28335-DSP實驗報告

1、 研究生實驗報告XXXXXX大學研究生實驗報告課程名稱： DSP技術應用 綜合設計名稱：電量參數(shù)計算和發(fā)送 學生姓名： 班級學號： 學科名稱： 2012年5月25日11一、綜合實驗題目和要求1、 實驗設計要求要求1：對給定的波形信號，采用TMS320F28335的浮點功能計算該信號的以下時域參數(shù)：信號的周期T（頻率f也需要計算），信號的均方根大小Vrms、平均值Vavg（即直流量）、峰峰值Vpp。其中，均方根Vrms的計算公式（數(shù)字量的離散公式）如下：式中，N為采樣點數(shù)，u(i)為采樣序列中的第i個采樣點。要求2：所設計的軟件需要計算采樣的波形周期個數(shù)，并控制采樣點數(shù)大于1個波形周期，小于3個

2、波形周期大小。要求3：對采樣的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC界面。2、 實驗目的主要考核學生對TMS320F28335浮點處理器、A/D模塊、SCI模塊和信號時域分析等知識的掌握。產(chǎn)生的波形可選擇正弦波，也可以是其它任意波形。如果波形中添加了隨機噪聲，則建議采用軟件設計中加入數(shù)字濾波算法，否則可能計算中產(chǎn)生較大的誤差。實驗所需的頻率不能太大，（建議范圍：10Hz100kHz），采樣點建議在256點左右（自己任意設定也可，不少于32點）。二、硬件框圖圖1 系統(tǒng)硬件框圖圖1 給出了該綜合實驗的硬件框圖，首先通過小鍵盤設置波形的參數(shù)，包括頻率、幅值以及波形等。然后通過信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬信號，由DSP2833

3、5的AD通道6進行采樣處理。DSP與PC機之間通過串口進行通信，由DSP28335的SCIb通道處理。ADC模塊有16個轉換通道，可配置成兩個獨立的8通道轉換模塊，分別對應于管理器A和B，根據(jù)用戶需求，兩個獨立的8通道轉換模塊可以級聯(lián)成一個8通道模塊，在ADC模塊中盡管可以多通道輸入和有兩個排序器，但只有一個A/D轉換器可以。兩個8通道模塊可以自動對一系列轉換進行排序，而且每個模塊都可以通過多路復用開關選擇任何一個通道。在級聯(lián)模式下，自動排序器將作為一個單一的8通道排序器。對于每個排序器，當轉換結束時，選擇通道的轉換結果被儲存在相應的結果寄存器中。在DSP28335，自動排序模式允許用戶對統(tǒng)一

4、通道進行多次采樣。模擬輸入與數(shù)字輸出的關系如下圖2ADC模塊結構框圖外設時鐘HSPCLK通過ADCTRL3寄存器的SDCCLKPS(3:0)位分頻，然后再通過通過ADCTRL1寄存器中的CPS位進行二分頻。另外，ADC模塊還可以通過擴展采樣/獲取周期，調整信號源的阻抗，這是由ADCTRL1寄存器中的ACQ_PS(3:0)位決定的。這些位并不影響采樣/保持和轉換過程，但可以通過增大脈沖長度增加采樣的時間長度。圖3ADC內核時鐘以及采樣/保持時鐘三、程序流程圖1、主程序流程圖程序使用兩個中斷：ADC中斷和CPU定時器2中斷。ADC用于對波形進行采樣、濾波、存儲以及計算波形的有效值、峰峰值、平均值，

5、并使用串口發(fā)送；CPU定時器2中斷用于計算波形周期和頻率。圖4 主程序流程圖圖4給出了主程序流程圖，該程序的主要步驟是進行初始化使能中斷等待中斷響應。2、子程序流程圖圖5 ADC中斷服務子程序圖6 定時器2中斷服務子程序圖7濾波程序段圖8求最大值最小值程序段圖9求有效值和平均值程序段圖10串口通信程序段圖5圖10給出了所有子程序的框圖，下面分別說明各個程序的設計思想：(1)AD中斷子程序(圖5)：該程序對波形進行采樣，濾波以及存儲，并求出有效值，峰峰值和平均值。采樣后的波形存儲在一個長度為1024的數(shù)組里。為了減少CPU開銷，程序設定為采樣累計到1024個點后再進行波形的有效值，峰峰值和平均值

6、計算。(2)定時器2中斷子程序(圖6)：該程序通過定時器中斷來實現(xiàn)對波形等時間間隔的判斷和處理，從而可以較為精確的計算出波形周期和頻率。在波形每次正向過零點時，計算出兩次過零點的時間間隔，并乘以定時器2中斷周期，從而得到波形的實際周期。定時器2中斷周期設置為10us。(3)濾波程序(圖7)：該程序對1024個點進行了低通值濾波，根據(jù)本次采樣點和上次采樣點，來修正本次的采樣值。濾波公式如下，程序中取K=0.15。 (4)求最大值最小值程序(圖8)：該程序定義數(shù)組第一個值為初值，再比較1023個點，如果找到更大的點，則賦給最大值對應的變量；如果找到更小的點就賦給最小值對應的變量。(5)求有效值和平

7、均值程序段(圖9)：有效值的計算：將1024個點的平方值相加求平均后，再開根號。平均值的計算：將1024個點求和然后求平均。(6)SCI通信程序(圖10)：PC端為串口接收助手，為了使顯示界面上顯示的是實際數(shù)值，發(fā)送之前將有關的數(shù)據(jù)量的個十百千位拆開，并轉換為ASCII碼進行發(fā)送。在發(fā)送之前檢測SCIb_buff是否為空，若不為空則等待。串口發(fā)送子程序定義了一個計數(shù)器，以控制串口發(fā)送的速率。 四、實驗結果和分析1、軟件調試結果圖11 900Hz 1200mV正弦波調試結果 (上圖)圖12 1700Hz 800mV正弦波調試結果 (上圖)圖13 800Hz 1000mV三角波調試結果 (上圖)2

8、、結果分析(1)從圖11所示的調試結果波形圖可以看出，濾波后的波形平滑度明顯變好，說明低通濾波效果良好。各個波形參數(shù)MIN(最小值)、MAX(最大值)、VRM(有效值)、FRE(頻率)、 PER(周期)均和實際輸入的指標誤差在5%以內，說明電參量的計算方法準確性良好。(2)從圖12所示的實驗波形可以看出，當輸入波形的電參量變化時，輸出電參量的值也發(fā)生了相同變化，且誤差值在5%以內。由ADC的采樣頻率可以得到，本程序可以計算出頻率最低為150Hz的正弦波的周期。(3)比較圖13和前兩幅波形可以得出，本程序在對三角波進行采樣時，波形濾波效果良好，電參量計算準確，也達到了良好的效果。由此驗證了本程序

9、的通用性，并進一步驗證了程序的準確性。(4)通過實驗結果總結出本程序在以下方面需要進一步改進：AD采樣的速率以及采樣窗口的大小目前為確定值，當波形頻率變化范圍較大時，會影響到采樣的結果，如：當頻率過大時，采樣波形每個周期的點數(shù)減小，將直接影響各個電參量的計算結果；當頻率過小時，采樣的窗口不能采樣出一個完整的波形周期，也將直接影響各個電參量的計算結果。這是需要進一步作出改進的地方。五、源程序#include "DSP2833x_Device.h" / DSP2833x Headerfile Include File#include "DSP2833x_Example

10、s.h" / DSP2833x Examples Include File#include "math.h"/ Prototype statements for functions found within this errupt void adc_isr(void);interrupt void ISRTimer2(void);void number_count(void);/確定周期采樣點，計算頻率和有效值并發(fā)送數(shù)據(jù)void scib_fifo_init();void InitScibGpio(void);/串口初始化程序void number

11、_C(unsigned long i); /數(shù)字各位拆分函數(shù)#if (CPU_FRQ_150MHZ) / Default - 150 MHz SYSCLKOUT #define ADC_MODCLK 0x3 / HSPCLK = SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2 = 150/(2*3) = 25.0 MHz#endif#if (CPU_FRQ_100MHZ) #define ADC_MODCLK 0x2 / HSPCLK = SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2 = 100/(2*2) = 25.0 MHz#endif#define ADC_CKPS 0x1 / ADC

12、 module clock = HSPCLK/2*ADC_CKPS = 25.0MHz/(1*2) = 12.5MHz#define ADC_SHCLK 0xf / S/H width in ADC module periods = 16 ADC clocks#define AVG 1000 / Average sample limit#define ZOFFSET 0x00 / Average Zero offset#define BUF_SIZE 160 / Sample buffer size/Global variables used in this example:Uint16 Lo

13、opCount;Uint16 ConversionCount;Uint16 Voltage11024;Uint16 i = 0;Uint16 j = 0;Uint16 Ticker50;/在AD采樣的例程基礎上修改，以下為新定義的變量：Uint16 ADt1,ADt2,ADt,ADt3,ADt4;/AD時間間隔Uint16 Voltagelb1024;Uint16 vref=500; /參考值int PreConversion=0;int crosszero=0;Uint32 t1,t2,t,t3,t4;/定時器時間間隔float Data=0.0;float Vavg=0.0;/平均值flo

14、at Vmax=0.0;/最大值float Vmin=0.0;/最小值float Vrms=0.0;/有效值float Vpp=0.0;/峰峰值float frequency=0;float period=0;float MAX=0.0;float MIN=0.0;/以下為整型變量，用于串口發(fā)送Uint16 T=0;/周期msUint16 F=0;/Uint16 V=0;/有效值mvUint16 max=0;/最大值mvUint16 min=0;/最小值mvunsigned int TX_flag = 0;/串口發(fā)送時間間隔標志unsigned int TX_Ticker = 500;/串口發(fā)

15、送的周期間隔main()/ Step 1. Initialize System Control:/ PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks/ This example function is found in the DSP2833x_SysCtrl.c file. InitSysCtrl();/ Step 2. Initialize GPIO:/ This example function is found in the DSP2833x_Gpio.c file and/ illustrates how to set the GPIO to it

16、9;s default state. InitGpio(); / Skipped for this example InitScibGpio();/*起初遺漏了這句話*/ Step 3. Clear all interrupts and initialize PIE vector table:/ Disable CPU interrupts DINT;/ Initialize the PIE control registers to their default state./ The default state is all PIE interrupts disabled and flags/

17、 are cleared./ This function is found in the DSP2833x_PieCtrl.c file. InitPieCtrl();/ Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000; IFR = 0x0000;/ Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt/ Service Routines (ISR)./ This will populate the entire ta

18、ble, even if the interrupt/ is not used in this example. This is useful for debug purposes./ The shell ISR routines are found in DSP2833x_DefaultIsr.c./ This function is found in DSP2833x_PieVect.c. InitPieVectTable();/ Interrupts that are used in this example are re-mapped to/ ISR functions found w

19、ithin this file. EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected register PieVectTable.ADCINT = &adc_isr; PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2; EDIS; InitXintf();/*設置CPU*/ InitCpuTimers(); ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 10);/中斷時間10us.1MHz StartCpuTimer2(); CpuTimer2Regs.TCR.all = 0x400

20、1; / Use write-only instruction to set TSS bit = 0 /*開中斷*/ IER |= M_INT14;/ Enable TINT0 in the PIE: Group 1 interrupt 7 PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;/ Step 4. Initialize all the Device Peripherals:/ This function is found in DSP2833x_InitPeripherals.c/ InitPeripherals(); / Not required for thi

21、s example InitAdc(); / For this example, init the ADC scib_fifo_init();/ Step 5. User specific code, enable interrupts:/ Enable ADCINT in PIE PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6 = 1; IER |= M_INT1; / Enable CPU Interrupt 1 EINT; / Enable Global interrupt INTM ERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGM

22、LoopCount = 0; ConversionCount = 0; AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK; AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS; AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; / 0 Non-Cascaded Mode; 1 Cascaded Mode AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1 = 0x1; AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 0x1; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 =

23、0x6; AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 15; AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1 = 0x1 ; for(i=0;i<1024;i+) Voltagelbi = 0; / Wait for interrupt for(;);/*此中斷完成AD采樣以及相關波形參數(shù)的計算（除周期外）*interrupt void adc_isr(void)/*采樣并濾波*Voltage1ConversionCount=AdcRegs.ADCRESULT0 >>4;PreConversion=ConversionCount-1;if(

24、PreConversion<0) PreConversion=1024; VoltagelbConversionCount= Voltage1ConversionCount*0.15+ VoltagelbPreConversion*0.85;/一階滯后濾波 if(ConversionCount = 1024)ConversionCount = 0;/*計算有效值，平均值，峰峰值程序段*/Vavg平均值,Vmax最大值,Vmin最小值,Vrms有效值,Vpp峰-峰值Vavg = 0;Data = 0;Vmax=Voltagelb0;Vmin=Voltagelb0;for(i=0;i<

25、1024;i+)Data+=Voltagelbi*Voltagelbi; Vavg+=Voltagelbi;if(Vmax<Voltagelbi) Vmax=Voltagelbi;if(Vmin>Voltagelbi) Vmin=Voltagelbi;Data=Data/1024;Vrms=sqrt(Data);/計算有效值 Vavg=Vavg/1024;/計算平均值Vpp=Vmax-Vmin;/計算峰-峰值/*計算有效值，平均值，峰峰值程序段結束*/ T=period*1000000; F=frequency; Vrms=Vrms*3/4095; MAX=Vmax*3/4095;

26、MIN=Vmin*3/4095;V=Vrms*1000;max=MAX*1000; min=MIN*1000;/得出的整型值單位均為mv number_count();/調用串口發(fā)送else ConversionCount+; / Reinitialize for next ADC sequence AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1; / Reset SEQ1 AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1; / Clear INT SEQ1 bit PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; / Ack

27、nowledge interrupt to PIE AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1 = 0x1 ; return;/*此中斷中計算波形周期，10us執(zhí)行一次*interrupt void ISRTimer2(void)CpuTimer2.InterruptCount+;/32位無符號整型：最大4294967295if(CpuTimer2.InterruptCount>4294967290) CpuTimer2.InterruptCount=0;if(VoltagelbPreConversion<vref)&&(vref<Voltage

28、lbConversionCount)&&(crosszero=0)/第1個交點crosszero=1;t1=CpuTimer2.InterruptCount;ADt1=ConversionCount; if(VoltagelbPreConversion>vref)&&(vref>VoltagelbConversionCount)&&(crosszero=1)/第2個交點crosszero=2;t2=CpuTimer2.InterruptCount;ADt2=ConversionCount;if(VoltagelbPreConversi

29、on<vref)&&(vref<VoltagelbConversionCount)&&(crosszero=2)/第3個交點crosszero=0;t3=CpuTimer2.InterruptCount;ADt3=ConversionCount;if(t3<=t1) /計算一個周期的定時器間隔t=4294967295+t3-t1;elset=t3-t1;period=t*0.00001;frequency=1/period; PieCtrlRegs.PIEACK.all|=0x01;/清除中斷響應位void number_count(void)

30、/此處定時發(fā)送數(shù)據(jù)TX_flag+;/記錄發(fā)送時間間隔標志if( TX_flag >= TX_Ticker )TX_flag = 0;/需要發(fā)送頻率、有效值、最大值、最小值ScibRegs.SCITXBUF= ''while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'I'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);Sc

31、ibRegs.SCITXBUF= 'N'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(min);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs

32、.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'A'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'X'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':

33、9;while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(max);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'V'whil

34、e(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'M'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(V);ScibRegs.SCITXBUF= 'm'while(ScibRe

35、gs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'v'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'F'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFS

36、T != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'E'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ':'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(F);ScibRegs.SCITXBUF= 'H'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'Z'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);

37、ScibRegs.SCITXBUF= ','while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'P'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'E'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 'R'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= &

38、#39;:'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);number_C(T);ScibRegs.SCITXBUF= 'u'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 's'while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= ''while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);ScibRegs.SCITXBUF= 't'

39、;while(ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0);/清有效值和周期采樣點數(shù)，為下周期做準備 void scib_fifo_init()/串口B初始化ScibRegs.SCICCR.all = 0x0007; / 1個停止位、無奇偶校驗ScibRegs.SCICTL1.all = 0x0003; / 使能TX、RXScibRegs.SCICTL2.all = 0x0003;ScibRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA = 1;ScibRegs.SCICTL2.bit.RXBKINTENA = 1;ScibRegs.SCIHBAUD = 0x0001;

40、ScibRegs.SCILBAUD = 0x00e7;/波特率9600ScibRegs.SCICCR.bit.LOOPBKENA =0; /禁止自檢模式ScibRegs.SCICTL1.all =0x0023;ScibRegs.SCIFFTX.bit.TXFIFOXRESET=0;ScibRegs.SCIFFRX.bit.RXFIFORESET=0;ScibRegs.SCIFFTX.all=0xE040;ScibRegs.SCIFFRX.all=0x204f;ScibRegs.SCIFFCT.all=0x0;void InitScibGpio(void)EALLOW;GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO18 = 0;/ GPIO18