DSP原理及其应用技术_课程设计_报告

1、郑州航空工业管理学院电子通信工程系DSP原理及应用课程设计报告设计题目基于 TMS320F2812 DS微处理器的最小系统设计学号：*专业：电子信息工程专业设计日期：2012年6月14日一、设计任务1、利用Protel软件绘制并添加TMS320F2812的原理图库；2、 利用Protel软件绘制TMS320F2812最小系统的电路原理图， 包括时钟电路模块， 电源模块、复位电 路模块、JTAG接口模块；3、 安装最小系统电路，在 CCS下建立工程，编译并将其下载到TMS320F2812最小系统中运行。二、相关设备PC机，CCS集成开发环境，最小系统电路板及元件，XDS510仿真调试器，外用表，

2、示波器，稳压电源。三、设计原理TMS320F2812DSP微处理器属于通用可编程微处理器，在应用时涉及硬件电路设计及软件设计，在理论 课部分，主要是了解了 F2812的体系架构及软件开发的相关知识，在具体使用时，需要绘制电路原理图及版图。1. TMS320F2812 DSP微处理器运行的基本环境包括时钟电路、电源电路、复位电路及JTAG接口调试电路等， 为了便于测试系统的运行情况， 一般在其外围直接设计串口通信电路及相关的测试电路， 这里即在外围配置了 XF 及串口通信电路。2. 可以使用Protel或其他电路版图设计软件绘图，其中需要用到学习过的 F2812的封装、管脚分布、时钟电路、复位电

3、路等知识。3. 可以参考教材附录部分的电路原理图。通过F2812最小电路的设计，可以将理论与实践统一联系，更深入地理解F2812的开发方法。四、应用基础1 、 能使用 Protel 设计电路原理图；2、了解F2812硬件的相关知识及电路设计；3、能使用CCS建立并调试DSP工程。五、设计报告 在课程设计的最后一次指导课上提交打印版。3页目录、设计的目的和意义二、CCS软件概述 3页CCS软件安装 3页CCS软件设置 3页CCS软件启动 5页CCS软件退出 6页CCS软件应用 6页三、 基于DSP原理及应用的课程设计题目选择 7页基于DSP的定时器的系统设计 7页基于DSP5000系列的有限冲击

4、响应滤波器（ FIR）的系统设计 7页基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计7页基于DSP5000的电机控制方案设计 7页四、设计原理概述7页基本原理概述 7页基于DSP的定时器的系统设计原理 7页基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（FIR）的系统设计原理 8页基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计原理 8页基于DSP5000的电机控制方案设计原理 8页五、 程序设计流程图 9页基于DSP的定时器的系统设计流程图 10页基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（ FIR）的系统设计流程图 11页基于DSP5000系列的无限冲击响应滤

5、波器（IIR ）的系统设计流程图 12页基于DSP5000的电机控制方案设计流程图 13页六、 主要工程文件程序代码 14页基于DSP的定时器的系统设计主要工程文件代码 15页基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（ FIR）的系统设计主要工程文件代码16页基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计主要工程文件代码17页基于DSP5000的电机控制方案设计主要工程文件代码 19页七、设计结果分析 18页基于DSP的定时器的系统设计结果分析 19页基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（ FIR）的系统设计结果分析 20页基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（

6、IIR ）的系统设计结果分析 21页基于DSP5000的电机控制方案结果分析 22页八、参考资料及实验设备 22页九、课程设计心得 23页一、课程设计的目的、课程设计的目的：（1）掌握如何使用DSP仿真平台；掌握 DSP内部结构和工作原理；熟悉 DSP的指令系统；熟悉用 DSP实现各种基本算法。（2）熟悉VC5509A的定时器；掌握VC5509A定时器的控制方法；掌握 VC5509A的中断结构和对中断的处理流程；学会 C语 言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。（3）掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法；熟悉线性相位 FIR 数字滤波器特性；了解各种窗函数对滤波器 特性的

7、影响。（4）了解 ICETEK-VC5509-A 板上语音 codec 芯片 TLV320AIC23 的设计和程序控制原理；了解数字回声产生原理、编程及 其参数选择、控制；熟悉 VC5509DSP扩展存储器的编程使用方法。二、CCS软件概述. CCS 软件安装1 CCS 软件安装在硬盘上建立一个临时目录，如：c:install 。将实验箱附带的教学光盘插入计算机光盘驱动器。打开教学光盘的“ CCS 开发软件”目录，用鼠标右键单击文件打开第步建立的临时文件夹，双击其中的“”，进入安装程序。选择“ Code Composer Studio ”，按照安装提示进行安装，并重新启动计算机。安装完毕，桌面

8、上出现两个新的图标.清空在第步建立的临时文件夹。按照第步的方法，安装“ CCS开发软件”目录中的压缩文件2安装 DSP 通用仿真器：仿真器的Windows驱动程序；仿真器在 CCS环境中的驱动程序。3. 安装实验程序：将教学光盘上的“软件测试程序”目录中的“ICETEK-VC5509-EDULab子目录复制到上，并将目录中所有文件（包含子目录中的文件 ）的只读属性去除。4安装初始化仿真器程序将“ C:ICETEK-VC5509-EDULab” 目录下的“”复制到“ c:ticcbin ”目录。将“ C:ICETEK-VC5509-EDULab目录下的 “”复制到“ c:ticcbinBrdDa

9、t”目录。用鼠标右键单击“ C:ICETEK-VC5509-EDULab” 目录下的“初始化 ICETEK-5100 仿真器”文件名，选择“发送到” - “桌面快捷方式”。. CCS 软件设置1设置 CCS 工作在软件仿真环境 ,CCS 可以工作在纯软件仿真环境中，就是由软件在 PC 机内存中构造一个虚拟的 DSP 环境， 可以调试、运行程序。但一般软件无法构造 DSP 中的外设，所以软件仿真通常用于调试纯软件的算法和进行效率分析等。在 使用软件仿真方式工作时，无需连接板卡和仿真器等硬件2. 双击桌面上图标：进入 CCS 设置窗口。3. 在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：接着在下面出现的窗

10、口中选择“否（N） ”。此时CCS已经被设置成Simulator方式（软件仿真TMS320VC5509器件的方式），如果一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。4. 设置CCS通过ICETEK-5100USB仿真器连接ICETEK-VC5509-A硬件环境进行软件调试和开发：双击桌面上图标：进入 CCS设置窗口。在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：接着在下面的窗口中按标号顺序进行如下选择：在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：以上设置完成后，CCS已经被设置成Emulator的方式（用仿真器连接硬件板卡的方式 ），并且指定通过ICETEK-510

11、0USB仿 真器连接 ICETEK-VC5509-A 评估板。如果您需要一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。. CCS 软件启动1启动 Simulator 方式：双击桌面上图标：2启动 Emulator 方式： 首先将实验箱电源关闭。连接实验箱的外接电源线。 检查ICETEK-5100USB仿真器的黑色JTAG插头是否正确连接到ICETEK-VC5509-A板的J1插头上。注：仿真器的插头中有 一个孔加入了封针，与 J1 插头上的缺针位置应重合，保证不会插错。 检查是否已经用电源连接线连接了ICETEK-VC5509-A板上的P0W1插座和实验箱底板上+5V电源插座。 检查其他连线

12、是否符合实验要求。检查实验箱上三个拨动开关位置是否符合实验要求。 打开实验箱上电源开关（位于实验箱底板左上角），注意开关边上红色指示灯点亮。ICETEK-VC5509-A板上指示灯D5和D6点亮。如果打开了 ICETEK-CTR的电源开关，ICETEK-CTR板上指示灯L1、L2和L3点亮。如果打开了信号源电源开关，相应 开关边的指示灯点亮。 用实验箱附带的 USB 信号线连接 ICETEK-5100USB 仿真器和 PC 机后面的 USB 插座，注意 ICETEK-5100USB 仿真器上指示灯 Power 和 Run 灯点亮。 双击桌面上仿真器初始化图标如果出现下面提示窗口，表示初始化成功

13、，按一下空格键进入下一步操作。如果窗口中没有出现“按任意键继续”，请关闭窗口，关闭实验箱电源，再将USE电缆从仿真器上拔出，返回第步重试。如果窗口中出现“ The adapter returned an error.，并提示“按任意键继续”，表示初始化失败。 双击桌面上图标：启动。如果进入CCS提示错误，先选“ Abort ”，然后用“初始化ICETEK-5100仿真器”初始化仿真器，如提示出错，可多做几 次。如仍然出错，拔掉仿真器上 USB接头（白色方形），按一下ICETEK-VC5509-A板上S1复位按钮，连接USB接头，再做“初 始化 仿真器”。. CCS 软件退出. CCS 软件应用

14、1可创建工程：通过 Code Composer Studio 创建工程，完成系统的软件开发和调试。 2可编辑修改工程中的文件：可查看工程文件，查看源文件，编辑修改源文件，修改工程文件的设置。 3可实现基本调试功能：设置软件调试断点，利用断点调试程序。4可使用观察窗口：在观察窗口中双击变量，则可以在这个窗口中改变变量的 5可使用文件输入 /输出：从 PC 机上加载数据到 DSP 上，用于利用已知的数据流测试算法。6可使用图形功能：使用 CCS 的图形功能检验结果三、基于DSP原理及应用的课程设计题目基于DSP的定时器的系统设计基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（ FIR）的系统设计基于D

15、SP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计基于DSP5000的电机控制方案设计四、设计原理概述基本原理概述一、数字信号处理的基本理论，包括信号处理系统的概念、离散时间信号处理系统的基本分析方法、连续时间系统的离散化 处理等。二、利用科学计算软件 MATLAB帮助求解数字信号理论的内容。三、DSP器件的基本理论，包括器件的结构（总线、 CPU寄存器、存储器等）和工作原理，器件中片内外部设备（定时器、 计数器、串行 I/O 接口等）的工作原理，器件的代数指令系统等。四、DSP仿真开发技术基本理论。基于DSP的定时器的系统设计原理1通用定时器介绍及其控制方法（详见） ：TMS320V

16、C5509A 内部有两个 20 位通用定时器（ GP）：* 每个通用定时器包括：-1 个 16 位的减计数的计数器 TIM；-1 个 16 位的定时器周期寄存器 PRD；-1 个 16 位的定时器控制寄存器 TCR；-1 个 16 位的定时器预定标寄存器 PSCR；PSCR寄存器说明：PSC:4位的预定标值，与TIM共同组成20位的定时计数器；TDDR预定标周期寄存器（在需要时重装入 PSC的值）；TCR 寄存器说明（详见） ；2中断响应过程（详见） ：外设事件要引起 CPU 中断，必须保证： IER 中相应使能位被使能， IFR 相应中断也被使能。在软件中，当设置好相应中 断标志后，开中断，

17、进入等待中断发生的状态；外设（如定时器）中断发生时，首先跳转到相应中断高级的服务程序中（如：定时器1会引起TINT中断），程序在进行服务操作之后，应将本外设的中断标志位清除以便能继续中断，然后返回。 3中断程序设计：-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。-注意观察程序中INTR_init（）函数的定义部分，其中IPVD和IPVH的值都为OxOdO ；同时观察配置文件 中的VECT段描述中 o=0x0d000。-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

18、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。-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。基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（FIR ）的系统设计原理1有限冲激响应数字滤波器的基础理论。 2模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。3数字滤波器系数的确定方法。4根据要求设计低通 FIR 滤波器。要求：通带边缘频率 10kHz,阻带边缘频率 22kHz，阻带衰减75dB，采样频率50kHz。设计：- 过渡带宽度 =阻带边缘频率 -通带边缘频率 =22-10=12kHz-采样频率：f1=通带边缘频率 +（

19、过渡带宽度）/2=10000+12000/2=16kHz ; Q仁2nf1/fs= n-理想低通滤波器响应：h1n=sin（n Q 1）/n/ n =sin n n）/n/ n-根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为：N=过渡带宽度=*50/12=-选择 N=25 窗函数为：wn=+（2 n n/24）+（4 n n/24）-滤波脉冲响应为：hn=h1nwn |n| 12- 根据上面计算，各式计算出 hn ，然后将脉冲响应值移位为因果序列。- 完成的滤波器的差分方程为： yn=n-2n-3n-4+n-5n-6n-7n-8n-9+n-10+n-11+n-12+n-13n-14n-15+n-16n

20、-17n-18+n-19n-20n-21+n-22基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计原理1无限冲激响应数字滤波器的基础理论。2模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器）。3数字滤波器系数的确定方法。4根据要求设计低通 IIR 滤波器：要求：低通巴特沃斯滤波器在其通带边缘1kHz处的增益为-3dB , 12kHz处的阻带衰减为30dB,采样频率25kHz。设计：利用 MATLAB入函数【B,A】=BUTTER（28 , LOW ）得到系统函数的系数，由此可知道系统函数方程基于DSP5000的电机控制方案设计原理第对PWM控制直流电机的原理及构成的分

21、析，设计一个采用数字信号处理器DSP5000系列结合L298N直流电机驱动器实现对电机的控制器。 控制系统的功能为： 根据键盘设定的电机转速和方向， 自动控制电机的转 速和正反转,实现电机转速的跟踪,显示,实现电机的手动控制,点动控制,正反转控制。五、程序设计流程图基于DSP勺定时器的系统设计流程图基于DSP500C系列的有限冲击响应滤波器（FIR）的系统设计流程图基于DSP500C系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计流程图基于DSP5000的电机控制方案设计流程图仮馈J_丿联合测试系统功能模块化分文档归类.初始化模块控制模块键盘模块显示模块结束六、主要工程文件程序代码基于DSP的定

22、时器的系统设计主要工程文件代码1、文件内容#includevoid CLK_init()ioport unsigned int *clkmd;clkmd=(unsigned int *)0x1c00;*clkmd =0x21f3; ext: DARAM.vectors: VECT.trcin it: DARAM.gblinit: DARAMfrt: DARAM.cinit: DARAM.pinit: DARAM.sysinit: DARAM.bss: DARAM2.far: DARAM2.const: DARAM.switch: DARAM.sysmem: DARAM.cio: DARAM.M

23、EM$obj: DARAM.sysheap: DARAM.sysstack DARAM.stack: DARAM 基于DSP5000系列的有限冲击响应滤波器（FIR）的系统设计主要工程文件代码1、工程文件内容基于DSP5000系列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计主要工程文件代码基于DSP5000的电机控制方案设计主要工程文件代码#include #include #include #define GPIODIR （*GPIODIR）#define GPIODATA （*GPIODATA）Define Timer 0 s Registers -用定时器和中断服务程序可以完成许多需要定时

24、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。 3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基于DSP500C系列的有限冲击响应滤波器（FIR）的系统设计结果分析一设计结果输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的正弦波叠加而成。 通过观察频域和时域图， 得知：输入波 形中的低频波形通过了滤波器，而高频部分则大部分被滤除。二、输出图形结果如图所示：基于DSP500係列的无限冲击响应滤波器（IIR ）的系统设计结果分析一设计结果 输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的余弦波叠加而成。如图：基于DSP500啲电机控制方案结果分析一设计结果八、参考资料及实验设备 、参考资料1. ICETEK评估板硬件使用指导书2. DSP原理与应用邹彦等北京：电子工业出版社3. DSP技术的发展与应用彭启琮 北京：高教出版社4. 在数字信号处理中的应用罗军辉北京：电子工业出版社5. MATLAB在电子信息类课程中应用唐向宏等北京：电子工业出版社6. 数字信号处理的硬件实现戴明桢主编航空工业出版社7. TMS320C54X DSP结构、原理及应用戴明桢北京航空航天大学出版社8. DSP基本理论与应用技术李哲英主编机械出版社9. TMS320C54x DSP应用