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DSP实验报告作业.doc

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DSP的初始设置; 2. DSP中断向量表的建立; 3. 定时器的使用; 设实验板时钟频率为20MHz,编程实现以下要求: 1、TMS320C5402的时钟频率为100 MHz 2、TMS320C5402XF端输出一个周期为500ms的方波,周期性地点亮LED 3、采用定时中断方法实现 4、用C语言编程,画出程序流程图并给出源代码。 5、上机调试。 三 实验背景知识 1 通用TIMER 简介 TMS320VC5402 的定时器的说明: VC5416 中有两个可编程的片上定时器,总共包含有三个可由用户设置的寄存 器,并可以申请主机的中断。这三个寄存器分别为TIM、PRD、TCR。这些寄存器 与对应的存贮空间地址如下表所示: 时间寄存器(TIM)是一个16 位的存贮器映射寄存器,它的值由周期寄存器来进行装载,并且做减一操作。 周期寄存器(PRD)是一个16 位的存贮器映射寄存器,它是用来重装时间寄存器(TIM)寄存器的值的。 定时器控制寄存器(TCR)是一个16 位的存贮器映射寄存器,包含了定时器的控制与状态信息。 2、CMD 文件简介 cmd 文件用于DSP 代码的定位。由3 部分组成: 1、 (1)输入/输出定义: .obj 文件:链接器要链接的目标文件。 .lib 文件:链接器要链接的库文件。 .map 文件:链接器生成的交叉索引文件。 .out 文件:链接器生成的可执行代码;链接器选项。 (2) MEMORY 命令:描述系统实际的硬件资源。 (3.) SECTIONS 命令:描述"段"如何定位。 下面例子则可说明其基本格式: -o sample.out (可缺省) -m sample.map (可缺省) -stack 100 (可缺省) sample.obj meminit.obj (可缺省) -l rts.lib (可缺省) MEMORY { PAGE 0: RESEVE: org = 00h len = 0x80 PAGE 0: PROG1: org = 0x0100 len = 0x1200 PAGE 0: VECT: org = 0x0080, len = 0x80 PAGE 1: RESEVE1: org = 00h len = 0x1300 PAGE 1: DARAM2: org = 0x1300 len = 0x400 PAGE 1: DARAM1: org = 0x1700 len = 0x2900 } SECTIONS{ .text : > PROG1 PAGE 0 .cinit : > PROG1 PAGE 0 .switch: > PROG1 PAGE 0 .vectors:> VECT PAGE 0 .const: > DARAM1 PAGE 1 .bss : > DARAM1 PAGE 1 .stack : > DARAM2 PAGE 1 .system: > DARAM2 PAGE 1 .data : > DARAM2 PAGE 1 } 下面介绍一下CMD 文件中常用的程序段名与含义 .cinit 存放C 程序中的已初始化的变量初值和常数表; .const 存放C 程序中的字符常量和用const 声明的常量; .text 存放C 程序的代码; .bss 为C 程序中的未初始化的全局和静态变量保留存储空间; .far 为C 程序中用far 声明的全局和静态变量保留空间; .stack 为C 程序系统堆栈保留存储空间,用于保存返回地址、函数间的参数传递、存储局部变量和保存中间结果; .sysmem 用于C 程序中malloc、calloc 和realloc 函数动态分配存储空间 .vectors 用于自定义的“.vectors”段,这里是中断向量表 .switch 用于C程序中的switch语句 .data 已初始化的数据段 3 中断向量表文件 中断服务程序的地址(中断向量)要装载到存储器的合适区域。一般用中断向量表文件编制中断向量表,中断向量表文件多采用汇编语言编写;在文件中一般用汇编指令.sect 来生成一个表,表中各中断占4个字。这个表包含中断向量的地址和跳转指令。因为中断跳转地址的标志符在汇编语言模块外部使用,所以标志符用.ref 或.global定义。 4、GEL文件 GEL文件有两大作用:(1)配置CCS工作环境。(2)直接访问目标处理器(包括软硬件访真器),在这是主要使用GEL文件的初始化DSP。以下面的例子介绍一下GEL 文件的构成 #define PRD0 0x0025u #define TCR0 0x0026u #define PRD1 0x0031u #define TCR1 0x0032u StartUp() { GEL_MapOn(); /*存储空间打开*/ GEL_MapReset(); /*存储空间复位*/ GEL_MapAdd(0x80u,0,0x3F80u,1,1); /* 定义程序空间0x80-0x3FFF 可读写 */ GEL_MapAdd(0x4000u,0,0xC000u,1,1);/* 定义程序空间0x4000-0xFFFF 可读写 */ /* 定义数据空间0-0xFFFF 可读写 */ GEL_MapAdd(0x0u,1,0x60u,1,1); /* MMRs */ GEL_MapAdd(0x60u,1,0x3FA0u,1,1); /* DARAM */ GEL_MapAdd(0x4000u,1,0xC000u,1,1); /* External */ } 实验流程图: 四 、实验步骤 1、根据实验要求编写输出周期500ms方波的汇编语言源代码,和C语言源代码(c语言中加入外部中断,通过按键改变方波频率)。  2、编译无误后下载到C5402开发板中,运行程序,观察LED是否周期性亮灭。  3、下载c程序到开发板上,通过按下连接在外部中断上的按键,观察能否改变LED灯的亮灭频率。 五、程序源代码 1、主函数: #include "timer.h" int t0_count; void main() { CLKMD=0x00; //清零 while(CLKMD&01); CLKMD=0x47ff; //开启PLL方式且采用5倍频 PMST=0x00a0; //将片内数据RAM映射到程序空间和数据空间并从0080地址开始 coeff=1; t0_count=250*coeff; asm(" SSBX INTM"); //关闭所有可屏蔽的中断 ST1=ST1|0x0800; //INTM=1 TCR=0x0010;//停止定时器,且当PSC减到0后,TIM减1;当调试程序断点时定时器立即 停止工作 PRD=9999; //定时周期寄存器存放定时时间常数,将值赋给TIM TIM=9999; //定时寄存器 TCR=0x669; //定时控制寄存器,启动定时器,将PRD中的数加载到TIM中 IFR=0x108; //中断标志寄存器,启动外部中断INT3和定时器中断0 (TINT0)的标志位 IMR=0x108; //中断屏蔽寄存器,开放外部中断INT3和定时器中断0 (INT0)的屏蔽位 asm(" RSBX INTM"); //开放全部可屏蔽中断 ST1=ST1&0xf7ff; while(1) { while(t0_count>0); t0_count=250*coeff; if(ST1&0x2000) ST1=ST1&0xdfff; //XF=0,即熄灭LED灯 else ST1=ST1|0x2000; //XF=1,即点亮LED灯 } } interrupt void timer() { t0_count--; } interrupt void change_frequency() { coeff++; //改变XF引脚输出的信号的频率 if (coeff>5) coeff=1; } 2、中断函数: .sect ".vectors" .ref _c_int00 .ref timer rs: BD _c_int00 ;Rest nop nop nmi: .space 4*16 ;NMI, SINT16 sint17:.space 4*16 ;SINT17 sint18: .space 4*16 ;SINT18 sint19: .space 4*16 ;SINT19 sint20: .space 4*16 ;SINT20 sint21: .space 4*16 ;SINT21 sint22: .space 4*16 ;SINT22 sint23: .space 4*16 ;SINT23 sint24: .space 4*16 ;SINT24 sint25: .space 4*16 ;SINT25 sint26: .space 4*16 ;SINT26 sint27: .space 4*16 ;SINT27 sint28: .space 4*16 ;SINT28 sint29: .space 4*16 ;SINT29 sint30: .space 4*16 ;SINT30 int0: .space 4*16 ;INT0, SINT0 int1: .space 4*16 ;INT1, SINT1 int2: .space 4*16 ;INT2, SINT2 tint0: BD timer ;TINT0, SINT3 nop nop brint0: .space 4*16 ;BRINT0, SINT4 bxint0: .space 4*16 ;BXINT0, SINT5 dmac0: .space 4*16 ;DMAC0, brint2, SINT6 dmac1: .space 4*16 ;DMAC1, bxint2, SINT7 int3: .space 4*16 ;INT3, SINT8 hpint: .space 4*16 ;HPINT, SINT9 brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2, SINT10 bxint1: .space 4*16 ;BXINT1 or DMAC3, SINT11 dmac4: .space 4*16 ;DMAC4, SINT12 dmac5: .space 4*16 ;DMAC5, SINT13 rsvd1: .space 4*16 ;reserved rsvd2: .space 4*16 ;reserved .end 3、 链接文件: MEMORY { PAGE 0: RESERVER: origin = 0x00, len = 0x80 INT_VECT: origin = 0x80, len = 0x80 PROG_RAM: origin = 0x100, len = 0x1000 PAGE 1: DATA_1: origin = 0x1100, len = 0x0e00 DATA_2: origin = 0x2000, len = 0x2000 } SECTIONS { .vectors: {} > INT_VECT PAGE 0 .text: {} > PROG_RAM PAGE 0 .stack: {} > DATA_1 PAGE 1 vars: {} > DATA_1 PAGE 1 .data:{} > DATA_2 PAGE 1 .bss:{} > DATA_2 PAGE 1 } 六、 实验结果及体会 实验结果:每次按下按键,LED灯亮灭周期发生变化。 实验体会:一开始写入程序没成功,但是按下按键后,LED灯亮灭周期也发生变化,出现这种情况是实验板内部已经因为上一个人在试验中写入了程序,所以会出现插电后,程序没写入也能够按键改变亮灭周期。最后在老师的提醒下,成功写入程序,验证发现功能也得到了实现。在实验过程中每一步都要细心的去完成,多想想出现某种情况的原因,有不懂的就向老师、同学请教,这样才能在实验中进步。 二、基于DSPLib的FFT程序设计 一、实验目的 1、了解FFT的原理; 2、了解在DSP中FFT 的设计及编程方法; 3、熟悉对DSPLIB的调用方法; 二、实验内容 编写256点的实序列FFT的DSP程序,利用数据文件对FFT程序进行调试。 三、实验要求 1、产生256点的数据文件,表示方波、正弦等信号; 2、编写256点的实序列FFT的DSP程序对上述信号进行傅立叶变换; 3、利用CCS中VIEW菜单中的Graph调试工具观察信号时域波形及其频谱。 四、背景知识 1、时间抽选基2FFT算法的基本原理。(参阅《数字信号处理》教材) 2、DSPLib的应用 CCS提供DSPLib,其中包含了基本的数学计算和数字信号处理常用算法模块的函数,可直接调用这些函数实现一些数字信号处理算法。本实验主要使用了DSPLib的cbrev,rfft两个函数实现数字序列的逆序和DFT的计算。有关这两个函数的说明请参阅《dsplib中文版__TMS32054X_函数库中文用户指南.pdf》 程序流程图为: 五、 实验步骤 1、 根据实验要求编写256点FFT的C语言代码,中断向量表和CMD文件;  2、编译成功无误后下载到C5402开发板中,然后运行程序;  3、 程序运行完成后,通过CCS中的View->Graph选项查看输入和输出波形, 4、 分析实验结果是否符合要求。 六、 程序源代码 1、 主程序: #include"register.h" #include <math.h> #include <tms320.h> #include <dsplib.h> #define Nx 256 //定义数组的长度即FFT运算长度 #define pi 3.1415926 //定义参数π的值 int i,j; int scale=1; //归一化设置 int noscale=0; //非归一化设置 DATA x[Nx],x_tempt[Nx]; //用于存放输入的数据的数组 DATA y[Nx/2]; //用于存放输出的数据数组 #pragma DATA_SECTION(x,".input") #pragma DATA_SECTION(x_tempt,".input_tempt") #pragma DATA_SECTION(y,".output") static void dataIO(void); void main() { PMST=0x00a0; //将片内数据RAM映射到程序空间和数据空间,且地址从0080开始 dataIO(); //调用函数dataIO,即导入数据,且存放到x数组中 for(i=0;i<Nx;i++) { // x[i]=(1000*(cos(2*pi*1000*i/16000)+2*cos(2*pi*2000*i/16000)+cos(2*pi*3000*i/16000))); x[i]=(1000*(cos(2*pi*1000*i/16000)+2*cos(2*pi*2000*i/16000))); x_tempt[i]=x[i]; //将导入的数据存放到x_temp中 } cbrev(x,x,Nx/2); //将导入的数据按一定方式,打乱排序,即码位倒序运算 rfft(x,Nx,scale); //调用傅里叶变化函数,进行256点归一化FFT运算 y[0]=x[0]; j=1; for(i=2;i<Nx;i=i+2) { y[j]=sqrt(pow(x[i],2)+pow(x[i+1],2)); //将相邻两点的数据求算术平方后赋值给y j++; //j自加1 } return; } static void dataIO(void) //定义函数 { return; } 2、中断函数: .ref _c_int00 ;Rest .sect ".vectors" rs: BD _c_int00 nop nop ;Rest nmi: .space 4*16 ;NMI,SINT16 sint17:.space 4*16 ;SINT17 sint18: .space 4*16 ;SINT18 sint19: .space 4*16 ;SINT19 sint20: .space 4*16 ;SINT20 sint21: .space 4*16 ;SINT21 sint22: .space 4*16 ;SINT22 sint23: .space 4*16 ;SINT23 sint24: .space 4*16 ;SINT24 sint25: .space 4*16 ;SINT25 sint26: .space 4*16 ;SINT26 sint27: .space 4*16 ;SINT27 sint28: .space 4*16 ;SINT28 sint29: .space 4*16 ;SINT29 sint30: .space 4*16 ;SINT30 int0: .space 4*16 ;INT0,SINT0 int1: .space 4*16 ;INT1,SINT1 int2: .space 4*16 ;INT2,SINT2 tint0: .space 4*16 ;INT0,SINT3 brint0: .space 4*16 ;BXINT0,SINT4 bxint0: .space 4*16 ;BXINT0,SINT5 dmac0: .space 4*16 ;DMAC0,brint2,SINT6 dmac1: .space 4*16 ;DMAC0,brint2,SINT7 int3: .space 4*16 ;INT3,SINT8 hpint: .space 4*16 ;HPINT1,SINT9 brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2,SINT10 bxint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC3,SINT11 dmac4: .space 4*16 ;DMAC4,SINT12 dmac5: .space 4*16 ;DMAC5,SINT13 rsvd1: .space 4*16 ;reserved rsvd2: .space 4*16 ;reserved .end 3、链接文件: MEMORY { PAGE 0: RESERVER: origin = 0x00, len = 0x80 FFT_VECT: origin = 0x80, len = 0x80 PROG: origin = 0x100, len = 0x1000 PAGE 1: DATA_1: origin = 0x1100, len = 0x0e00 DATA_2: origin = 0x2000, len = 0x2000 } SECTIONS { .vectors: {} > FFT_VECT PAGE 0 .text: {} > PROG PAGE 0 .data: {} > PROG PAGE 0 .bss: {} >DATA_2 PAGE 1 .cinit: {} >PROG PAGE 0 .stack: {} > DATA_2 PAGE 1 .input:{} > DATA_2 PAGE 1 ,align(512) .input_tempt:{} > DATA_2 PAGE 1 .output: {} > DATA_2 PAGE 1 .sintab:{} > DATA_1 PAGE 1 .const: {} > PROG PAGE 0 } 七、 实验结果及体会 实验结果: 实验体会: 傅里叶变换是将信号从时域的一种变换形式,是信号处理领域中的一种重要的分析工具,所以学好FFT变换在DSP技术中很重要。 在这次实验中,进一步熟悉了CCS软件的使用,实验过程中感觉自己的基础知识很不牢固,需要多加强对CCS软件的操作,对编译环境的熟悉对实验的完成和理解则有更加的帮助。感觉要想学好DSP这门课程,必须脚踏实地的一步步努力的学好基础知识,才能更加顺利的完成实验。 三、基于DSPLib的滤波器程序设计 一、实验目的 1、了解FIR、IIR数字滤波器的原理; 2、掌握FIR、IIR数字滤波器的设计方法。 3、熟悉对DSPLib的调用方法以及数字滤波器在DSP系统中的实现; 二、实验内容(要求) 现有连续时间信号,已基于采样频率对采样,获得离散数据。设计一个FIR(或IIR)数字低通滤波器,对数据滤波,滤除中频率分量,保留频率分量。 要求: 1、设计FIR(或IIR)数字低通滤波器,得到滤波器的有关参数; 2、基于DSPLib编制DSP的C语言程序,实现上述低通滤波,并对数据滤波。 3、利用CCS中VIEW菜单中的Graph调试工具观察信号时域波形及其频谱。 三、背景知识 1、FIR、IIR数字滤波器的基本原理。(参阅《数字信号处理》教材)。 2、MATLAB的数字滤波器设计工具FDAtool。(详细请参阅MATLAB帮助文档。)2.1 启动滤波器设计分析器 在MATLAB的start菜单中选择Toolboxes->Filter Design->Filter Design & Analysis Tools(fdatool),或者在命令行中输入fdatool来启动滤波器设计分析器。启动后界面如图2.1所示: 图2.1 2.2 滤波器设计 在选项中选择或输入滤波器参数,然后点击”Design Filter”按钮完成滤波器设计。设计成功后的结果如图2.2所示。 图2.2 2.3 导出FIR滤波器系数。 Ø 在fdatool中,选择Targets->Code Composer Studio™IDE。 Ø 在出现的对话框中选择输出文件类型为C.header file,输出系数类型为signed 16-bit integer,如图2.3所示。 Ø 点击OK按钮,选择路径,即可输出前一步设计出的FIR滤波器系数表。 图2.3 3、DSPLib的应用 CCS提供DSPLib,其中包含了基本的数学计算和数字信号处理常用算法模块的函数,可直接调用这些函数实现一些数字信号处理算法。本实验主要使用了fir、firs、firs2、iircas4、iircas5、iircas5I等函数实现数字滤波。有关这些函数的说明请参阅《dsplib中文版__TMS32054X_函数库中文用户指南.pdf》 实验程序流程图为: 四 、实验步骤 1、 根据实验要求,利用Matlab的fdatools设计FIR低通滤波器和带通滤波 器,导出有FIR系数数组的头文件。  2、 根据实验要求编FIR滤波器的C语言代码,中断向量表和CMD文件; 3、编译成功无误后下载到C5402开发板中,然后运行程序;  4、 程序运行完成后,通过CCS中的View->Graph选项查看输入和输出波形, 分析实验结果是否符合要求。 五、 程序原代码 1、主函数: #include <math.h> #include <tms320.h> #include <dsplib.h> #include "register.h" #include "fdacoefs.h" //滤波文件 #define NX 1024 //输入数组的长度,即波形取得点数 #define NH 87 //系数向量的长度 #define pi 3.1415926 //定义π的值 //#define PMST(unsigned int*)0x1D int i,j; DATA x[NX],h[NH],r[NX],db[NH]; //分别用于存放导入数据、滤波数据(低通滤波数据)、输出数据、缓冲数组 DATA *dbptr=&db[0]; //延时缓冲区,用于保存计算r所必须的输入值 #pragma DATA_SECTION(h,".coeffs") #pragma DATA_SECTION(db,".dbuffer") void dataIO(void); //预定义函数 void main(void) { PMST=0x00A0; //将片内数据RAM映射到程序空间和数据空间 dataIO(); //调用函数,用于导入模拟使用的数据且存放到x数组中 for (i=0;i<NX;i++) r[i]=0; //将数组r初始化为0 for (i=0;i<NH;i++) db[i]=0; //将数组db初始化为0 for(i=0;i<NH;i++) h[i]=B[i]; //将导入的低通滤波数据存放到h数组中 fir(x,h,r,&dbptr,NH,NX); //滤波函数 return; } void dataIO() //定义函数 { /*do data I/O*/ return; } 2、中断函数: .sect ".vectors" .ref _c_int00 .ref _timer .ref _change_frequency rs: BD _c_int00 ;Rest NOP NOP nmi: .space 4*16 ;NMI, SINT16 sint17:.space 4*16 ;SINT17 sint18: .space 4*16 ;SINT18 sint19: .space 4*16 ;SINT19 sint20: .space 4*16 ;SINT20 sint21: .space 4*16 ;SINT21 sint22: .space 4*16 ;SINT22 sint23: .space 4*16 ;SINT23 sint24: .space 4*16 ;SINT24 sint25: .space 4*16 ;SINT25 sint26: .space 4*16 ;SINT26 sint27: .space 4*16 ;SINT27 sint28: .space 4*16 ;SINT28 sint29: .space 4*16 ;SINT29 sint30: .space 4*16 ;SINT30 int0: .space 4*16 ;INT0, SINT0 int1: .space 4*16 ;INT1, SINT1 int2: .space 4*16 ;INT2, SINT2 tint0: .space 4*16;BD _timer ;TINT0, SINT3 brint0: .space 4*16 ;BRINT0, SINT4 bxint0: .space 4*16 ;BXINT0, SINT5 dmac0: .space 4*16 ;DMAC0, brint2, SINT6 dmac1: .space 4*16 ;DMAC1, bxint2, SINT7 int3: .space 4*16;BD _change_frequency ;INT3, SINT8 hpint: .space 4*16 ;HPINT, SINT9 brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2, SINT10 bxint1: .space 4*16 ;BXINT1 or DMAC3, SINT11 dmac4: .space 4*16 ;DMAC4, SINT12 dmac5: .space 4*16 ;DMAC5, SINT13 rsvd1: .space 4*16 ;reserved rsvd2: .space 4*16 ;reserved .end 3、链接文件: MEMORY { PAGE 0:RESERVE: origin=00h, length=80h PAGE 0: FFT_VECT: origin=0080h,length=80h PAGE 0: PROG: origin=100h,length=1000h PAGE 1: DATA_1: origin=1100h,length=0E00h PAGE 1: DATA_2:origin=2000h,length=2000h } SECTIONS { .vectors:>FFT_VECT PAGE 0 .text:>PROG PAGE 0 .data:> PROG PAGE 0 .bss:> DATA_2 PAGE 1 .cinit:>PROG PAGE 0 .stack:>DATA_2 PAGE 1 .coeffs:>PROG PAGE 0,align(128) .dbuffer:>DA
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