DSP原理及应用实验教学大纲

DSP原理及应用实验教学大纲目录TOC\o"1-3"\p""\h\z\u一、课程简介227二、课程实验教学的目的、任务与要求227三、实验方式与基本要求227四、实验项目设置228五、教材（讲义、指导书）228六、实验报告要求228七、考试(考核)方式228八、使用说明228《DSP原理及应用》课程实验项目1230《DSP原理及应用》课程实验项目2235《DSP原理及应用》课程实验项目3239《DSP原理及应用》课程实验项目4241

课程名称：DSP原理及应用课程编号：056124英文名称：DSPTechnology课程性质：非独立设课课程属性：专业基础应开实验学期：第6学期学时学分：课程总学时48实验学时16课程总学分3实验学分1实验者类别：本科生适用专业：自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程、计算机等专业的学生。先修课程：高等数学、线性代数、复变函数、概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理A、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理等课程。一、课程简介本课程是电子信息类学科的一门专业课，主要讲授TMS320C54x系列芯片的体系结构、原理、指令系统、汇编语言开发工具及程序设计和集成开发环境CCS软件的使用方法等内容。学生通过本课程的学习，能够系统掌握数字信号处理器芯片的体系结构和基本原理，熟悉DSP芯片的开发工具和使用方法，掌握DSP系统的设计和应用系统的开发方法。二、课程实验教学的目的、任务与要求本课程旨在培养学生实验的目的是使学生在已经掌握数字信号处理基础理论的前提下，通过使用TMS320C54x型号的实验箱，理解DSP技术的硬件实现机理，了解DSP芯片的内部结构特点，DSP电路的开发流程，硬件电路组成，熟练掌握DSP的编程方法，常用算法的实现方法，工程的调试方法，仿真方法。培养学生的动手能力和独立解决问题的能力。三、实验方式与基本要求上机实验，要求一人一机。四、实验项目设置序号实验编号实验项目名称实验内容提要实验时数实验类型实验类别实验要求每组人数CCS操作实验使学生熟悉CCS集成开发环境。数据的寻址方式熟悉DSP内部多种寻址方式。定时器使用实验熟悉DSP内部定时器和中断的使用方法。FIR滤波器实验使用C54X汇编语言实现FIR滤波器。五、教材（讲义、指导书）：《DSP原理及应用》，李利编，中国水利水电出版社，2006.参考书：《DSP技术原理及应用教程》，刘艳萍编，北京航空航天大学出版社，2005.六、实验报告要求按照《山东工商学院实验报告》格式书写，要求写出实验程序、实验结果，并对实验现象进行解释说明。七、考试(考核)方式每次实验随堂检查，评定成绩等级，分为优、良、及格、不及格四档。八、使用说明根据学生实际情况可以适当调整。

附件：《DSP原理及应用》课程实验项目1一、实验项目名称及实验项目编号CCS操作实验，1二、课程名称及课程编号DSP原理及应用，055128三、实验目的通过本实验使学生熟悉CCS集成开发环境。实验原理本实验是根据CCS集成开发环境使用手册来设计的。五、实验内容启动CCS集成开发环境。创建新工程（Project）,并且在工程中加入汇编语言文件（.ASM文件）和控制文件（.CMD文件）。对新建的工程进行编译及链接，生成DSP可执行文件（.OUT文件）。4.加载程序，对生成的DSP可执行文件（.OUT文件）进行软件仿真。要求：了解软件仿真的操作过程，熟悉各窗口的操作。运行程序（包括单步执行）。检查、修改CPU寄存器的内容。检查、修改存储器单元的内容。断点的设置、检查和撤销。用观察窗口检查变量或存储单元的内容。了解部分其他命令。六、实验方法与步骤启动CCS集成开发环境如果第一次使用CCS集成开发环境，而且拖动DSK板的话，需要在启动PC机的时候，在BIOS里把PC机的并口模式设置成EPP模式，然后双击CCSsetup快捷方式，配置目标板为我们的仿真实验板，保存设置后退出CCSsetup，随即启动CCS。当然，如果以前已经使用过了此集成开发环境，则这个配置过程可以省略。而直接双击快捷方式以启动CCS。创建新工程打开CCS集成开发环境后，要创建新工程：Project→New,然后出现如下对话框：图1-1创建工程在空白处键入所要创建的新工程的名称，location一栏可以选择新工程所在目录。按“完成”键即创建了一个新的工程。一般情况下最好将新工程创建在CCS安装目录下的myprojects文件夹里。新的工程还需要配置各种文件，如.cmd文件.asm文件等。在新的工程里加入文件的方法如下：在工程窗口中右键点击Projects，选择OpenProject打开刚才新创建的工程，而后再右键点击打开的工程，选择AddFiles即可以选择加入各种需要的文件。一般情况下，需要先将要加入的文件拷贝到和新创建的工程的同一个目录下。编译和连接工程在工程窗口中双击源文件，则编辑窗口显示要编辑的源文件，点击按钮或者选择Project→Compilefile即可编译文件；源文件编译通过后还要进行构建，方法是：点击按钮或选择Project→Build；如果出现错误，可以根据提示信息在编译窗口中修改编辑，然后再次编译、构建，直到没有错误为止。加载程序并进行软件仿真程序编译和连线都没有错误后，下一步的工作就是加载程序以进行软件仿真。方法是File→LoadProgram，然后选择.OUT文件（可能在Debug目录下也可能与Debug文件夹在同一目录下），打开即加载成功。这样的软仿真的前序工作就基本上完成了。图1-3给出了仿真中经常用的几个窗口，编辑窗口中两个窗口是源文件窗口和反汇编窗口，下面的两个是观察窗口和CPU寄存器窗口。其中观察窗口可以用来观察你想要看的各个寄存器的值，而且十进制、十六进制可选；CPU寄存器窗口用来观察各个CPU寄存器的值在程序执行过程中的变化。加载.OUT文件后要运行程序可以从菜单中选择Debug→Run、StepInto、StepOver、StepOut、RunFree,这样就可以运行程序了，其中Run是直接运行程序但如果有断点将停止运行；StepInto是单步执行；StepOver是跳过；RunFree是忽略断点运行程序。图1-2仿真的常用窗口常用窗口显示方法为，反汇编窗口：View→Disassembly；观察窗口：View→WatchWindows；CPU寄存器显示：View→CPURegisters；在运行程序时大家应注意仔细观察程序的运行位置和相关寄存器的值的变化，并核实是否和理论相一致。如果要检查、修改某个寄存器的值，双击该寄存器，则会弹出对话框如图1-3：图1-3修改寄存器图1-4修改存储器在其中输入期望值，点Done即可。也可以选择菜单中Edit→Register，弹出图1-3的对话框。要修改存储单元的值，双击该寄存器单元，弹出图1-4的对话框；选择相应的地址和页，输入期望的值，就完成了修改的工作。当然也可以选择从菜单Edit→Memory，弹出图1-4的对话框进行修改。断点的设置在调试程序时，经常要设置断点，方法是将光标定在需要设置断点的地方，然后用鼠标双击该行的前面，则该行的前面出现一个红色的点。如下图所示：图1-5断点的设置断点设置也可以使用工具栏上的快捷图标，如果要取消断点，则可以使用工具栏快捷图标，断点取消后，源文件的断点处的红点即消失。使用观察窗口来观察某个寄存器或存储单元的值；观察窗口如下图所示：图1-6观察窗口要想观察某个存储单元的值，只需要在Name一栏中键入要显示的存储单元的名称，按回车键即可观察到它的内容。而且显示的数据格式可设置。其他命令：CCS的功能还有很多，大家在实验的过程中可以逐步学习掌握。七、实验要求1.实验报告具体要求与写实验报告规范格式按照《山东工商学院实验报告》格式书写，要求写出实验程序、实验结果，并对实验现象进行解释说明。2.实验考核评价要求每次实验随堂检查，评定成绩等级，分为优、良、及格、不及格四档。八、场地、设备与器材数字信号处理实验室，PC机，实验箱，CCS软件。

《DSP原理及应用》课程实验项目2一、实验项目名称及实验项目编号数据的寻址方式，2二、课程名称及课程编号DSP原理及应用，055128三、实验目的1． 熟悉TMS320C54X的各种寻址方式。2． 初步熟悉CCS集成开发环境的使用，以及开发过程。3． 初步熟悉软件仿真的使用方法。四、实验原理本实验是根据DSP寻址方式来设计的。五、实验内容1． 启动CCS集成开发环境。2． 创建新的工程，并且在工程中加入汇编语言文件（.ASM文件）和连接命令文件（.CMD文件）。3． 对新建的工程进行编译及连接，生成DSP可执行文件（.OUT文件）。4．加载程序,对生成的DSP可执行文件（.OUT文件）进行软件仿真。要求： 从而了解软件仿真的操作过程，熟悉各窗口的操作。 运行程序（包括单步执行）。 检查、修改CPU寄存器的内容。 检查、修改存储器单元的内容。 断点的设置、检查和撤销。 用观察窗口检查变量或存储单元的内容。 其他命令。六、实验方法与步骤1．启动CCS集成开发环境。在CCSsetup中将CCS设置成sim54x方式后可按实验一的方法启动CCS集成开发环境。2．创建新的工程，将实验给出的示例加到新建的工程中，要注意示例中给出的是7种寻址方式的例子，需要分别加载到不同的新工程中。方法如同实验一。3．对新建的各个工程进行编译和连接，生成.OUT文件。4．加载程序：File→LoadProgram，然后选择.OUT文件（可能在Debug目录下也可能与debug文件夹在同一个目录下），打开即加载成功，下面就可以进行软件仿真。软件仿真常用的窗口如下图：编辑窗口中三个小窗口分别是源文件窗口（.asm）、反汇编窗口（Disassem）、存储器窗口（Memory）。下面的两个窗口分别是CPU寄存器窗口和外围寄存器窗口。加载.OUT文件后要运行程序可以从菜单中选择Debug→Run、StepInto、StepOver、StepOut、RunFree,这样就可以运行程序了，其中Run是直接运行程序但如果有断点将停止运行；StepInto是单步执行；StepOver是跳过；RunFree是忽略断点运行程序。仿真常用窗口的操作如下：反汇编窗口显示方法为选择View→Disassembly；存储器窗口显示方法为选择View→Memory；CPU寄存器窗口显示方法为View→CPURegister→CPUregisters；外围寄存器窗口的显示方法为View→CPURegister→Peripheralregs；其他窗口可以在使用中慢慢摸索。图2-1软件仿真常用窗口运行程序：此时最好将常用的几个寄存器显示窗口打开以便于观察，一般如果寄存器的值有变化，将会显示成红色。在调试程序时最好采取单步执行的方式，此时应注意观察寄存器的值的变化，同时观察源程序或反汇编窗口中左边黄色箭头的指示位置，看程序执行到哪一步，与寄存器中的变化值是否相一致。图2-2单步执行时的反汇编窗口检查和修改CPU寄存器的值打开CPU寄存器窗口，当运行程序时，各个寄存器的值即可以观察到，如果要修改寄存器的值，可双击要修改的寄存器，就会出现下面的对话框，在其中输入要修改的值，点击“Done”按钮即可。检查和修改存储单元值的方法与上述相同图2-3修改CPU寄存器的对话框图2-4修改存储单元的值断点的设置方法为：在源程序中将光标定在需要设置断点的位置，点击按钮即可；也可以在需要设置断点的位置前双击即可。已经设置的断点处会有一个黄色的点。如图2-5：图2-5断点设置当断点设置好之后，按F5键运行程序时可以看见，程序运行到断点处便停止，但如果采用单步执行方式时，断点将被忽略；如果要取消断点，既可以在原来的断点处双击也可以将光标定在要取消的断点处，然后点击按钮观察窗口启动观察窗口：View→WatchWindow然后在Name栏中输入要观察的寄存器的名称，按回车键即可以显示出寄存器的值。图2-6观察窗口上图为使用观察窗口所观察的几个寄存器时的状况；其他的一些常用命令如QuickWatch、Graph等需要在实验过程中慢慢学习和使用。七、实验要求1.实验报告具体要求与写实验报告规范格式按照《山东工商学院实验报告》格式书写，要求写出实验程序、实验结果，并对实验现象进行解释说明。2.实验考核评价要求每次实验随堂检查，评定成绩等级，分为优、良、及格、不及格四档。八、场地、设备与器材数字信号处理实验室，PC机，实验箱，CCS软件。

《DSP原理及应用》课程实验项目3一、实验项目名称及实验项目编号定时器使用实验，3二、课程名称及课程编号DSP原理及应用，055128三、实验目的1．学习C54x定时器的使用2．掌握中断服务程序的编写方法。四、实验原理本实验是根据DSP的定时器和中断原理来设计的。五、实验内容1．利用DSP芯片的XF引脚输出一个时钟。2．利用DSP芯片的XF引脚输出一个周期脉冲。3．观察实验结果。六、实验方法与步骤1．输出一个时钟DSP内部的16位定时器，每次减至0时产生时钟中断。通过设置专用状态位，可控制定时器停止计数、复位或停止工作。与定时器有关的寄存器有： TIM——主计数寄存器 PRD——主周期寄存器 PRSC——定时器预定标寄存器 TCR——计时器控制寄存器复位后计时器的状态： TSS=1 PSC=0 TIM=FFFFh ARB=0 FUNC=00b1） 定时器初始化A. 关闭定时器B. 计算并加载PRD及TDDRC. 初始化定时器D. 启动定时器2） 中断初始化A. 清除未处理完的中断B. 开放定时中断C. 主中断使能2．输出一个周期脉冲1) 比较和输出时钟的异同2) 考虑TCR寄存器的各个bit对结果的影响3．观察实验结果用示波器验证实验结果是否正确。七、实验要求1.实验报告具体要求与写实验报告规范格式按照《山东工商学院实验报告》格式书写，要求写出实验程序、实验结果，并对实验现象进行解释说明。2.实验考核评价要求每次实验随堂检查，评定成绩等级，分为优、良、及格、不及格四档。八、场地、设备与器材数字信号处理实验室，PC机，实验箱，CCS软件，示波器。

《DSP原理及应用》课程实验项目4一、实验项目名称及实验项目编号FIR数字滤波器，4二、课程名称及课程编号DSP原理及应用，055128三、实验目的通过本实验使学生学习数字滤波器的DSP实现原理和C54X编程技巧。四、实验原理本实验是根据DSP的FIR数字滤波器原理来设计的。五、实验内容使用C54X汇编语言实现FIR滤波器。六、实验方法与步骤设计FIR滤波器的系数可以使用数字滤波器辅助设计软件包或自行计算FIR滤波器的系数。注意，FIR滤波器系数设计时，系统采样频率应和实际采样频率设置一致。本实验例子中使用的是一个34阶的对称结构的FIR低通滤波器，其采样频率Fs为20KHZ，通带截止频率为4KHZ，阻带截止频率为7KHZ，阻带衰减为-40dB，其系数使用Matlab中的FDA或软件编程得到。编写实验程序代码本实验基于CodeComposerStudio开发系统平台进行滤波计算。输入数据通过开发系统FileI/O功能完成待处理数据的输入，并将输入数据送入输入数据Buffer，运算结果也输出到输出Buffer中，通过开发系统的相应图形功能加以显示。输入数据为流文件，