五 邑 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)課程名稱： DSP原理及應(yīng)用 院系名稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱： 電子信息工程 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：1、 TMS320VC5402定時(shí)器實(shí)驗(yàn) 2、基于DSPLib的FFT程序設(shè)計(jì) 3、基于DSPLib的濾波器程序設(shè)計(jì)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 報(bào)告人： 一、TMS320VC5402定時(shí)器實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解DSP匯編程序與C語言程序的構(gòu)成；2. 了解DSP程序各段的含義；3. 熟悉如何編寫中斷服務(wù)程序；4. 掌握片內(nèi)定時(shí)器的設(shè)置方法；5. 掌握長時(shí)間間隔的定時(shí)器的處理二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. DSP的初始設(shè)置；2. DSP中斷向量表的建立；3. 定時(shí)器的使用；設(shè)實(shí)驗(yàn)板時(shí)鐘頻率為20MHz，編程實(shí)現(xiàn)以下要求：1、TMS320C5402的時(shí)鐘頻率為100 MHz2、TMS320C5402XF端輸出一個(gè)周期為500ms的方波，周期性地點(diǎn)亮LED3、采用定時(shí)中斷方法實(shí)現(xiàn)4、用C語言編程，畫出程序流程圖并給出源代碼。5、上機(jī)調(diào)試。三 實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)1 通用TIMER 簡介TMS320VC5402 的定時(shí)器的說明：VC5416 中有兩個(gè)可編程的片上定時(shí)器，總共包含有三個(gè)可由用戶設(shè)置的寄存器，并可以申請(qǐng)主機(jī)的中斷。這三個(gè)寄存器分別為TIM、PRD、TCR。這些寄存器與對(duì)應(yīng)的存貯空間地址如下表所示：時(shí)間寄存器（TIM）是一個(gè)16 位的存貯器映射寄存器，它的值由周期寄存器來進(jìn)行裝載，并且做減一操作。周期寄存器（PRD）是一個(gè)16 位的存貯器映射寄存器，它是用來重裝時(shí)間寄存器（TIM）寄存器的值的。定時(shí)器控制寄存器（TCR）是一個(gè)16 位的存貯器映射寄存器，包含了定時(shí)器的控制與狀態(tài)信息。2、CMD 文件簡介cmd 文件用于DSP 代碼的定位。由3 部分組成：1、 （1）輸入輸出定義：.obj 文件：鏈接器要鏈接的目標(biāo)文件。.lib 文件：鏈接器要鏈接的庫文件。.map 文件：鏈接器生成的交叉索引文件。.out 文件：鏈接器生成的可執(zhí)行代碼;鏈接器選項(xiàng)。（2） MEMORY 命令：描述系統(tǒng)實(shí)際的硬件資源。（3.） SECTIONS 命令：描述段如何定位。下面例子則可說明其基本格式：-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 = 0 x80 PAGE 0:PROG1: org = 0 x0100 len = 0 x1200PAGE 0: VECT: org = 0 x0080, len = 0 x80PAGE 1:RESEVE1: org = 00h len = 0 x1300 PAGE 1:DARAM2: org = 0 x1300 len = 0 x400PAGE 1: DARAM1: org = 0 x1700 len = 0 x2900 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 下面介紹一下CMD 文件中常用的程序段名與含義 .cinit 存放C 程序中的已初始化的變量初值和常數(shù)表;.const 存放C 程序中的字符常量和用const 聲明的常量; .text 存放C 程序的代碼; .bss 為C 程序中的未初始化的全局和靜態(tài)變量保留存儲(chǔ)空間;.far 為C 程序中用far 聲明的全局和靜態(tài)變量保留空間; .stack 為C 程序系統(tǒng)堆棧保留存儲(chǔ)空間，用于保存返回地址、函數(shù)間的參數(shù)傳遞、存儲(chǔ)局部變量和保存中間結(jié)果; .sysmem 用于C 程序中malloc、calloc 和realloc 函數(shù)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間.vectors 用于自定義的“.vectors”段，這里是中斷向量表.switch 用于C程序中的switch語句.data 已初始化的數(shù)據(jù)段3 中斷向量表文件中斷服務(wù)程序的地址（中斷向量）要裝載到存儲(chǔ)器的合適區(qū)域。一般用中斷向量表文件編制中斷向量表，中斷向量表文件多采用匯編語言編寫；在文件中一般用匯編指令.sect 來生成一個(gè)表，表中各中斷占4個(gè)字。這個(gè)表包含中斷向量的地址和跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)橹袛嗵D(zhuǎn)地址的標(biāo)志符在匯編語言模塊外部使用，所以標(biāo)志符用.ref 或.global定義。4、GEL文件 GEL文件有兩大作用：（1）配置CCS工作環(huán)境。（2）直接訪問目標(biāo)處理器（包括軟硬件訪真器），在這是主要使用GEL文件的初始化DSP。以下面的例子介紹一下GEL 文件的構(gòu)成#define PRD0 0 x0025u#define TCR0 0 x0026u#define PRD1 0 x0031u#define TCR1 0 x0032uStartUp() GEL_MapOn(); /*存儲(chǔ)空間打開*/GEL_MapReset(); /*存儲(chǔ)空間復(fù)位*/GEL_MapAdd(0 x80u,0,0 x3F80u,1,1); /* 定義程序空間0 x800 x3FFF 可讀寫 */GEL_MapAdd(0 x4000u,0,0 xC000u,1,1);/* 定義程序空間0 x40000 xFFFF 可讀寫 */ /* 定義數(shù)據(jù)空間00 xFFFF 可讀寫 */ GEL_MapAdd(0 x0u,1,0 x60u,1,1);/* MMRs */ GEL_MapAdd(0 x60u,1,0 x3FA0u,1,1);/* DARAM */ GEL_MapAdd(0 x4000u,1,0 xC000u,1,1);/* External */實(shí)驗(yàn)流程圖：四 、實(shí)驗(yàn)步驟 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求編寫輸出周期500ms方波的匯編語言源代碼，和C語言源代碼（c語言中加入外部中斷，通過按鍵改變方波頻率）。2、編譯無誤后下載到C5402開發(fā)板中，運(yùn)行程序，觀察LED是否周期性亮滅。3、下載c程序到開發(fā)板上，通過按下連接在外部中斷上的按鍵，觀察能否改變LED燈的亮滅頻率。五、程序源代碼1、主函數(shù)：#include timer.hint t0_count;void main() CLKMD=0 x00; /清零while(CLKMD&01);CLKMD=0 x47ff; /開啟PLL方式且采用5倍頻PMST=0 x00a0; /將片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM映射到程序空間和數(shù)據(jù)空間并從0080地址開始coeff=1;t0_count=250*coeff; asm( SSBX INTM); /關(guān)閉所有可屏蔽的中斷 ST1=ST1|0 x0800; /INTM=1TCR=0 x0010;/停止定時(shí)器，且當(dāng)PSC減到0后，TIM減1；當(dāng)調(diào)試程序斷點(diǎn)時(shí)定時(shí)器立即 停止工作PRD=9999; /定時(shí)周期寄存器存放定時(shí)時(shí)間常數(shù)，將值賦給TIMTIM=9999; /定時(shí)寄存器TCR=0 x669; /定時(shí)控制寄存器，啟動(dòng)定時(shí)器，將PRD中的數(shù)加載到TIM中IFR=0 x108; /中斷標(biāo)志寄存器，啟動(dòng)外部中斷INT3和定時(shí)器中斷0 (TINT0）的標(biāo)志位IMR=0 x108; /中斷屏蔽寄存器，開放外部中斷INT3和定時(shí)器中斷0 (INT0)的屏蔽位asm( RSBX INTM); /開放全部可屏蔽中斷ST1=ST1&0 xf7ff;while(1) while(t0_count0); t0_count=250*coeff; if(ST1&0 x2000) ST1=ST1&0 xdfff; /XF=0,即熄滅LED燈 else ST1=ST1|0 x2000; /XF=1,即點(diǎn)亮LED燈interrupt void timer() t0_count-;interrupt void change_frequency() coeff+; /改變XF引腳輸出的信號(hào)的頻率 if (coeff5) coeff=1; 2、中斷函數(shù)： .sect .vectors .ref _c_int00.ref timerrs: BD _c_int00 ;Rest nop nopnmi: .space 4*16 ;NMI, SINT16sint17:.space 4*16 ;SINT17sint18: .space 4*16 ;SINT18sint19: .space 4*16 ;SINT19sint20: .space 4*16 ;SINT20sint21: .space 4*16 ;SINT21sint22: .space 4*16 ;SINT22sint23: .space 4*16 ;SINT23sint24: .space 4*16 ;SINT24sint25: .space 4*16 ;SINT25sint26: .space 4*16 ;SINT26sint27: .space 4*16 ;SINT27sint28: .space 4*16 ;SINT28sint29: .space 4*16 ;SINT29sint30: .space 4*16 ;SINT30int0: .space 4*16 ;INT0, SINT0int1: .space 4*16 ;INT1, SINT1int2: .space 4*16 ;INT2, SINT2tint0: BD timer ;TINT0, SINT3 nop nopbrint0: .space 4*16 ;BRINT0, SINT4bxint0: .space 4*16 ;BXINT0, SINT5dmac0: .space 4*16 ;DMAC0, brint2, SINT6dmac1: .space 4*16 ;DMAC1, bxint2, SINT7 int3: .space 4*16;INT3, SINT8hpint: .space 4*16 ;HPINT, SINT9brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2, SINT10bxint1: .space 4*16 ;BXINT1 or DMAC3, SINT11dmac4: .space 4*16 ;DMAC4, SINT12dmac5: .space 4*16 ;DMAC5, SINT13rsvd1: .space 4*16 ;reservedrsvd2: .space 4*16 ;reserved .end3、 鏈接文件： MEMORY PAGE 0: RESERVER: origin = 0 x00, len = 0 x80 INT_VECT: origin = 0 x80, len = 0 x80PROG_RAM: origin = 0 x100, len = 0 x1000 PAGE 1: DATA_1: origin = 0 x1100, len = 0 x0e00 DATA_2: origin = 0 x2000, len = 0 x2000 SECTIONS .vectors: INT_VECT PAGE 0.text: PROG_RAM PAGE 0.stack: DATA_1 PAGE 1vars: DATA_1 PAGE 1.data: DATA_2 PAGE 1.bss: DATA_2 PAGE 1 6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及體會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：每次按下按鍵，LED燈亮滅周期發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)體會(huì)：一開始寫入程序沒成功，但是按下按鍵后，LED燈亮滅周期也發(fā)生變化，出現(xiàn)這種情況是實(shí)驗(yàn)板內(nèi)部已經(jīng)因?yàn)樯弦粋€(gè)人在試驗(yàn)中寫入了程序，所以會(huì)出現(xiàn)插電后，程序沒寫入也能夠按鍵改變亮滅周期。最后在老師的提醒下，成功寫入程序，驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)功能也得到了實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中每一步都要細(xì)心的去完成，多想想出現(xiàn)某種情況的原因，有不懂的就向老師、同學(xué)請(qǐng)教，這樣才能在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)步。二、基于DSPLib的FFT程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解FFT的原理；2、了解在DSP中FFT 的設(shè)計(jì)及編程方法；3、熟悉對(duì)DSPLIB的調(diào)用方法；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫256點(diǎn)的實(shí)序列FFT的DSP程序，利用數(shù)據(jù)文件對(duì)FFT程序進(jìn)行調(diào)試。三、實(shí)驗(yàn)要求1、產(chǎn)生256點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件，表示方波、正弦等信號(hào)；2、編寫256點(diǎn)的實(shí)序列FFT的DSP程序?qū)ι鲜鲂盘?hào)進(jìn)行傅立葉變換；3、利用CCS中VIEW菜單中的Graph調(diào)試工具觀察信號(hào)時(shí)域波形及其頻譜。四、背景知識(shí)1、時(shí)間抽選基2FFT算法的基本原理。（參閱數(shù)字信號(hào)處理教材）2、DSPLib的應(yīng)用CCS提供DSPLib，其中包含了基本的數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)字信號(hào)處理常用算法模塊的函數(shù)，可直接調(diào)用這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)處理算法。本實(shí)驗(yàn)主要使用了DSPLib的cbrev，rfft兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字序列的逆序和DFT的計(jì)算。有關(guān)這兩個(gè)函數(shù)的說明請(qǐng)參閱dsplib中文版_TMS32054X_函數(shù)庫中文用戶指南.pdf程序流程圖為： 5、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求編寫256點(diǎn)FFT的C語言代碼，中斷向量表和CMD文件； 2、編譯成功無誤后下載到C5402開發(fā)板中，然后運(yùn)行程序；3、 程序運(yùn)行完成后，通過CCS中的View-Graph選項(xiàng)查看輸入和輸出波形，4、 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合要求。6、 程序源代碼1、 主程序： #includeregister.h#include #include #include #define Nx 256 /定義數(shù)組的長度即FFT運(yùn)算長度#define pi 3.1415926 /定義參數(shù)的值int i,j;int scale=1; /歸一化設(shè)置int noscale=0; /非歸一化設(shè)置DATA xNx,x_temptNx; /用于存放輸入的數(shù)據(jù)的數(shù)組DATA yNx/2; /用于存放輸出的數(shù)據(jù)數(shù)組#pragma DATA_SECTION(x,.input)#pragma DATA_SECTION(x_tempt,.input_tempt)#pragma DATA_SECTION(y,.output)static void dataIO(void);void main() PMST=0 x00a0; /將片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM映射到程序空間和數(shù)據(jù)空間，且地址從0080開始 dataIO(); /調(diào)用函數(shù)dataIO,即導(dǎo)入數(shù)據(jù)，且存放到x數(shù)組中 for(i=0;iNx;i+) / xi=(1000*(cos(2*pi*1000*i/16000)+2*cos(2*pi*2000*i/16000)+cos(2*pi*3000*i/16000);xi=(1000*(cos(2*pi*1000*i/16000)+2*cos(2*pi*2000*i/16000); x_tempti=xi; /將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)存放到x_temp中 cbrev(x,x,Nx/2); /將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)按一定方式，打亂排序，即碼位倒序運(yùn)算 rfft(x,Nx,scale); /調(diào)用傅里葉變化函數(shù)，進(jìn)行256點(diǎn)歸一化FFT運(yùn)算 y0=x0; j=1; for(i=2;i 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 7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及體會(huì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 實(shí)驗(yàn)體會(huì)：傅里葉變換是將信號(hào)從時(shí)域的一種變換形式，是信號(hào)處理領(lǐng)域中的一種重要的分析工具，所以學(xué)好FFT變換在DSP技術(shù)中很重要。在這次實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)一步熟悉了CCS軟件的使用，實(shí)驗(yàn)過程中感覺自己的基礎(chǔ)知識(shí)很不牢固，需要多加強(qiáng)對(duì)CCS軟件的操作，對(duì)編譯環(huán)境的熟悉對(duì)實(shí)驗(yàn)的完成和理解則有更加的幫助。感覺要想學(xué)好DSP這門課程，必須腳踏實(shí)地的一步步努力的學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)，才能更加順利的完成實(shí)驗(yàn)。三、基于DSPLib的濾波器程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解FIR、IIR數(shù)字濾波器的原理；2、掌握FIR、IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。3、熟悉對(duì)DSPLib的調(diào)用方法以及數(shù)字濾波器在DSP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（要求）現(xiàn)有連續(xù)時(shí)間信號(hào)，已基于采樣頻率對(duì)采樣，獲得離散數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)一個(gè)FIR（或IIR）數(shù)字低通濾波器，對(duì)數(shù)據(jù)濾波，濾除中頻率分量，保留頻率分量。要求：1、設(shè)計(jì)FIR（或IIR）數(shù)字低通濾波器，得到濾波器的有關(guān)參數(shù)；2、基于DSPLib編制DSP的C語言程序，實(shí)現(xiàn)上述低通濾波，并對(duì)數(shù)據(jù)濾波。3、利用CCS中VIEW菜單中的Graph調(diào)試工具觀察信號(hào)時(shí)域波形及其頻譜。三、背景知識(shí)1、FIR、IIR數(shù)字濾波器的基本原理。（參閱數(shù)字信號(hào)處理教材）。2、MATLAB的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)工具FDAtool。（詳細(xì)請(qǐng)參閱MATLAB幫助文檔。）2.1 啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器在MATLAB的start菜單中選擇Toolboxes-Filter Design-Filter Design & Analysis Tools(fdatool)，或者在命令行中輸入fdatool來啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器。啟動(dòng)后界面如圖2.1所示：圖2.12.2 濾波器設(shè)計(jì)在選項(xiàng)中選擇或輸入濾波器參數(shù)，然后點(diǎn)擊”Design Filter”按鈕完成濾波器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)成功后的結(jié)果如圖2.2所示。圖2.22.3 導(dǎo)出FIR濾波器系數(shù)。 在fdatool中，選擇Targets-Code Composer StudioIDE。 在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇輸出文件類型為C.header file,輸出系數(shù)類型為signed 16-bit integer，如圖2.3所示。 點(diǎn)擊OK按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設(shè)計(jì)出的FIR濾波器系數(shù)表。圖2.33、DSPLib的應(yīng)用CCS提供DSPLib，其中包含了基本的數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)字信號(hào)處理常用算法模塊的函數(shù)，可直接調(diào)用這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)處理算法。本實(shí)驗(yàn)主要使用了fir、firs、firs2、iircas4、iircas5、iircas5I等函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。有關(guān)這些函數(shù)的說明請(qǐng)參閱dsplib中文版_TMS32054X_函數(shù)庫中文用戶指南.pdf實(shí)驗(yàn)程序流程圖為： 四 、實(shí)驗(yàn)步驟1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，利用Matlab的fdatools設(shè)計(jì)FIR低通濾波器和帶通濾波 器，導(dǎo)出有FIR系數(shù)數(shù)組的頭文件。2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求編FIR濾波器的C語言代碼，中斷向量表和CMD文件； 3、編譯成功無誤后下載到C5402開發(fā)板中，然后運(yùn)行程序；4、 程序運(yùn)行完成后，通過CCS中的View-Graph選項(xiàng)查看輸入和輸出波形， 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合要求。5、 程序原代碼1、主函數(shù)：#include #include #include #include register.h#include fdacoefs.h /濾波文件#define NX 1024 /輸入數(shù)組的長度，即波形取得點(diǎn)數(shù)#define NH 87 /系數(shù)向量的長度#define pi 3.1415926 /定義的值/#define PMST(unsigned int*)0 x1Dint i,j;DATA xNX,hNH,rNX,dbNH; /分別用于存放導(dǎo)入數(shù)據(jù)、濾波數(shù)據(jù)（低通濾波數(shù)據(jù)）、輸出數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)組DATA *dbptr=&db0; /延時(shí)緩沖區(qū)，用于保存計(jì)算r所必須的輸入值#pragma DATA_SECTION(h,.coeffs)#pragma DATA_SECTION(db,.dbuffer)void dataIO(void); /預(yù)定義函數(shù)void main(void) PMST=0 x00A0; /將片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM映射到程序空間和數(shù)據(jù)空間 dataIO(); /調(diào)用函數(shù)，用于導(dǎo)入模擬使用的數(shù)據(jù)且存放到x數(shù)組中for (i=0;iNX;i+) ri=0; /將數(shù)組r初始化為0for (i=0;iNH;i+) dbi=0; /將數(shù)組db初始化為0for(i=0;iFFT_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:DATA_2 PAGE 1,align(128) .const:PROG PAGE 0 6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及體會(huì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖 實(shí)驗(yàn)體會(huì)：在實(shí)驗(yàn)之前，嘗試了一下使用matlab按照老師的要求生成了一個(gè)數(shù)字濾波器文件，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是并不太成功，最后還是請(qǐng)教了一些同學(xué)之后，發(fā)現(xiàn)自己的不足，才把實(shí)驗(yàn)完成了。在學(xué)習(xí)的過程中，和同學(xué)的交流時(shí)必不可少的。經(jīng)過此次實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)時(shí)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，體會(huì)到了數(shù)字濾波器的方便，數(shù)字濾波器是將輸入的信號(hào)序列，按規(guī)定的算法進(jìn)行處理，從而得到所期望的輸出序列。所以數(shù)字濾波器對(duì)工程設(shè)計(jì)非常的方便，掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)具有舉足輕重的作用。也對(duì)CCS軟件的使用更加的熟悉，在matlab軟件的運(yùn)用方面也有了一定的了解。19