汇编 定时器 DSP.doc

汇编实验报告定时器一 工作原理1.时钟部分1.1 C55x时钟发生器的原理和配置方法TMS320VC5509A的时钟发生器从CLKIN引脚输入，在内部修改这个信号（通过一个数字锁相环，PLL），来产生希望频率的输出时钟。时钟发生器将这个输出时钟（即CPU时钟）送给CPU、外设和其他C55的内部模块。也可以用可编程的时钟分频器对CPU时钟分频，在CLKOUT引脚上输出。时钟发生器有一个时钟模式寄存器CLKMD，用来控制和监视时钟发生器。通过修改该寄存器可以触发两种主要的操作模式：1）旁路模式。PLL被旁路掉，输出时钟的频率就等于输入时钟频率除以1、2、4。因为PLL模块关闭，因此该模式可以用来降低功耗。2）锁定模式。输入时钟既可以乘以或除以一个系数来获得期望的输出频率，并且输入时钟相位与输入信号锁定。本实验采用该模式。2.定时器部分2.1通用定时器介绍及其控制方法2.1.1定时器的工作时钟l DSP内部的CPU时钟，本实验采用该方式。l 引脚TIN/TOUT 利用定时器控制寄存器（TCR）中的字段FUNC可以确定时钟源和TIN/TOUT引脚的功能。2.1.2控制方法介绍预定标计数寄存器（PSC）由输入时钟驱动，PSC在每个输入时钟周期减1;当其减到0时，TIM减1，当TIM减到0，定时器向CPU发送一个中断请求（TINT）或向DMA控制器发送同步事件。定时器发送中断信号或同步事件信号的频率可用下式计算：通过设置定时器控制寄存器（TCR）中的自动重装控制位ARB，可使定时器工作于自动重装模式:当TIM减到0，重新将周期寄存器（TDDR，PRD）的内容复制到计数寄存器（PSC，TIM）中，继续定时。本实验的具体设置见后面寄存器设置部分。2.2定时器的使用l 初始化定时器l 停止/启动定时器l DSP复位后定时器寄存器的值3.中断部分3.1中断定义由硬件或软件驱动的信号，使DSP将当前的程序挂起，执行另一个称为中断服务子程序（ISR）的任务。3.2 TMS320C55x的中断系统C55x支持32个ISR。有些ISR可以由软件或硬件触发，有些只能由软件触发。3.3 DSP处理中断的步骤（1）接收中断请求。软件和硬件都要求DSP将当前程序挂起（2）响应中断请求。CPU必须响应中断。如果是可屏蔽中断，响应必须满足某些条件。如果是不可屏蔽中断，则CPU立即响应。（3）准备进入中断服务子程序。CPU要执行的主要任务有：l 完成当前指令的执行，并冲掉流水线上还未解码的指令l 自动将某些必要的寄存器的值保存到数据堆栈和系统堆栈l 从用户实现设置好的向量地址获取中断向量，该中断向量指向中断服务子程序（4）执行中断服务子程序。CPU执行用户编写的ISR。ISR以一条中断返回指令结束，自动恢复步骤（3）中自动保存的寄存器值。3.4中断向量表4.汇编程序4.1链接命令文件TMS320C55x链接器有两个功能强大的指令，即MEMORY和SECTIONS。MEMORY指令允许用户定义一个目标系统的存储器映射，可以命名存储器的各个部分，并且指定开始地址和大小。SECTIONS指令告诉链接器合成输入段为输出段，并且告诉链接器把这些输出段放在存储器的某个位置。4.2中断向量表及中断程序a) 程序中应包含中断向量表，VC5509A 默认向量表从程序区0 地址开始存放，根据IPVD 和IPVH 的值确定向量表的实际地址。b) 向量表中每项为8 个字，存放一个跳转指令，跳转指令中的地址为相应服务程序入口地址。第一个向量表的首项为复位向量，即CPU 复位操作完成后自动进入执行的程序入口。c) 服务程序在服务操作完成后，清除相应中断标志，返回，完成一次中断服务。 4.3汇编源程序（见后）二 寄存器配置1. 时钟模式寄存器（CLKMD），I/O端口地址0x1c00MOV #0x5467,PORT(#CLKMD)；0101 0100 0110 0111工作在锁定模式下，输出时钟频率如下：PLLMULT/PLLDIV*输入频率=20*20M=400M；具体配置如下黑体部分： 位字 段说 明15Rsvd保留14IAI退出Idle状态后，决定PLL是否重新锁定0 PLL将使用与进入Idle状态之前相同的设置进行锁定1 PLL将重新锁定过程13IOB处理失锁0 时钟发生器不中断PLL，PLL继续输出时钟1 时钟发生器切换到旁路模式，重新开始PLL锁相过程12TEST必须保持为0117PLL MULT锁定模式下的PLL倍频值，031（10100）65PLL DIV锁定模式下的PLL分频值，03（01）4PLL ENABLE使能或关闭PLL0 关闭PLL，进入旁路模式1 使能PLL，进入锁定模式32BYPASS DIV旁路下的分频值00 一分频01 二分频10或11 四分频1BREAKLNPLL失锁标志0 PLL已经失锁1 锁定状态或有对CLKMD寄存器的写操作0LOCK锁定模式标志0 时钟发生器处于旁路模式1 时钟发生器处于锁定模式2. 定时器包括4个寄存器2.1定时器预定标寄存器PRSCMOV #0x0002,PORT(#PRSC0)；0000 0000 0000 0010位字 段数 值说 明1510Rsvd保留96PSC0hFh预定标计数寄存器54Rsvd保留30TDDR0hFh当PSC重新装入时，将TDDR的内容复制到PSC中2.2主计数寄存器TIMMOV #0x0000,PORT(#TIM0)；0位字 段数 值说 明150TIM0000hFFFFh主计数寄存器2.3主周期寄存器PRDMOV #0x1fff,PORT(#PRD0)；0001 1111 1111 1111PRD0=0X1FFF;TDDR=0X0010;中断信号频率：内部时钟频率：400MTINT频率=400M/(8M*5)=10hz;改变该寄存器的初始值，可以改变灯亮灭快慢。位字 段数 值说 明150PRD0000hFFFFh主周期寄存器。当TIM必须重新装入时，将PRD的内容复制到TIM中2.4定时器控制寄存器TCR设置定时器寄存器前，关闭定时器MOV #0x04f0,PORT(#TCR0)；0000 0100 1111 0000设置完成后，开启定时器MOV #0x00e0,PORT(#TCR0)；0000 0000 1110 0000具体配置如下黑体部分：位字 段数 值说 明15IDLEEN01定时器的Idle使能位。定时器不能进入idle状态如果idle状态寄存器中的PERIS=1，定时器进入idle状态14INTEXT01时钟源从内部切换到外部标志位定时器没有准备好使用外部时钟源定时器准备使用外部时钟源13ERRTIM01定时器错误标志没有监测到错误，或ERRTIM已被读取出错1211FUNCFUNC=00bFUNC=01bFUNC=10bFUNC=11b定时器工作模式选择位TIN/TOUT为高阻态，时钟源是内部CPU时钟TIN/TOUT为定时器输出，时钟源是内部CPU时钟TIN/TOUT为通用输出，引脚电平反映的是DATOUT位的值 TIN/TOUT为定时器输入，时钟源是外部时钟10TLB01定时器装载位TIM、PSC不重新装载将PRD、TDDR分别复制到TIM、PSC中9SOFT在调试中遇到断点时定时器的处理方法8FREE76PWID00011011定时器输出脉冲的宽度1个CPU时钟周期2个CPU时钟周期4个CPU时钟周期8个CPU时钟周期5ARB01自动重装控制位ARB清0每次TIM减为0，PRD装入TIM中，TDDR装入PSC中4TSS01定时器停止状态位启动定时器停止定时器3C/P01定时器输出时钟/脉冲模式选择输出脉冲。脉冲宽度由PWID定义，极性由POLAR定义输出时钟。引脚上信号的占空比为50%。2POLAR01时钟输出极性位正极性负极性1DATOUT01当TIN/TOUT作为通用输出引脚，该位控制引脚上的电平低电平高电平0Rsvd0保留3.中断相关寄存器 定时器中断属于可屏蔽中断需要设置以下寄存器：因为采用定时器0中断，中断向量地址0x20h；5000系列dsp的中断向量可以重新定位。但是它只能被重新定位Page0范围内的任何空间；（在cmd文件中给出）3.1 IVPD(dsp向量的中断向量指针)3.2 IVPH（主机向量的中断向量指针）3.3 IER0（中断使能寄存器）3.4 IEF0（中断标志寄存器）3.5 DBIER0（调试中断寄存器）汇编指令： MOV #0x0d00,mmap(IVPD) MOV #0x0d00,mmap(IVPH) MOV #0x10,mmap(IER0) MOV #0x10,mmap(DBIER0) MOV #0xffff,mmap(IFR0) ;中断标志寄存器清零三 应用举例 本实验要实现的功能是：在定时器中断到来时，改变实验板上led灯的亮灭状态，同时，在中断服务程序中，设置了一个变量，可以控制亮灭的时间长短。 实现过程：（1）对处理器及一些寄存器的初始化，包括时钟，定时器，中断等.def start.global ldbs.global ncountlbds .set 0x400001TIM0 .set 0x1000 PRD0 .set 0x1001 TCR0 .set 0x1002 PRSC0 .set 0x1003 CLKMD .set 0x1c00 ;时钟控制器地址;自定义 ncount .usect vars,1 .sect TimerStartstart: ;处理器初始化 BCLR C54CM BCLR AR0LC BCLR AR1LC BCLR AR2LC BCLR C54CM .C54CM_off BCLR ARMS .ARMS_off ;ncount初始化 MOV #0,*(#ncount) ;灯亮 初始状态 AMAR *(#lbds),XAR3 MOV #0,*AR3 BSET INTM ;Initialization of Interrupt MOV #0X0d00,mmap(IVPD) MOV #0x0d00,mmap(IVPH) MOV #0x0010,mmap(IER0) MOV #0x0010,mmap(DBIER0) MOV #0xffff,mmap(IFR0) ;Initialization of Clk MOV #0 5467h,PORT(#CLKMD) ;Initialization of Timer0 MOV #0x04f0,PORT(#TCR0) MOV #0x0000,PORT(#TIM0) MOV #0x1fff,PORT(#PRD0) MOV #0x0002,PORT(#PRSC0) MOV #0x00e0,PORT(#TCR0)loop: B loop .end（2）中断服务程序的编写。 本实验只是简单地通过定时器定时长短来控制led灯的亮灭时间。在中断程序中主要完成对led等的控制，为了增加可视性，在中断程序中通过一个计数器来延长led的亮灭变化。 具体程序编写如下：TINT0_Isr: ;ncount+ MOV *(#ncount),AR0 ADD #1,AR0 ;nCount%=16 MOV #16,AR1 ;改变该数，可以控制灯亮灭快慢 RPT #(16-1) SUBC *AR1,AC0,AC0 MOV HI(AC0),*AR3 ;AR3-余数 BCC TINT0_Isr_end,AR3 = #0L1: BCLR INTM ;开中断 NOP RETI TINT0_Isr_end: AMAR *(#400001h),XAR3 XOR #1,*AR3 MOV #0,*(#ncount) ;商 B L1 （3）cmd文件的编写，完成对目标存储器结构的定位和各控制段的构成和地址分配。本实验中timer.cmd文件具体安排如下：main.obj-o timer.out-m timer.mapMEMORY DARAM:o=0x100,l=0x07f00 /*On-chip DRAM*/ SARAM: o=0x10000,l=0x30000 /*On-chip SRAM*/ VECT : o=0x0d000,l=0x100SECTIONS .vars : DARAM .vectors : VECT TimerInit : SARAM TimerStart : SARAM 在上面介绍原理及寄存器时，已经把该程序的具体硬件结构和寄存器配置详细说明，在此就不在赘述。 实验程序流程图如下：四 系统演示及调试4.1实验调试及结果l 指示灯在定时器的定时中断中按照设计定时闪烁。通过改变ncount以及定时器的定时时间可以控制闪烁。l 在对程序编译时，总出现“Remarks”错误，这是CCS中最轻级别的提示，不影响程序的正常运行。l 在汇编语言中写入.mmregs语句后，就可以省去对存储器映射寄存器的定义，而且在TI的文档中也有寄存器名和对应地址的表，用的时候直接用即可。l 出现如下错误：Illegal directive or mnemonic（非法指令）l 汇编指令不能直接顶头写，需要与行首有一定间隔。l 用途1：使用定时器和中断服务程序可以完成许多需要定时完成的任务，比如DSP 定时启动A/D 转换，日常生活中的计时器计数、空调的定时启动和关闭等。l 用途2：在调试程序时，有时需要指示程序工作的状态，可以利用指示灯的闪烁来达到，指示灯灵活的闪烁方式可表达多种状态信息。4.2 对实验的扩展l SIN信号发生器的实现1）采用查表法，从AD输出任意幅度，任意频率的正弦波与余弦波。在中断中，写查表变换函数：C程序如下：(中断服务程序)uiData = SIN_TableTable_Index;/读表uiData = uiData=256)Table_Index-=256;/索引溢出*P_INT_Clear = 0x0400;/清中断标志2）正弦表的产生l 数的定标许多DSP芯片只支持整数运算，如果现在这些芯片上进行小数运算的话，定点小数运算应该是最佳选择了，此外即使芯片支持浮点数，定点小数运算也是最佳的速度选择。 在DSP 世界中，由于DSP芯片的限制,经常使用定点小数运算。所谓定点小数，实际上就是用整数来进行小数运算。下面先介绍定点小数的一些理论知识，然后以C语言为例，介绍一下定点小数运算的方法。在TI C5000 DSP系列中使用16比特为最小的储存单位，所以我们就用16比特的整数来进行定点小数运算。 现在进入二进制。我们的定点小数用16位二进制表达，最高位是符号位，那么有效位就是15位。小数点之后可以有0 - 15位。我们把小数点之后有n位叫做Qn，例如小数点之后有12位叫做Q12格式的定点小数，而Q0就是我们所说的整数。 Q12 的正数的最大值是 0 111 . 111111111111，第一个0是符号位，后面的数都是1，那么这个数是十进制的多少呢，很好运算，就是 0x7fff / 212 = 7.999755859375。对于Qn格式的定点小数的表达的数值就它的整数值除以2n。在计算机中还是以整数来运算，我们把它想象成实际所表达的值的时候，进行这个运算。 反过来把一个实际所要表达的值x转换Qn型的定点小数的时候，就是x*2n了。例如 0.2的Q12型定点小数为：0.2*212 = 819.2，由于这个数要用整数储存，所以是819 即 0x0333。因为舍弃了小数部分，所以0x0333不是精确的0.2，实际上它是819/212 =0.199951171875。l 下面是MATLAB产生cos表的过程： pi=3.1415926; aa=1:256; bb=cos(pi/256*aa); BB=1,bb; CC=BB*215;%共257个数据 Q15将MATLAB产生的数据导出，存放在SIN_Table中。3）DA转换原理利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。在ICETEKVC5509-A 板上，使用的是TLV7528 数模芯片，它可以实现同时转换四路模拟信号输出，并有10 位精度，转换时间0.1s。其控制方式较为简单：首先将需要转换的数值通过数据总线传送到TLV7528 上相应寄存器，再发送转换信号，经过一个时间延迟，