，期待下一次试验。福建农林大学金山学院信息工程类实验报告系： 信息与机电工程 专业： 电子信息工程 年级： 08级 姓名： 学号： 实验课程： DSP单片机原理及应用 实验室号：_实验1#607 实验设备号： 实验时间： 2011.11.09 指导教师签字： 成绩： 实验三 C6000代码优化1实验目的和要求1）熟悉DSP软件开发环境CCS的使用。2）掌握CCS中的C语言编程。3）熟悉C6000DSP的代码优化过程。2主要仪器设备（实验用的软硬件环境）安装了CCS2.0的计算机，采用simulator配置文件sim6201_simulator.cfg3操作方法与实验步骤1）打开ccs运行环境；2）将C:/ti/tutorial/sim62xx/volume1复制到C:/ti/myprojects中；3）启动CCS环境，选择Project中Open，打开这个工程，工程项目文件目录为：C:/ti/myprojects/volume1，项目名称为volume.pjt；4）若提示错误，选择Browse，选择目录：C:/ti/C6000/cgtools/lib/rts6200.lib 打开工程；5）打开volume.c以及volume.asm文件，进行编译、加载、执行；6）将下面的程序段覆盖原来的volume1.c/*主函数：volume1.c*/*/#include #include volume.h/* Global declarations */#define n 10 short an,xn; int t; /* = main = */void main() int i; for(i=0;in;i+) ai=2; for(i=0;iOpen，打开这个工程，工程的项目文件目录为：C:timyprojectshellobios，项目名称是hello.pjt。（5） 若提示以下错误，选择Browse，选择目录：C:tiC6000cgtoolslibrts6400.lib，打开工程。（6） 编译，运行工程，查看结果，应该是输出hello world字符。2）评测stdio.h中输出函数put()的执行时间（周期数）a) 新建一个Profiler，选择Profiler-Start New Session，名称为MySession，确定。b) 出现Session窗口，选择Range栏。如下所示，出现hello.out。c) 用鼠标拖曳，高亮put()函数，如下所示：d) 按住鼠标，拖曳到Range窗口里面，出现：e) 重新Load程序，运行，得到运行结果如下：f) 结论：采用put()函数输出一次的指令周期数是：1700。g) 采用同样方法，测试printf()函数的指令周期数目：h) 记录put()函数和printf()函数需要的指令周期数到表格，用来和下面实验的结果对比。3）编辑源代码（1）在CCS里，关闭hello.c窗口。（2）用Windows Explorer把C:titutorialsim64xxhello2目录里的hello.c文件拷贝到C:timyprojectshellobios目录。按Yes覆盖原来已经存在的hello.c文件。hello2例中采用DSP/BIOS函数来替代hello1例中的标准C函数的put()输出函数。（3） 双击hello.c文件，在Project View窗口打开源文件。（4） 注意新代码的几点问题：#include #include #include hellocfg.hVoid main() LOG_printf(&trace, hello world!); /* fall into DSP/BIOS idle loop */ return; hello.c文件首先包含了std.h和log.h两个头文件。程序如果想使用DSP/BIOS API那它必须包含std.h文件以及程序中用到的模块的对应头文件。log.h头文件中定义了LOG_Obj结构以及LOG模块用的API函数的声明。std.h文件必须在其它的DSP/BIOS模块头文件之前声明。其它模块的头文件声明顺序不重要。 代码接下来要包含hellocfg.h头文件，这个文件在创建并保存DSP/BIOS配置的时候创建的。下一个步骤我们就来创建这个文件。这个文件包含了配置文件夹里面的DSP/BIOS objects的外部声明。hellocfg.h文件也包含了配置文件里定义的DSP/BIOS模块的头文件。既然std.h和log.h文件都会被hellocfg.h文件引用，那么hello.c文件的头两行时间上是冗余的。但是这样也不会有任何问题。 调用LOG_printf的代码实际上是传递LOG object对象（&trace）和 hello world消息的地址。 最后main()函数返回，这个函数导致程序进入DSP/BIOS的Idle循环。在这个循环中，DSP/BIOS等待线程，例如软件中断和硬件中断发生。在该例中，没有其它线程发生，所以会一直处于IDLE状态。4）创建DSP/BIOS的配置文件（1）选择File-New-DSP/BIOS Config。（2）选择一个目标模板，根据芯片选择，我们选c64xx.cdb，然后按OK。观察configuration窗口，左边窗口是模块的列表，可以通过点击模块的“+”号打开下级目录，也可以按右键新建一个对象或查看一个建立好的对象的属性。（3） 点击Instrumentation目录左侧的+号，显示模块的列表。（4） 邮局选择LOGEvent Log Mannger然后右击选择Insert LOG。这个步骤是创建一个LOG对象，名称为LOG0。a) 右键选中LOG0对象，然后右击选择Rename。把LOG对象改名为trace.b) 如果你在使用软件仿真器，需要设置RTDX模式为Simulator。选择RTDXReal-Time Data Exchange Settings，右键，选择属性，打开对话框。将RTDX Mode设定为Simulator即可。如果有目标板，可以选择JTAG。c) 选择File-Save。保存到当前目录（通常是C:timyprojectshellobios）命名为hello.cdb，保存这个配置后，会生成以下6个文件：Hello.cdb保存配置的内容Hellocfg.cmd链接command文件Hellocfg.h包括DSP/BIOS模块头文件和配置文件中用到的外部对象、变量的声明Hellocfg.s62DSP/BIOS设置的汇编语言源文件Hellocfg.h62Hellocfg.s62引用到的汇编语言源文件Hellocfg_c.cChip Support Library（CSL）代码结构和设置5）添加DSP/BIOS文件到工程项目（1）选择Project-Add Files to Project，在Files of type栏目里选择Configuration File（*.cdb），选中hello.cdb文件后，点Open。注意添加后，hello.cdb出现在Porject View窗格下目录DSP/BIOS Config里。此外，CCS自动添加Hellocfg.s62和Hellocfg_c.c文件到生成的目录下。（2） 输出文件名必须和.cdb文件一致。可以通过Project-Build Options打开Linker标签查看，确认Output Filename内容是.Debughello.out，按OK确定。（3） 再次选择Project-Add Files to Project，选对Linker Command File（*.cmd）在Files of type下拉菜单，选择hellocfg.cmd文件，然后按Open。（4） 如果看到警告，按Yes。Hello.cmd文件被hellocfg.cmd文件替代，hellocfg.cmd文件是保存DSP/BIOS时生成的。（5） 若没有警告，直接将hello.cmd文件从项目中删除。（6） 你可以自己创建独立的cmd文件，但文件中必须引用DSP/BIOS的生成的配置cmd文件。如：-1 hellocfg.cmdYour Code .（7） 从项目中删除vectors.asm源文件。因为硬件中断可以通过DSP/BIOS设置，不需要单独的处理。（8） 从项目中删除rts6400.lib文件。这个库已经被hellocfg.cmd自动引用了。（9） 选择Project-Save保存对项目的更改。建议在编译和运行项目前，先保存修改。（10） 选择Project-Rebuild All。6）在CCS的Simulator环境下测试工程（1）选择File-Load Program，选中hello.out，确定。（2）选择DSP/BIOS-Message Log，出现窗口：（3）在Log窗口按右键，选择属性，把输出文件指定到hello.txt，用来保存结果，便于以后查看。（4）选择Debug-Go Main，然后F10，单步运行。观察Log窗口的输出。（5） 在Log窗口，按右键选择close，关闭窗口。（6） 重新Load程序，按F4。（7） 运行程序，等待一会儿，再按结束，中止程序运行。（8） File-Open，然后在Debug目录中选择hello.txt，打开查看，内容和窗口的输出是一样的，都是hello world!7）评估DSP/BIOS输出函数LOG_printf()的执行时间（周期数）在这个步骤中，我们利用CCS的Profiling工具来评估LOG_printf()函数需要的指令周期数目，并且和printf()和put()函数对比。（1） 选择File-Reload Program。（2） 选择Profiler-Start New Session，弹出Proliler session窗口，接受默认的名称MySession，确认。如果出现错误，可以禁用RTDX功能。（3） 在MySession的窗口中，选择Ranges选项。（4） 双击hello.c文件，在Project View中打开源文件。（5） 高亮调用LOG_printf函数的语句。（6） 用鼠标拖曳到MySession Profile窗口中。（7） MySession Profile窗口得到如下设置。时间的行号（line 28）可能会有所不同。（8） 按下“Run”按钮，或按F5运行程序。（9） 在MySession Profile窗口，观察Incl. Total column.（由于这个函数只执行一次，所以Total、Maximum和Minimum是相同的）The Incl.Total的含义：这个参数是用来表示从汇编指令执行到这一行的开始到执行结束所需要的指令周期数目。比较LOG_printf()函数和puts()函数的指令周期数目。结论：经过对比发现，LOG_printf()函数比puts()函数的效率高很多。实际的指令周期数目和DSP芯片的型号有关。调用LOG_printf()函数效率高的原因是字符串的格式化工作在主机（PC）完成，而不是目标板（DSP）上完成，所以说，LOG_printf()函数效率非常高。4实验内容及实验数据记录1）打开已有的Hello World工程，评估stdio.h的运行效率，即put()函数的性能；2）在Hello World基础上，创建一个基于DSP/BIOS的Hello World工程；3）评估DSP/BI