dspICETEK-VC5509-A评估板及教学实验箱实验指导书VE3_图文

1、 目 录第一部分 ICETEKVC5509-A 评估板硬件使用指导 . 1第一章 ICETEKVC5509-A 评估板技术指标 .1 第二章 ICETEKVC5509-A 原理图和实物图 .2 第三章 接插件位置和拨档开关设置 .4 第四章 二次开发扩展总线(P1, P2, P3, P4的定义与应用 .6 第五章 TMS320VC5509的存储空间和评估板的存储器映射 .9 第六章 动态存贮器 SDRAM 的特点和编程 .13 第七章 非易失存贮器 Flash 的特点和编程 .14 第八章 高保真语音编解码芯片 TLV320AIC23编程指南 .17 第九章 ICETEKVC5509-A 评估

2、板 I/O寄存器的设计和使用 .22 第十章 标准串口 TL16C550编程指南 .24 第十一章 数模转换器 TLC7528简介和编程 .27 第十二章 USB2.0接口设计 .28 第十三章 ICRTEK-CTR液晶板的寄存器和编程 .29 第二部分 ICETEKVC5509-A 教学系统软件实验目录介绍 . 33第三部分 ICETEK-VC5509A 教学系统软件实验指导 . 40第一章 实验设备安装 .40一.开发环境 .40二. ICETEK-DSP 教学实验箱的硬件连接 .40三.构造 DSP 开发软件环境 .40四.设置 CCS.43五.启动 CCS.49六.退出 CCS.51

3、第二章 实验手册 .52 一. CCS 软件应用实验 .52 实验 1.1 : Code Composer Studio入门 .52实验 1.3:编写一个以汇编 (ASM语言为基础的 DSP 程序 .66 实验 1.4:编写一个汇编和 C 混合的 DSP 程序 .71 二.基于 DSP 芯片的实验 .76 实验 2.1: DSP数据存取实验 .76 三.基于 DSP 系统的实验 .79 实验 3.1 :指示灯实验 .79 实验 3.2 :拨码开关控制实验 .82 实验 3.3 :DSP 的定时器 .85 实验 3.4 :外中断 .88 实验 3.4.1 (v60版 .88 实验 3.4.2(v

4、61版 .91 实验 3.4.3(v80版 .94 实验 3.5 :单路,多路模数转换(AD .97 实验 3.6 :单路,多路数模转换(DA .101 实验 3.7 :自启动(自举 .103 实验 3.8 :异步串口通信 .106 实验 3.9 USB接口加载程序(USB BootLoader .108 四. DSP 实现外部控制实验 .116 实验 4.1 :通用输入输出管脚应用 .116 实验 4.1.1(v60版 .116 实验 4.1.2(v61版 .118 实验 4.1.3(v80版 .120 实验 4.2 :发光二极管阵列显示实验 .122 实验 4.2.1(v60版 .122

5、实验 4.2.2(v61版 .125 实验 4.3 :液晶显示器控制显示 .127 实验 4.3.1(v60版 .127 实验 4.3.2(v61版 .130实验 4.4 :键盘输入 .137 实验 4.4.1(v60版 .137 实验 4.4.2(v61版 .140 实验 4.4.3(v80版 .143 实验 4.5 :音频信号发生实验 .145 实验 4.5.1(v60版 .145 实验 4.5.2(v61版 .147 实验 4.5.3(v80版 .150 实验 4.6 : 直流电机控制实验 .152 实验 4.6.1(v60版 .152 实验 4.6.2(v61版 .157 实验 4.7

6、:步进电机控制 .162 实验 4.7.1(v60版 .162 实验 4.7.2(v61版 .165 五. DSP 算法实验 .168 实验 5.1:有限冲激响应滤波器(FIR 算法实验 .168 实验 5.2 :无限冲激响应滤波器 (IIR算法实验 .172 实验 5.3 :快速傅立叶变换 (FFT算法 .176 实验 5.4:卷积算法 .179 实验 5.5 :自适应滤波器算法 .184 实验 5.6 :抽样定理 .191 实验 5.7 : FIR滤波器的信号滤波 .196 六.综合实验 .201 实验 6.1 :交通灯综合控制 .201 实验 6.1.1(v60版 .201 实验 6.1

7、.2(v61版 .205 实验 6.2 :PID 算法控制实验 .209 实验 6.2.1(v60版 .209实验 6.2.3(v80版 .221 实验 6.3 :多路信号混频 .227 实验 6.3.1 (v60版 .227 实验 6.3.2 (v61版 .231 实验 6.3.3 (v80版 .235 七.通信与语音信号采集与分析实验 .238 实验 7.1 :语音采集和放送 .238 实验 7.2 :语音信号编码解码 (G.711.241 实验 7.3 :语音信号的 FIR 滤波 .246 实验 7.4 :用 gel 控制的语音信号 FIR 滤波 .250 八.数字图像信号处理实验 .2

8、54 实验 8.1 :数字图像直方图统计 .254 实验 8.2 :数字图像边缘检测 (Sobel算子 .258 实验 8.3 :数字图像的锐化 (LAPLACE算子 .264 实验 8.4 :数字图像的取反 .269 实验 8.5 :数字图像直方图均衡化增强 .272瑞泰创新ICETEK-VC5509-A 评估板硬件使用指导 第一部分 ICETEKVC5509-A 评估板硬件使用指导 第一章 ICETEKVC5509-A 评估板技术指标 主处理芯片：TMS320VC5509A； 低功耗设计，比上一代 C54XX 器件功耗低 30%左右； 处理速度更快，双核结构，处理速度 400MIPS； 软

9、件程序兼容 C54XX DSP； 片内存贮空间 128K16Bit； 大容量 SDRAM 设计：4M16Bit； 2 路 10bit 片上 A/D 接口； 2 路的 TLC7528 转换，5M/S，8Bit； UART 串行接口，符合 RS232 标准； 8M bit 扩展 FLASH，存储大量固化程序和数据； 设计有用户可以自定义的开关和测试指示灯； 3U 标准的 DSP 扩展总线，包括数据、地址、I/O、控制； 4 组标准扩展连接器，为用户进行二次开发提供条件； 具有 IEEE1149.1 相兼容的逻辑扫描电路，该电路仅用于测试和仿真； +5V 电源输入，内部+3.3V、+1.6V 电源管

10、理； 高保真语音接口设计，双路语音采集，每路 48K/S； USB 2.0 接口设计； 4 层板设计工艺，稳定可靠； 具有自启动功能设计，可以实现脱机工作； 可以选配多种应用接口板，包括图像板，网络板等； 1 地址：北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 18 层 电话中继/91-97 传真REALTIMEDSP 系列应用丛书 第二章 ICETEKVC5509-A 原理图和实物图 1ICETEKVC5509-A 评估板接口说明实物图(参见图 1-1： JTAG 仿 真插口头 P3 扩展插座 P2 扩展插座 音频插座 J8 立体声输

11、出 J7 耳机输出 J6 立体声输入 J5 麦克风输入 D1-D4 用户 可控指示灯 5V 电 源插座 复位按 钮 标准 USB 插 座 U5： 四路拨动 开关输入 P4 扩展 插座 U4： 四路用户可 控状态开关 P1 扩展 插座 标准 RS232 接口 图 1-1 ICETEKVC5509-A 接口说明实物图 2ICETEKVC5509-A 器件布局图（参见图 1-2） ： 图 1-2 ICETEKVC5509-A 器件布局图 2 地址：北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 18 层 电话中继/91-97 传真瑞泰创新ICE

12、TEK-VC5509-A 评估板硬件使用指导 3ICETEKVC5509-A 评估板原理框图（参见图 1-3） ： 电源管理：TPS767D301 JTAG TMS320VC5509APGE JTAG PORT 片上资源: 主频:400MIPS,双核 A/D RAM:128K*16bit ROM:32K*16bit DSP 总线 USB McBSP 2 路音频信号输入 2 路音频信号输出 SDRAM:4M*16bit 数据 地址 控制 I/O 2 路,10bit FLASH:8Mbit 扩展 DSP 引脚: P1，P2，P3，P4 D/A:2 路,8bit USB(U SB 板 寄存器组 发光

13、管 AIC23 CPLD 拨档开关 LED RS232 TL16C550 全局变量 图 1-3 ICETEKVC5509-A 原理框图 3 地址：北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 18 层 电话中继/91-97 传真REALTIMEDSP 系列应用丛书 第三章 U5 四路拨档开关设置： 接插件位置和拨档开关设置 U5-1、U5-2、U5-3 和 U5-4 分别按顺序对应连接 TMS320VC5509DSP 的 GPIO0-GPIO3，当 DSP 在复位时读取这四个引脚上的状态确定使用哪一种启动模式。如表 1-1 所示： 表

14、1-1 TMS320VC5509DSP 的 Bootloader 模式及 ICETEKVC5509-A 的设置 开关定义 (U5-1 0(on 0(on 0(on 0(on (U5-2 1(off 0(on 1(off 0(on 0(on 1(off 1(off 0(on 1(off GPIO1 (U5-3 0(on 1(off 0(on 1(off 0(on 0(on 1(off 1(off 1(off GPIO2 (U5-4 0(on 0(on 1(off 1(off 0(on 0(on 0(on 1(off 1(off GPIO3 说明 来自于 Mcbsp0 的串行 EEPROM 引导方

15、式 （24bit 地址） USB 接口引导方式 EHPI（多元引导）方式 EHPI（非多元引导）方式 来自于外部 16bit 异步内存的引导方式 来自于 Mcbsp0 的串行 EEPROM 引导方式 （16bit 地址） 设置 1(off 1(off 1(off 1(off 1(off 并行 EMIF 引导方式（16bit 异步内存） 来自 Mcbsp0 同步串行引导方式 （16bit 数据） 来自 Mcbsp0 同步串行引导方式（8bit 数据） 器件引脚 GPIO0 注：斜体部分是缺省设计，在实验中将会使用到 U4：四路用户可控状态开关，当用户改变这些可控开关的状态时，DSP 可以检测到相

16、应的 状态，这一开关是位可控的，具体的设计详见第一部分第九章： “ICETEKVC5509-A 评 估板 I/O 寄存器的设计和使用” 。 JTAG 仿真插头： 这是标准的 DSP 仿真接口， 芯， 14 具有一个空脚是为了防插反而设计的。 ICETEKVC5509-A 板具有一个 14 根引脚的接口，我们可以通过这个 JTAG 接口对 TI 生 产的 DSP 芯片进行仿真（参见图 1-4） 。 4 地址：北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 18 层 电话中继/91-97 传真瑞泰创新ICETEK-VC5509-A 评估板硬件

17、使用指导 图 1-4 JTAG 口的接口标准 音频插座：该插座共有 4 个接头，J5，J6，J7，J8； J8：stereo out，音频输出，立体声，主要用于 LINE OUT 输出设计，无增益，输出必须连 接有源音箱； J7：phone，音频输出，立体声，耳机输出，带增益，可以连接耳机，无源和有源音响等设 备； J6：stereo in，设计为立体声输入； J5：stereo in，设计为单声道输入，可以直接和麦克风连接； D1-D4 用户可控指示灯：这 4 个指示灯是由 DSP 的一个控制寄存器控制的，具体的设计见 第一部分第九章： “ICETEKVC5509-A 评估板 I/O 寄存器

18、的设计和使用” 。 复位按钮：在系统出现死机，程序不按照预定程式工作时，可以按下此按键。 5V，电源插座：尽管 DSP 需要双电源工作，由于板上已经设计有电源管理器件，因此 这里只需要单一+5V 电源输入即可。 标准 RS-232 接口，ICETEKVC5509-A 上的串口是通过一个串口专用器件 TL16C550 和 串口的驱动器件共同实现的，实现原理详见第一部分第十章： “标准串口 TL16C550 编程指 南” 。串口的物理设计是一个标准的 9 针插头，具体定义见图 1-5： 图 1-5 串口引脚描述 扩展总线接口 P1，P2，P3，P4：这部分是为 DSP 的二次开发准备的，每个引脚的

19、定义详 见第一部分第四章： “二次开发扩展总线（P1，P2，P3，P4）的定义与应用” 。 USB 接口，符合 USB2.0 规范。 5 地址：北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 18 层 电话中继/91-97 传真REALTIMEDSP 系列应用丛书地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 第四章 二次开发扩展总线(P1, P2, P3, P4的定义与应用关于 P1, P2, P3, P4的物理定义和位置图,详见第一部分第二章的图 1-1, 这里给出这 些引脚的功能定义 :下图的特征列中:*:表示是 DS

20、P 器件直接输出的引脚;#:表示是 DSP 经过扩展或缓冲输出的引脚;:表示是 DSP 经过 CPLD 的输出信号。表 1-2 外围控制接口 P1 PIN Signal 说明 特征 PIN Signal 说明 特征电源 电源 定时器输出 I/O GPIO1I/O GPIO3I/O GPIO6I/O 数字地 数字地通用输出引脚 数字地 数字地 瑞泰创新ICETEK-VC5509-A 评估板硬件使用指导表 1-3 外围控制接口 P2PIN Signal 说明 特征 PIN Signal 说明 特征 电源 电源输入 AD 输入模拟地 模拟地AD 输入 AD 输入DA 输出 DACOUT2DA 输出D

21、A 输出 DACOUT4DA 输出中断信号模拟地 模拟地表 1-4 外围控制接口 P3PIN Signal 说明 特征 PIN Signal 说明 特征 地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线地址总线 地址总线 数字地 数字地数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线数据总线 数据总线地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 REALTIMEDSP 系列应用丛书地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦

22、 A 座 18层 表 1-5 外围控制接口 P4 PIN Signal 说明 特征 PIN Signal 说明 特征电源 电源 选通线 选通线 选通线 选通线 写选通线 读选通线 BIT ENABLE等待线 功能引脚 复位输出 EXT RESET 外部复位输 入* 中断线 中断线 中断线 中断线 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 功能引脚 时钟输出 瑞泰创新ICETEK-VC5509-A 评估板硬件使用指导地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 第五章 TMS320VC5509的存储空间和评估板的存储器映射

23、TMS320VC5509数字信号处理芯片具有一个比较复杂的存储空间分配体系。 因此, 在使用之 前, 首先需要了解一下 TMS320VC5509的存储空间体系。 关于 TMS320VC5509的存储空间的详细 说 明 , 请 参 考 TMS320VC5509 Datasheet和 TMS320VC5509 DSP External Memory Interface (EMIF (编号为 SPRU670用户手册。TMS320VC5509的全称为 TMS320VC5509APGE ,其中 PGE 是指表贴的封装形式,这种封装 焊接方便,比较适合学校教学和科研。TMS320VC5509的外部扩展空间

24、信号线可以复用为通用输入输出脚(GPIO 或 HPI 信号线, 所以,在使用存储空间时应该注意这些引脚的状态。表 1-6的表格列出了 TMS320VC5509PGE 的 引脚信号,及他们的所有功能和配置。表 1-6 TMS320VC5509APGE的有关存贮空间的引脚设置 硬件控制上电复位状态 GPIO0; ESCR寄存器最低 2位 复位时无此状态 =复位时无此状态 =5509引脚名称 ESCR1:0=01ESCR1:0=HPI.HA13:0 HPI.HA13:0 GPIO.A13:0 GPIO8 GPIO9 HPI.HDS1 GPIO13 HPI.HDS2 图例:EMIF :存储空间; GP

25、IO :通用输入输出引脚; HPI :主机并行接口。上表是 5509外扩总线引脚的功能表,由于这些引脚具有多种功能。因而,在使用这些引 脚之前应该确认引脚的当前功能是否是用户想要的。这些引脚功能的配置方法分为硬件配置和 软件配置,硬件配置使用 GPIO0管脚,而软件配置使用 ESCR 寄存器。下面说明它们的工作方 法和互相关系:REALTIMEDSP 系列应用丛书硬件配置:使用 GPIO 管脚实现在系统开机或复位时配置 A13:0, D15:0和 C14:0的功能。上电复位时,当外部电路提供高电平信号输入到 GPIO0管脚,也就是提供逻辑“ 1” 给这个管脚时, A13:0, D15:0和 C

26、14:0被设置成外部扩展总线。同时, ESCR1:0的 值设置为 01。 反之, 如果连在 GP1O0的外部电路在上电复位时接低电平, 即逻辑 “ 0” 时, A13: 0, D15:0和 C14:0的功能被设置成主机口 HPI,同时 ESCR 被设置成 11。通过 GPIO 引 脚实现的设置仅在复位时有效,它同时影响 ESCR1:0的内容。上电复位后 ESCR1:0仅可 能出现 01和 11两种取值, 00和 10在复位时不会出现。软件配置:当复位结束后, 用户还可以通过 ESCR1:0来改变 A13:0, D15:0和 C14: 0的功能。这种改变不受 GPIO 的影响,直到整个系统重新上

27、电或重新复位。 ESCR1:0两个 寄存器可以实现四种工作模式,其功能如上表,其中 00和 10两种模式在复位时不会出现,必 须由软件设置才能得到, 而 01和 11两种模式与 GPIO 引脚的配置相同。 通常如果不考虑 00和 10两种模式,只需要配置 GPIO 通常引脚即可,软件可以不去处理 ESCR1:0的内容。在 ICETEK VC5509-A 系统中, 所有板上资源均按照 EMIF 功能与 DSP 连接。 因此, GPIO0引脚缺省状态为高电平(逻辑“ 1” 。TMS320VC5509可寻址的存储空间比较大, 接口也比较丰富, 它既可以连接同步的 SDRAM , 也可以连接异步的 S

28、RAM 。因此,在编程之前,应该首先注意程序对存储空间寄存器的配置。在 接下来的说明中,我们会介绍一些存储空间的配置寄存器。TMS320VC5509的地址寻址也有比较特殊的地方, 从逻辑上说, TMS320VC5509采用统一的 编址方式,即存储器的地址号没有重叠。但是,存储器宽度分为两种不同的情况,当存储器按照 程序存储空间使用时,地址编码采用字节寻址方式,即每 8位存储器占用一个地址编号,此时, A0信号有效,而按照数据存储空间使用时,地址编码采用字寻址方式,即每 16位存储器占用一 个地址编号,此时, A0信号无效。因此按照不同的计算方法, TMS320VC5509的存储器表示为 如表

29、1-7所示:表 1-7 TMS320VC5509的存储器的两种表示方法程序存储空间 数据存储空间16M 字节 , 16M*8bit 8M 字节 ,8M*16bit图 1-6是 TMS320VC5509和 ICETEK VC5509-A 评估板的存贮器映射图,阴影部分是板 子上有外扩硬件资源的地址空间, 其他部分来自于 TMS320VC5509芯片的数据手册 (data sheet ,地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 瑞泰创新ICETEK-VC5509-A 评估板硬件使用指导地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 关于与芯片相关的地址空间的详细介

30、绍,请参考 TMS320VC5509数据手册的相关说明。其中, 左边的地址按照程序存储空间编址,而右边按照数据空间编址。此后所有的地址编码,我们均 按照数据存储空间的编码方式说明。注意 :数据手册会不定期的修改,除了阴影部分,其他地址如与数据手册有出入,以数据手册的说明为准。我们推荐用户在使用评估板时,下载最新的数据手册。关于图 1-6的说明如下 : 每一个内存块的首地址。 DARAM :片内资源,双存取 RAM ,分为 8个 8K 的块,每个 8K 的块每周期可以访问两次。 SARAM :片内资源,单存取 RAM ,分为 24个 8K 的块,每个 8K 的块每周期只能访问一次。 外部扩展的存

31、储空间由 CE3:0分为 4个部分,每部分都可以支持同步或异步存储器类型。 被减去的 256K 包含 DARAM /HPI访问 32K 、 32K 的 DARAM 存储器、 192K 的 SARAM 存储器。 ROM :每个块每次访问占用 2个时钟周期,共有 2个 32K 的块。 此处扩展的存储器共有 4M 字节, 但是片选信号 CE0直接连在存储器上, 因此 CE0空间被完 全占用,不能再外扩其他设备。 这部分空间设置为 FLASH 和 SDRAM 的复用空间,详见第一部分第七章:“非易失存贮器 Flash 的特点和编程” ,另外, TMS320VC5509PGE 只能最多外扩 16K 异步

32、存储器(FLASH 是 异步存储器的一种 ,因此,要访问全部 512K 字节地址需要按照分页方式访问,具体也详见 本文档第一部分第七章。 此部分保留给评估板,不能用来外扩其他设备。 当使用 CE2空间外扩设备时,必须保证设备放在 A13:10=2以上的地址中, A13:10=2以 下的地址被评估板使用。 REALTIMEDSP 系列应用丛书地址 :北京市海淀区知春路 108号豪景大厦 A 座 18层 块大小字节字节地 址 5509芯片存储器资源 字地址评估板资源存储器映射寄存器(MMR (保留 32K-192 0000C0DARAM /HPI访问 DARAM SARAM 16K 异步存储器 4

33、M-256K 同步存储器 040000外部扩展存储空间(CE0 16K 异步存储器 4M 同步存储器 400000外部扩展存储空间(CE1器组保留 组16K 异步存储器 4M 同步存储器 800000外部扩展存储空间(CE2400400 未用 16K 异步存储器4M 同步存储器C00000外部扩展存储空间 (CE360000032KFF0000ROM 当 MPNMC=0 时有效 外部扩展存储空间 (CE3 当 MPNMC=1时有效 16KFF8000ROM 当 MPNMC=0 时有效 外部扩展存储空间 (CE3 当 MPNMC=1时有效 16KFFC000SROM 当MPNMC=0SROM=0时有效外部扩展存储空间(CE3 当 MPNMC=1时有效FFFFFF图 1-6 TMS320VC5509和 ICETEK VC5509-