《dsp综合实验》PPT课件.ppt

1、现代电子学综合实验 -DSP实验,王正勇 ,TMS320C5402核心版,该板实现了一个最小系统，可以单独运行。 板上主要资源包括： 一个TMS320C5402 型号的DSP 芯片； 一个LV64L16 64K X 16BIT SRAM ; 一个CPLD可编程芯片，本模块主要负责实验系统中的总线控制工作 。,DPS+CPLD开发板和EDA5.1底板构成的完整DSP开发 系统图,DSP_JTAG接口：DSP与仿真器的连接接口 CPLD_JTAG接口：对CPLD进行配置和下载程序的接口 J6 、J7:通过该接口与EDA主板连接,从而可使用底板上的外设.,EPM240T100C5,61LV6416,

2、EPM240T100C5,DSP_JTAG,VC5402,J7,J6,PLD_JTAG,跳线端子,DSP_JTAG ：DSP与仿真器的连接接口 CPLD_JTAG ：对CPLD进行配置和下载程序的接口 通过跳线器J2切换MP/MC工作方式，当跳线器连接时工作在微计算机方式，当跳线器断开时工作在MP方式 J6 J7:通过该接口与EDA主板连接,从而可使用底板上的外设.,如果MP/MC=0，程序从片内ROM开始执行， 否则，从片外程序存储器开始执行。,数码管,led,液晶显示,电源开关,5V电源输入,时钟源,51单 片机,VGA接口,232接口,4*4键盘,TLC549,实验箱布局图,核心板,模式

3、 显示,PS2,USB,电平开关,核心板插口,TMS320C5402简介, 数字信号处理(Digital signal processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪80年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速发展，已经在信号处理、通信、语音、图像、雷达、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到广泛应用. DSP既是Digital Signal Processing的缩写，也是Digital Sjgnal Processor的缩写，二者的英文简写相同，但含义不同. Digital Sjgnal Process

4、ing广指数字信号处理的理论和方法，即数字信号处理技术。, Digital Sjgnal Processor(DSP)指用于进行数字信号处理的可编程微处理器，强调运算处理的实时性，因此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流程上做了较大的改动。,DSP系统的构成,DSP系统具有数字处理的全部优点： (1)接口方便。 (2)编程方便。可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。 (3)稳定性好。受环境温度及噪声的影响较小，可靠性高。 (4)精度高。 (5)可重复性好。模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大，而数字系统

5、基本不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。 (6)集成方便。有高度的规范性，便于大规模集成。 当然，数字信号处理也存在一定的缺点。例如，对于简单的信号处理任务，若采用DSP则使成本增加。DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发和调试工具还不尽完善。,TMS320C54x的总体结构及工作原理,TMS320c54x(简称c54x)是TI公司为实现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的16位定点数字信号处理器，己在通信、计算机网络、仪器仪表等领域得到了广泛应用。 TMs320C54x系列DSP

6、芯片种类很多，但结构基本相同，主要由中央处理器、内部总线控制、特殊功能寄存器、数据存储器RAM、程序存储器ROM、两个通用I/O引脚(BIO和XF) 、串行口、主机通信接口HPI、定时器、中断系统(硬件中断和软件中断)等部分组成。,TMS320VC5402引脚,图: TMS320VC5402的引脚 1,返回首页,图: TMS320VC5402的引脚2,表: TMS320VC5402引脚说明1,表: TMS320VC5402引脚说明2,表: TMS320VC5402引脚说明3,表: TMS320VC5402引脚说明4,表: TMS320VC5402引脚说明5,表: TMS320VC5402引脚说

7、明6,表: TMS320VC5402引脚说明7,返回本节,表: TMS320VC5402引脚说明8,图3 处理器方式状态寄存器PMST的位结构,表2: 状态寄存器PMST,表3: 时钟方式寄存器CLKMD,表4:软件等待状态寄存器SWWSR,表5:分区转换控制寄存器,表7:定时器控制寄存器TCR,定时器控制寄存器TCR功能,DSP的USB仿真器(TDS510)驱动软件安装,1. 将DSP的USB仿真器(TDS510)连接到DSP模块上的JTAG接口和PC机(连接无误后才上电),桌面出现找到新的硬件界面:,2.点击“从列表或指定位置安装”，出现以下画面，并在浏览中选择驱动软件目录：,3.然后点击

8、下一步，出现：,4.点击完成，屏摹右下方出现“新硬件已安装并可以使用了。”，表示dsp仿真器驱动软件安装完毕。,CCS中的软件或硬件仿真的设置,1.点击桌面的”setup ccs”软件,并在File菜单下选择import;,2.在出现的import configuration对话框中,选择器件及软件或硬件仿真设备,然后点击”import”,在”my system”下出现相应的软件或硬件仿真设备.,软件仿真设备设置步骤:,硬件仿真设备设置步骤:,仿真设备设置完毕,启动CCS: 点击”setup ccs”中”file”菜单下的”exit”启动ccs,出现如下界面:,接着点击open菜单,若选择”c

9、5402device simulator/cpu”即为软件仿真,选择”c5402dsk via tds510usb 2.0 emulator/cpu”即为硬件仿真.,CCS的使用,一、新建工程文件 启动CCS，在主菜单中单击“Project”，会有“new”和“open”选项，创建新工程使用“new”选项。程序会提问新建工程的名字以及保存位置，指定后单击“确定”即可。,新建工程窗口,CCS 提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，能够加速开发进程，提高工作效率。,可使用两种方式向工程添加源文件、CMD 和库文件。 （1） 添加源文件 第一个方法

10、：在主菜单中单击“Project”，选择“Add Files to Project”命令，在弹出的添加文件对话框中找到文件，单击“打开”按钮即可。 第二个方法：在工程名上单击鼠标右键，选择“Add Files”命令。在弹出的添加文件的对话框中，找到指定类型的文件。单击“打开”按钮。,2 向工程添加各类型文件,添加文件,（2） 添加必需的内存定位文件“*.cmd”: 使用上述任一方式，向工程里添加“hello.cmd”，注意在添加文件对话框的“文件类型”下拉列表中要选择“Link Command File(*.cmd)”，该文件定义了各代码段和数据段在存储器中的位置。,3） 添加库文件: 若工程

11、是基于C 语言编写的，还需添加运行时的支持库文件（RunTimeSupport Library). 如果基于汇编的就不需要）。使用上述任何一种方式，向工程添加“rts.lib”文件，该文件存放在CCS 的安装目录c5400cgtoolslib”下。注意在添加文件对话框的“文件类型”下拉列表中要选择“Object Library Files（*.o*,*.l*）”。,（5)添加gel文件 在工程视图中选中GEL files文件夹，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Load GEL选项，载入gel文件.,（4） 添加头文件 在工程名“hello1.pjt ”上单击鼠标右键，选择“Scan AllDe

12、pendencies”，这样hello.c 文件所包含的头文件“hello.h”将出现在工程浏览窗中的“include”文件夹中。头文件实际不用人工添加，在Build 工程时，CCS 本身就会自动完成扫描。,二、建造和运行程序 建造（Building）指编译、汇编、链接三个独立步骤按顺序联合运行。 (1)建造: 在主菜单中单击“Project”，选择“Rebuild All”，或者单击工具条图标，CCS 将重新对工程中所有文件进行编译、汇编、链接，并同步在底部窗口中显示编译连接信息。连接 完毕，CCS 生成一个“.out”文件，默认存放在目录“hello2”下的“debug”目录中。 (2)

13、建造完毕后，再装载程序： 在主菜单中单击“File”，选择“Load Program”，在弹出对话框中，找到目录“hello2”下的“debug”目录，选择“hello.out”，并打开。,CCS 装载完毕该文件到目标DSP 以后，会自动弹出“Dissassembly”窗口，显示构成源代码的反汇编指令。同时，CCS 还会在底部弹出“stdout”栏，用于显示程序在运 行时的输出信息。 (3) 点击工具栏按钮或选择 DebugRun。,单步和全速运行： 在主菜单中单击“Debug”，选择“Go Main”，让程序从主函数开始运行。程序会停在main（）处，并会有一个黄色的箭头标记当前要执行的C

14、语言代码,若单步执行,用F10,若全速执行,用F5(RUN) 。,断点运行 1.断点设置:将光标移到欲设断点位置处,按F9;断点取消也是F9. 2.按F5.,如果同时看到C 语言代码和对应编译生成的汇编代码，在主菜单中单击“View”，选择“Mixed Source/ASM”，此时会有一个绿色箭头标记当前要执行的汇编代码,多种观察窗口帮助调试: (1) 查看寄存器：选择View 菜单中的CPU Registers 命令。 (2) 查看数据： 选择View 菜单中的Memory 命令，弹出设置窗口，按实际需要指定其中的参数，如起始地址等，就可以观察到数据单元中的值，该值可以以多种格式表示。 (3

15、) 查看程序中变量的当前值： 可以在程序中用光标选中变量名，在鼠标右键菜单中选择Add to Watch Window 命令就可以把该变量添加到Watch 窗口。随着程序的运行，可以在Watch 窗口看到该变量的值的变化。,选择ViewGraphTime/Frequency。 在弹出的Graph Property Dialog对话窗 中， 将 Graph Title，Start Address， Acquisition Buffer Size，Display Data Size，DSP Data Type，Autoscale和 Maximum Y-value 的属性改变为需要 的属性。,(4)

16、 显示图形： 如果要观察的变量太多，例如要观察一个数组的值，那么可以用一种更直观的方法，就是把数据用图形的方式表现出来。,在TMS320VC5402中，定时器通过控制定时器相关寄存器，该定时器可以被停止、重新启动、复位或禁止。 与该定时器有关的寄存器有定时计数寄存器（TIM）、定时周期寄存器（PRD）以及定时器控制寄存器（TCR）。,定时计数寄存器TIM：该寄存器是一个存储器映射的寄存器。该寄存器中保存了定时器当前的计数值，并且该寄存器的值会在预分频器中的计数器递减至0的时候递减1。当TIM寄存器中的至递减至0的时候，定时器复位，TIM重新加载PRD寄存器中的值，开始下一轮计数，与此同时，当该

17、寄存器中的值递减至0的时候，产生定时器中断。,定时周期寄存器PRD：该寄存器是一个存储器映射的寄存器。该寄存器用于控制定时器的周期。,定时器控制寄存器TCR： 该寄存器是一个存储器映射的寄存器。该寄存器主要用于控制定时器的启动、停止、复位以及初始化定时器的预分频器等操作。该寄存器的具体内容如下表所示。,TDDR：定时器的4位预分频器，TDDR的值为015。 TSS：定时器启动/停止位。1可停止定时器计数；0可启动定时器。 TRB：向该位写入1可复位定时器。 PSC：预分频器的递减计数器。该计数器会在CLKOUT的作用下递减，当递减至0的时候，TIM的值便会递减1，同时PSC会重新加载TDDR的

18、预分频值。 Free：该位用来配置定时器是否工作在Soft制定的工作方式。当该位为0时，选定Soft位所指定的工作模式；当该位为1时，定时器将会正常运行，而不会采取Soft位所指定的工作模式。 Soft：该位用来配置定时器在遇到程序中断时的工作方式。当该位为0时，遇到中断定时器会立即停止运行；当该位为1时，定时器将会正常运行，遇到中断定时器会在递减到0后停止运行。,根据以上讲述，可以得到DSP中定时器的定时中断周期为: T = CLKOUT(TDDR+1) (PRD+1) CLKOUT为时钟周期,要对定时器正确配置和操作，可以通过以下步骤来实现： 1）首先将TCR寄存器中的TSS位置1来停止定

19、时。 2) 初始化定时器周期PRD。 3） 重新加载TCR寄存器(初始化定时器的预分频器 TDDR,TSS=0;TRB=1),启动定时器。 4）将IFR寄存器中的TINT位置1,清楚尚未处理完的定时器中断， 5) 将IMR寄存器中的TINT位置1 ,开定时器中断。 6）将ST1寄存器中的INTM清零,全局中断使能。,asm( STM #0000h,CLKMD ); while(*CLKMD /MP/MC = 0, IPTR = 001,ovly=0,asm( stm #0802h, BSCR ); asm( STM #0h,IMR ); asm( STM #0010h,TCR ); /关定时器

20、 asm( STM #0186ah,PRD );/1ms asm( STM #0C2fh,TCR ); /TCR=最后四位 asm( STM #0008h,IFR ); asm( ORM #0008h,*(IMR) );/*开时间中断*/ asm( ORM #0100h,*(IMR) );/*开INT3中断*/ asm( SSBX XF ); asm( RSBX INTM ); /*开中断*/,vectors.asm中存放的是中断入口地址，如果程序中涉及到中断，就需要在vectors.asm中相应的地址放置跳转指令，跳转到相应的中断服务子程序便可。,*.cmd命令文件: (1)在命令文件中两个

21、十分有用的伪指令MEMORY和SECTIONS: 指定实际应用中的存储器结构和进行地址的映射。 (2)Memory: 用来指定目标存储器结构，Memory下可以通过PAGE选项配置地址空间，链接器把每一页都当作一个独立的存储空间。 通常情况下，PAGE0代表程序存储器用来存放程序，PAGE1代表数据存储器，用来存放数据。 (3) 由编译器生成的可重定位的代码和数据块叫做“SECTIONS”(段)，SECTIONS用来控制段的构成与地址分配。对于不同的系统配置，“SECTION”的分配方式也不相同，链接器通过“SECTIONS”来控制地址的分配，所以“SECTIONS”的分配就成了配置.cmd文

22、件的重要环节。,72,存储器TMS320VC5402寻址空间,存储器:DARAM(双寻址数据存储器), SARAM(单寻址数据存储器),ROM(程序存储器) 数据存储器总是安排到数据存储空间,但也可设置成 程序存储空间; 程序存储器总是安排到程序存储空间,但也可设置成 数据存储空间; MP/MC=0,片内ROM配置到程序空间; MP/MC=1,片内ROM不配置到程序空间; OVLY =1,片内RAM配置到程序和数据空间; OVLY =0,片内RAM只配置到数据空间;,以下是对“SECTIONS”的定义及分配的详细介（1）.text包括所有的可执行代码和常数，必须放在程序页； (2) .cini

23、t包括初始化的变量和常量表,要求放在程序页； .pinit它包括全局构造器(C+),可放在程序页； (3) .const它包括字符串、声明、以及被明确初始化过的全局和静态变量，要求放在低地址的数据页； (4) .switch它包括为转换声明设置的表格，可以放在程序页也可以放在低地址的数据页。,MEMORY PAGE 0: EPROG: origin = 0 x1400, len = 0 x7c00 VECT: origin = 0 xff80, len = 0 x80 PAGE 1: USERREGS: origin = 0 x60, len = 0 x1c BIOSREGS: origin

24、= 0 x7c, len = 0 x4 IDATA: origin = 0 x80, len = 0 x1380 EDATA: origin = 0 x1400, len = 0 x8000 EDATA1: origin = 0 x9400, len = 0 x4c00 ,SECTIONS .vectors: VECT PAGE 0 .sysregs: BIOSREGS PAGE 1 .trcinit: EPROG PAGE 0 .gblinit: EPROG PAGE 0 frt: EPROG PAGE 0 .text: EPROG PAGE 0 .cinit: EPROG PAGE 0 .

25、pinit: EPROG PAGE 0 .sysinit: EPROG PAGE 0 .bss: IDATA PAGE 1 .far: IDATA PAGE 1 .const: IDATA PAGE 1 .switch: IDATA PAGE 1 .sysmem: IDATA PAGE 1 .stack: IDATA PAGE 1 ,.bss它为全局变量和静态变量保留空间。在程序开始运行时，C导入路径把数据从.cinit节复制出去然后存在.bss节中，要求放在低地址的数据页； .stack为C系统堆栈保留空间，这部分存储器为用来将声明传给函数及为局部变量留出空间，要求放在低地址的数据页；,.system动态存储器分配保留空间。这个空间用于malloc函数，如果不使用malloc函数，这个段的大小就是0，要求放在低地址的数据页；,79,JTAG口,JTAG是Joint test Action Group的简称，又称JTAG口，它是一符合IEEE Std 1149.1边界扫描逻辑标准的标准接口。它主要用于在硬件上对DSP进行实时在线仿真测试和DSP程序的下载，它提供对所连接设备的边界扫描，同时也可以用来测试引脚到引脚的连续性，以及进行DSP芯片的外