定點(diǎn)DSP的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)

1、定點(diǎn)DSP的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并得到迅速的發(fā)展。在過(guò)去的二十多年里,DSP已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,特別是在一些測(cè)量控制領(lǐng)域,應(yīng)用更是越來(lái)越廣泛。本文擬采用定點(diǎn)DSPTMS320F206來(lái)測(cè)量一些物理量,如測(cè)交流信號(hào)的頻率?相位,但這些物理量的測(cè)量都離不開(kāi)信號(hào)時(shí)間的測(cè)量,所以采用定點(diǎn)DSP準(zhǔn)確地?cái)?shù)字信號(hào)處理(DSP)是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理技

2、術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并得到迅速的發(fā)展。在過(guò)去的二十多年里,DSP已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,特別是在一些測(cè)量控制領(lǐng)域,應(yīng)用更是越來(lái)越廣泛。本文擬采用定點(diǎn)DSPTMS320F206來(lái)測(cè)量一些物理量,如測(cè)交流信號(hào)的頻率?相位,但這些物理量的測(cè)量都離不開(kāi)信號(hào)時(shí)間的測(cè)量,所以采用定點(diǎn)DSP準(zhǔn)確地測(cè)量時(shí)間直接關(guān)系到這些物理量測(cè)量是否精確,而且用定點(diǎn)DSP來(lái)準(zhǔn)確定時(shí)并不是件容易的事。1 TMS320F206的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)TMS320F206采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),它不同于傳統(tǒng)的馮·諾依曼(Von Neuman)結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu),其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中,即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是

3、兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器,每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址,獨(dú)立訪(fǎng)問(wèn)。此外還具有如下特點(diǎn):(1)32K×16字的FLASHEEPROM 大大降低了開(kāi)發(fā)成本。(2)采用100線(xiàn)TQFP的封裝技術(shù)。(3)64K字的程序存儲(chǔ)空間?64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64K字的I/O空間通過(guò)三條并行總線(xiàn)(PBA?DRAB?DWAB)獨(dú)立操作。所以可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)程序空間和數(shù)據(jù)空間;在一個(gè)指定機(jī)器周期內(nèi),中央算術(shù)邏輯單元可執(zhí)行多達(dá)三次的并行存儲(chǔ)器操作。(4)片上4.5K的RAM 使得芯片可以實(shí)現(xiàn)快速的DSP計(jì)算,并使大部分運(yùn)算能夠在一個(gè)指令周期內(nèi)完成。(5)具有豐富的指令集和靈活的尋址方式。(6)有四條流水線(xiàn)操作和九級(jí)中斷,并

4、且用戶(hù)可以屏蔽大多數(shù)中斷,且可通過(guò)軟件方式靈活控制。2 定點(diǎn)DSP的定時(shí)器2.1 DSP定時(shí)器定時(shí)原理計(jì)數(shù)器每次減到0時(shí),就在下一CLKOUT1周期產(chǎn)生借位(Borrow),計(jì)數(shù)器就用各自相應(yīng)的周期寄存器內(nèi)容重新加載。當(dāng)TIM減到0時(shí),或者在定時(shí)器控制寄存器(TCR)中重新加載位(TRB)寫(xiě)入1,則PRD(定時(shí)器周期寄存器)加載進(jìn)TIM;同樣,若PSC(預(yù)分頻計(jì)數(shù)器)減到0,或者在TRB寫(xiě)入1,則TDDR(定時(shí)器除數(shù)寄存器)的值加載進(jìn)PSC。當(dāng)TIM減到0時(shí),它便產(chǎn)生一個(gè)借位脈沖,持續(xù)時(shí)間等于CLKOUT1的周期(tc(c),該脈沖發(fā)送到外部定時(shí)器輸出引腳(TOUT);作為定時(shí)器中斷信號(hào)(TI

5、NT)。定時(shí)器的功能框圖如圖1所示。2.2 DSP定時(shí)器的寄存器4位的TDDR和4位的PSC包括在TCR中。而TIM和PRD是16位寄存器?？梢酝ㄟ^(guò)讀TCR、TIM、PRD得到該定時(shí)器和它的計(jì)數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)。需要注意的是讀TIM可獲得定時(shí)器的當(dāng)前值,讀TCR可獲得PSC的值。由于讀TIM和TCR需要兩條指令,因而PSC在兩次讀之間可能有減操作,使讀數(shù)不精確。如果要求有精確的定時(shí),可以在讀此兩值之前停止定時(shí)器(設(shè)置TCR的TSS位為1,就停止定時(shí)器;清TSS為0,就重新啟動(dòng)定時(shí)器)。定時(shí)器控制寄存器的格式如下:3 定點(diǎn)DSP準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)間定時(shí)器時(shí)間的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)高精度地測(cè)量一些物理量是非常重要的。當(dāng)

6、需要定時(shí)器計(jì)算的時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí),也就是即使向PRD中置FFFFh時(shí),定時(shí)器計(jì)數(shù)還不夠,這時(shí)就需要利用定時(shí)器自身的中斷,即TOUT每產(chǎn)生一個(gè)脈沖就進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)子程序,利用進(jìn)入的次數(shù)來(lái)達(dá)到計(jì)時(shí)的目的。如果假設(shè)定時(shí)器的周期為0.001s(即PRD=1999,TDDR=9),在定時(shí)器中斷服務(wù)子程序中設(shè)一個(gè)計(jì)數(shù)器,每進(jìn)入一次加一個(gè)1,再把定時(shí)器周期乘以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)就得出定時(shí)器的時(shí)間。但這種計(jì)算是粗糙的,不精確,達(dá)不到高精度要求。為此需要補(bǔ)充兩點(diǎn):(1)當(dāng)停止定時(shí)器時(shí),定時(shí)器計(jì)數(shù)寄存器還有剩余值,必須計(jì)算這部分的時(shí)間。方法是先停止定時(shí)器,再讀TIM的值,然后讀TCR的值,通過(guò)運(yùn)算獲取PSC的值。再按公式

7、(1)計(jì)算定時(shí)器在最后一次所開(kāi)銷(xiāo)的時(shí)間。定時(shí)器最后一次開(kāi)銷(xiāo)時(shí)間為:式中,20M為本文采用的晶振頻率。(2)進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)子程序,程序執(zhí)行本身要花費(fèi)一定的時(shí)間;而進(jìn)入中斷服務(wù)子程序時(shí),定時(shí)器就自動(dòng)停止,那么所計(jì)算的時(shí)間自然就少了。TMS320F206每個(gè)指令周期的執(zhí)行時(shí)間是50ns,通過(guò)計(jì)算中斷服務(wù)子程序的指令周期數(shù)和進(jìn)入中斷的次數(shù)可以計(jì)算出這部分的時(shí)間。把這三部分時(shí)間加起來(lái)就得到準(zhǔn)確的定時(shí)器時(shí)間,有了準(zhǔn)確的時(shí)間,物理量的測(cè)量自然就準(zhǔn),精度就高。結(jié)果表明,通過(guò)這樣準(zhǔn)確計(jì)時(shí),使得頻率和相位的測(cè)量精度在萬(wàn)分之二以?xún)?nèi)。如果測(cè)量的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的50Hz頻率,那么測(cè)量結(jié)果的范圍在5050.001Hz。4

8、 DSP程序?qū)崿F(xiàn)splk #0412h,64hout 64h,0fff8h ；停止DSP定時(shí)器in 65h,tim ；讀tim寄存器的數(shù)值in 67h,tcr ；計(jì)算tcr中psc的值lacl 67hand #03c0h ；與03c0h獲得psc的值sacl 67h ；左移10位lacc 67h,10sach 67hlacl #9sub 67hsacl 67h ；存psc中剩下的值(即使用了的)lacl #07cfhsub 65hsacl 68h；存prd-tim的值lt 68hmpy #10；TDDR+1pacsacl 68hlacl 68hadd 67hsacl 68hlt 68h ；*0

9、.1lar ar1,#temptddr ；temptddr=0.1mar *,ar1mpy *pacadd #1,14sach 68h,1lacl 68hsfrsacl 68h ；存定時(shí)器最后一次的時(shí)間單位為s lt 69h larar2,#temptddr1 ；temptddr1=定時(shí)器的周期 mar*,ar2 mpy* pac add 68h ；加定時(shí)器最后一次的時(shí)間 sacl 68h；存定時(shí)器總的所耗時(shí)間(占時(shí)間的多數(shù)) lt 69h lar ar2,#temptddr2 ；temptddr2=0.5*32767 mar *,ar2 mpy * ；計(jì)算定時(shí)器中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間 pac add #1,14 sach 67h,1 lacl 68h add 67h ；加定時(shí)器中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間 sacl 68h ；存總的時(shí)間(結(jié)束)參考文獻(xiàn)1 TMS320c1x/c2x/c2xx/c5x Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments,1999.72 TMS320c2xx Users Guide.Texas Instrume