28335-DSP实验报告

1、 研究生实验报告XXXXXX大学研究生实验报告课程名称： DSP技术应用 综合设计名称：电量参数计算和发送 学生姓名： 班级学号： 学科名称： 2012年5月25日11一、综合实验题目和要求1、 实验设计要求要求1：对给定的波形信号，采用TMS320F28335的浮点功能计算该信号的以下时域参数：信号的周期T（频率f也需要计算），信号的均方根大小Vrms、平均值Vavg（即直流量）、峰峰值Vpp。其中，均方根Vrms的计算公式（数字量的离散公式）如下：式中，N为采样点数，u(i)为采样序列中的第i个采样点。要求2：所设计的软件需要计算采样的波形周期个数，并控制采样点数大于1个波形周期，小于3个

2、波形周期大小。要求3：对采样的数据通过串口发送至PC界面。2、 实验目的主要考核学生对TMS320F28335浮点处理器、A/D模块、SCI模块和信号时域分析等知识的掌握。产生的波形可选择正弦波，也可以是其它任意波形。如果波形中添加了随机噪声，则建议采用软件设计中加入数字滤波算法，否则可能计算中产生较大的误差。实验所需的频率不能太大，（建议范围：10Hz100kHz），采样点建议在256点左右（自己任意设定也可，不少于32点）。二、硬件框图图1 系统硬件框图图1 给出了该综合实验的硬件框图，首先通过小键盘设置波形的参数，包括频率、幅值以及波形等。然后通过信号发生器产生模拟信号，由DSP2833

3、5的AD通道6进行采样处理。DSP与PC机之间通过串口进行通信，由DSP28335的SCIb通道处理。ADC模块有16个转换通道，可配置成两个独立的8通道转换模块，分别对应于管理器A和B，根据用户需求，两个独立的8通道转换模块可以级联成一个8通道模块，在ADC模块中尽管可以多通道输入和有两个排序器，但只有一个A/D转换器可以。两个8通道模块可以自动对一系列转换进行排序，而且每个模块都可以通过多路复用开关选择任何一个通道。在级联模式下，自动排序器将作为一个单一的8通道排序器。对于每个排序器，当转换结束时，选择通道的转换结果被储存在相应的结果寄存器中。在DSP28335，自动排序模式允许用户对统一

4、通道进行多次采样。模拟输入与数字输出的关系如下图2ADC模块结构框图外设时钟HSPCLK通过ADCTRL3寄存器的SDCCLKPS(3:0)位分频，然后再通过通过ADCTRL1寄存器中的CPS位进行二分频。另外，ADC模块还可以通过扩展采样/获取周期，调整信号源的阻抗，这是由ADCTRL1寄存器中的ACQ_PS(3:0)位决定的。这些位并不影响采样/保持和转换过程，但可以通过增大脉冲长度增加采样的时间长度。图3ADC内核时钟以及采样/保持时钟三、程序流程图1、主程序流程图程序使用两个中断：ADC中断和CPU定时器2中断。ADC用于对波形进行采样、滤波、存储以及计算波形的有效值、峰峰值、平均值，

5、并使用串口发送；CPU定时器2中断用于计算波形周期和频率。图4 主程序流程图图4给出了主程序流程图，该程序的主要步骤是进行初始化使能中断等待中断响应。2、子程序流程图图5 ADC中断服务子程序图6 定时器2中断服务子程序图7滤波程序段图8求最大值最小值程序段图9求有效值和平均值程序段图10串口通信程序段图5图10给出了所有子程序的框图，下面分别说明各个程序的设计思想：(1)AD中断子程序(图5)：该程序对波形进行采样，滤波以及存储，并求出有效值，峰峰值和平均值。采样后的波形存储在一个长度为1024的数组里。为了减少CPU开销，程序设定为采样累计到1024个点后再进行波形的有效值，峰峰值和平均值

6、计算。(2)定时器2中断子程序(图6)：该程序通过定时器中断来实现对波形等时间间隔的判断和处理，从而可以较为精确的计算出波形周期和频率。在波形每次正向过零点时，计算出两次过零点的时间间隔，并乘以定时器2中断周期，从而得到波形的实际周期。定时器2中断周期设置为10us。(3)滤波程序(图7)：该程序对1024个点进行了低通值滤波，根据本次采样点和上次采样点，来修正本次的采样值。滤波公式如下，程序中取K=0.15。 (4)求最大值最小值程序(图8)：该程序定义数组第一个值为初值，再比较1023个点，如果找到更大的点，则赋给最大值对应的变量；如果找到更小的点就赋给最小值对应的变量。(5)求有效值和平

7、均值程序段(图9)：有效值的计算：将1024个点的平方值相加求平均后，再开根号。平均值的计算：将1024个点求和然后求平均。(6)SCI通信程序(图10)：PC端为串口接收助手，为了使显示界面上显示的是实际数值，发送之前将有关的数据量的个十百千位拆开，并转换为ASCII码进行发送。在发送之前检测SCIb_buff是否为空，若不为空则等待。串口发送子程序定义了一个计数器，以控制串口发送的速率。 四、实验结果和分析1、软件调试结果图11 900Hz 1200mV正弦波调试结果 (上图)图12 1700Hz 800mV正弦波调试结果 (上图)图13 800Hz 1000mV三角波调试结果 (上图)2

8、、结果分析(1)从图11所示的调试结果波形图可以看出，滤波后的波形平滑度明显变好，说明低通滤波效果良好。各个波形参数MIN(最小值)、MAX(最大值)、VRM(有效值)、FRE(频率)、 PER(周期)均和实际输入的指标误差在5%以内，说明电参量的计算方法准确性良好。(2)从图12所示的实验波形可以看出，当输入波形的电参量变化时，输出电参量的值也发生了相同变化，且误差值在5%以内。由ADC的采样频率可以得到，本程序可以计算出频率最低为150Hz的正弦波的周期。(3)比较图13和前两幅波形可以得出，本程序在对三角波进行采样时，波形滤波效果良好，电参量计算准确，也达到了良好的效果。由此验证了本程序

9、的通用性，并进一步验证了程序的准确性。(4)通过实验结果总结出本程序在以下方面需要进一步改进：AD采样的速率以及采样窗口的大小目前为确定值，当波形频率变化范围较大时，会影响到采样的结果，如：当频率过大时，采样波形每个周期的点数减小，将直接影响各个电参量的计算结果；当频率过小时，采样的窗口不能采样出一个完整的波形周期，也将直接影响各个电参量的计算结果。这是需要进一步作出改进的地方。五、源程序#include "DSP2833x_Device.h" / DSP2833x Headerfile Include File#include "DSP2833x_Example

10、s.h" / DSP2833x Examples Include File#include "math.h"/ Prototype statements for functions found within this errupt void adc_isr(void);interrupt void ISRTimer2(void);void number_count(void);/确定周期采样点，计算频率和有效值并发送数据void scib_fifo_init();void InitScibGpio(void);/串口初始化程序void number

11、_C(unsigned long i); /数字各位拆分函数#if (CPU_FRQ_150MHZ) / Default - 150 MHz SYSCLKOUT #define ADC_MODCLK 0x3 / HSPCLK = SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2 = 150/(2*3) = 25.0 MHz#endif#if (CPU_FRQ_100MHZ) #define ADC_MODCLK 0x2 / HSPCLK = SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2 = 100/(2*2) = 25.0 MHz#endif#define ADC_CKPS 0x1 / ADC

12、 module clock = HSPCLK/2*ADC_CKPS = 25.0MHz/(1*2) = 12.5MHz#define ADC_SHCLK 0xf / S/H width in ADC module periods = 16 ADC clocks#define AVG 1000 / Average sample limit#define ZOFFSET 0x00 / Average Zero offset#define BUF_SIZE 160 / Sample buffer size/Global variables used in this example:Uint16 Lo

13、opCount;Uint16 ConversionCount;Uint16 Voltage11024;Uint16 i = 0;Uint16 j = 0;Uint16 Ticker50;/在AD采样的例程基础上修改，以下为新定义的变量：Uint16 ADt1,ADt2,ADt,ADt3,ADt4;/AD时间间隔Uint16 Voltagelb1024;Uint16 vref=500; /参考值int PreConversion=0;int crosszero=0;Uint32 t1,t2,t,t3,t4;/定时器时间间隔float Data=0.0;float Vavg=0.0;/平均值flo

14、at Vmax=0.0;/最大值float Vmin=0.0;/最小值float Vrms=0.0;/有效值float Vpp=0.0;/峰峰值float frequency=0;float period=0;float MAX=0.0;float MIN=0.0;/以下为整型变量，用于串口发送Uint16 T=0;/周期msUint16 F=0;/Uint16 V=0;/有效值mvUint16 max=0;/最大值mvUint16 min=0;/最小值mvunsigned int TX_flag = 0;/串口发送时间间隔标志unsigned int TX_Ticker = 500;/串口发

15、送的周期间隔main()/ Step 1. Initialize System Control:/ PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks/ This example function is found in the DSP2833x_SysCtrl.c file. InitSysCtrl();/ Step 2. Initialize GPIO:/ This example function is found in the DSP2833x_Gpio.c file and/ illustrates how to set the GPIO to it

16、9;s default state. InitGpio(); / Skipped for this example InitScibGpio();/*起初遗漏了这句话*/ Step 3. Clear all interrupts and initialize PIE vector table:/ Disable CPU interrupts DINT;/ Initialize the PIE control registers to their default state./ The default state is all PIE interrupts disabled and flags/

17、 are cleared./ This function is found in the DSP2833x_PieCtrl.c file. InitPieCtrl();/ Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000; IFR = 0x0000;/ Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt/ Service Routines (ISR)./ This will populate the entire ta

18、ble, even if the interrupt/ is not used in this example. This is useful for debug purposes./ The shell ISR routines are found in DSP2833x_DefaultIsr.c./ This function is found in DSP2833x_PieVect.c. InitPieVectTable();/ Interrupts that are used in this example are re-mapped to/ ISR functions found w

19、ithin this file. EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected register PieVectTable.ADCINT = &adc_isr; PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2; EDIS; InitXintf();/*设置CPU*/ InitCpuTimers(); ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 10);/中断时间10us.1MHz StartCpuTimer2(); CpuTimer2Regs.TCR.all = 0x400

20、1; / Use write-only instruction to set TSS bit = 0 /*开中断*/ IER |= M_INT14;/ Enable TINT0 in the PIE: Group 1 interrupt 7 PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;/ Step 4. Initialize all the Device Peripherals:/ This function is found in DSP2833x_InitPeripherals.c/ InitPeripherals(); / Not required for thi

21、s example InitAdc(); / For this example, init the ADC scib_fifo_init();/ Step 5. User specific code, enable interrupts:/ Enable ADCINT in PIE PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6 = 1; IER |= M_INT1; / Enable CPU Interrupt 1 EINT; / Enable Global interrupt INTM ERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGM

22、LoopCount = 0; ConversionCount = 0; AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK; AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS; AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; / 0 Non-Cascaded Mode; 1 Cascaded Mode AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1 = 0x1; AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 0x1; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 =

23、0x6; AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 15; AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1 = 0x1 ; for(i=0;i<1024;i+) Voltagelbi = 0; / Wait for interrupt for(;);/*此中断完成AD采样以及相关波形参数的计算（除周期外）*interrupt void adc_isr(void)/*采样并滤波*Voltage1ConversionCount=AdcRegs.ADCRESULT0 >>4;PreConversion=ConversionCount-1;if(

24、PreConversion<0) PreConversion=1024; VoltagelbConversionCount= Voltage1ConversionCount*0.15+ VoltagelbPreConversion*0.85;/一阶滞后滤波 if(ConversionCount = 1024)ConversionCount = 0;/*计算有效值，平均值，峰峰值程序段*/Vavg平均值,Vmax最大值,Vmin最小值,Vrms有效值,Vpp峰-峰值Vavg = 0;Data = 0;Vmax=Voltagelb0;Vmin=Voltagelb0;for(i=0;i<

25、1024;i+)Data+=Voltagelbi*Voltagelbi; Vavg+=Voltagelbi;if(Vmax<Voltagelbi) Vmax=Voltagelbi;if(Vmin>Voltagelbi) Vmin=Voltagelbi;Data=Data/1024;Vrms=sqrt(Data);/计算有效值 Vavg=Vavg/1024;/计算平均值Vpp=Vmax-Vmin;/计算峰-峰值/*计算有效值，平均值，峰峰值程序段结束*/ T=period*1000000; F=frequency; Vrms=Vrms*3/4095; MAX=Vmax*3/4095;

26、MIN=Vmin*3/4095;V=Vrms*1000;max=MAX*1000; min=MIN*1000;/得出的整型值单位均为mv number_count();/调用串口发送else ConversionCount+; / Reinitialize for next ADC sequence AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1; / Reset SEQ1 AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1; / Clear INT SEQ1 bit PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; / Ack

27、nowledge interrupt to PIE AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1 = 0x1 ; return;/*此中断中计算波形周期，10us执行一次*interrupt void ISRTimer2(void)CpuTimer2.InterruptCount+;/32位无符号整型：最大4294967295if(CpuTimer2.InterruptCount>4294967290) CpuTimer2.InterruptCount=0;if(VoltagelbPreConversion<vref)&&(vref<Voltage

28、lbConversionCount)&&(crosszero=0)/第1个交点crosszero=1;t1=CpuTimer2.InterruptCount;ADt1=ConversionCount; if(VoltagelbPreConversion>vref)&&(vref>VoltagelbConversionCount)&&(crosszero=1)/第2个交点crosszero=2;t2=CpuTimer2.InterruptCount;ADt2=ConversionCount;if(VoltagelbPreConversi

29、on<vref)&&(vref<VoltagelbConversionCount)&&(crosszero=2)/第3个交点crosszero=0;t3=CpuTimer2.InterruptCount;ADt3=ConversionCount;if(t3<=t1) /计算一个周期的定时器间隔t=4294967295+t3-t1;elset=t3-t1;period=t*0.00001;frequency=1/period; PieCtrlRegs.PIEACK.all|=0x01;/清除中断响应位void number_count(void)

30、/此处定时发送数据TX_flag+;/记录发送时间间隔标志if( TX_flag >= TX_Ticker )TX_flag = 0;/需要发送频率、有效值、最大值、最小值ScibRegs.SCITXBUF= ''while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'I'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);Sc

31、ibRegs.SCITXBUF= 'N'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(min);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs

32、.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'A'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'X'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':

33、9;while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(max);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'V'whil

34、e(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(V);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRe

35、gs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'F'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFS

36、T != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'E'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(F);ScibRegs.SCITXBUF= 'H'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'Z'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);

37、ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'P'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'E'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= &

38、#39;:'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(T);ScibRegs.SCITXBUF= 'u'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 's'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ''while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 't'

39、;while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);/清有效值和周期采样点数，为下周期做准备 void scib_fifo_init()/串口B初始化ScibRegs.SCICCR.all = 0x0007; / 1个停止位、无奇偶校验ScibRegs.SCICTL1.all = 0x0003; / 使能TX、RXScibRegs.SCICTL2.all = 0x0003;ScibRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA = 1;ScibRegs.SCICTL2.bit.RXBKINTENA = 1;ScibRegs.SCIHBAUD = 0x0001;

40、ScibRegs.SCILBAUD = 0x00e7;/波特率9600ScibRegs.SCICCR.bit.LOOPBKENA =0; /禁止自检模式ScibRegs.SCICTL1.all =0x0023;ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFIFOXRESET=0;ScibRegs.SCIFFRX.bit.RXFIFORESET=0;ScibRegs.SCIFFTX.all=0xE040;ScibRegs.SCIFFRX.all=0x204f;ScibRegs.SCIFFCT.all=0x0;void InitScibGpio(void)EALLOW;GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO18 = 0;/ GPIO18