實驗教學講解課件

實驗項目名稱實驗一：常用指令實驗實驗二：通用輸入輸出管腳應(yīng)用實驗三：中斷實驗實驗四：定時器實驗實驗五：FFT實驗實驗六：FIR濾波器實驗七：語音采集和放送實驗八：語音信號的FIR濾波實驗一常用指令實驗一、實驗?zāi)康?、了解DSP開發(fā)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)；2、熟悉DSP開發(fā)系統(tǒng)的連接；3、熟悉DSP的開發(fā)軟件CCS。二、實驗設(shè)備計算機、CCS軟件、DSP仿真器(USB接口)、實驗箱三、實驗原理

開發(fā)TMS320C55XX應(yīng)用系統(tǒng)一般需要以下幾個調(diào)試工具：1、軟件集成開發(fā)環(huán)境(CCS)：完成系統(tǒng)的軟件開發(fā)，進行軟件和硬件仿真調(diào)試。它也是硬件調(diào)試的輔助手段；2、開發(fā)系統(tǒng)：實現(xiàn)硬件仿真調(diào)試時域硬件系統(tǒng)的通信，控制和讀取硬件系統(tǒng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；3、評估模塊：提供軟件運行和調(diào)試的平臺，用戶系統(tǒng)開發(fā)的參照軟件部分由CCS建立的工程文件(*.pjt)進行管理，工程一般包含以下幾種文件：1、源程序文件：C語言或匯編語言文件(*.C或*.ASM)；2、頭文件(*.H)；3、鏈接命令文件(*.CMD)；4、庫文件(*.LIB)：CCS運行支持庫；5、目標文件(*.OBJ)：COFF格式；6、可執(zhí)行文件(*.OUT)：COFF文件。圖5-1非集成開發(fā)環(huán)境下C55x軟件開發(fā)的流程圖

用來將匯編語言源文件（.asm）匯編成機器語言COFF目標文件（.obj）將匯編生成的、可重新定位的COFF目標模塊（.obj）組合成一個可執(zhí)行的COFF目標模塊（.out）通用目標文件格式----COFF，commonobjectfileformat段（section）是COFF文件的基本單元。一個段是一個占據(jù)存儲器里連續(xù)地址的代碼或者數(shù)據(jù)塊，COFF目標文件的每個段都是分開和不同的COFF目標文件通常包括3個默認段，即.text段，通常包含可執(zhí)行代碼.data段，通常包含初始化數(shù)據(jù).bss段，通常為未初始化變量保留存儲空間5.2.1COFF文件的基本單元—段例5-1，段偽指令的使用。

這是一個匯編語言程序經(jīng)匯編后生成的.lst文件，每行包含4個區(qū)域：

Field1:源代碼行號

Field2:段指針

Field3:目標代碼

Field4:初始源代碼源代碼行號段指針目標代碼初始源代碼四、實驗步驟

1、系統(tǒng)連接；2、上電復(fù)位；3、運行CCS；4、創(chuàng)建工程；5、編輯修改工程中的文件；6、基本調(diào)試(功能)；7、使用觀察窗口；8、文件輸入輸出；9、圖形功能簡介；10、退出CCS。

五、實驗內(nèi)容

CodeComposerStudio入門(實驗指導書51頁)音頻信號采集、處理輸出的程序?qū)嶒灦ㄓ幂斎胼敵龉苣_應(yīng)用一、實驗?zāi)康?/p>

通過實驗學習使用5509ADSP的通用輸入/輸出管腳直接控制外圍設(shè)備的方法，了解發(fā)光二極管的控制編程方法。二、實驗設(shè)備計算機、ICETEK-VC5509-Ａ實驗箱2.2.2引腳信號定義與描述并行總線引腳初始化、中斷和復(fù)位引腳位輸入/輸出信號振蕩器/時鐘信號實時時鐘I2C總線McBSP接口USB接口A/D接口測試/仿真引腳電源引腳三、實驗原理1.TMS320C5509的通用輸入/輸出管腳3.位輸入/輸出信號GPIO[7:6,4:0]XF可以配置為輸入口或輸出口；當配置為輸出引腳時，可以單獨置位或者復(fù)位；在復(fù)位時，被配置為輸入引腳；為輸出信號，用于配置其它處理器的復(fù)用狀態(tài)或者作為通用輸出引腳；指令BSETXF可以使XF輸出電平為高；指令BCLRXF可以使XF輸出電平為低；加載ST1.XF位可以控制XF輸出電平。通用輸入輸出管腳通過專用寄存器可以由軟件控制，比如指定輸入或輸出，輸出值等。另外，TMS320C5509DSP的許多其他管腳，在不使用特定功能時，也能配置成通用輸入/輸出引腳，如并行總線引腳中的A[13:0]、C0、C4、C5、C7、C10、C13等。2.ICETEK-CTR指示燈的控制GPIO與被控指示燈的連接ICETEK-CTR板直接連接了板上的一個指示燈和DSP的一個通用輸入/輸出管腳。這個管腳屬于McBSP1(多通道緩沖串口，3個，McBSP1和McBSP2為多功能口)，可以設(shè)置成通用輸入/輸出管腳。思考：如何控制指示燈亮、滅、閃爍？亮：GPIO1輸出低電平滅：GPIO1輸出高電平閃爍：定時使GPIO1上的輸出改變受控指示燈：ICETEK-CTR板上只有一個指示燈可單獨受DSP的GPIO控制，它是交通燈模塊“南”側(cè)的紅色指示燈。四、實驗內(nèi)容

通用輸入輸出管腳應(yīng)用(實驗指導書115頁)實驗三中斷實驗一、實驗?zāi)康?/p>

1.通過實驗熟悉VC5509A的中斷響應(yīng)過程；2.學會C語言中斷程序設(shè)計，以及運用中斷程序控制程序的流程二、實驗設(shè)備計算機、ICETEK-VC5509-Ａ實驗箱三、實驗原理⑴中斷簡介：中斷是一種由硬件或軟件驅(qū)動的信號，DSP在接到此信號時，將當前程序懸掛起來，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另外一個任務(wù)，這個任務(wù)我們稱為中斷服務(wù)程序(ISR)。TMS320C55x(C55x)DSP可支持32個ISR，可由硬件或軟件觸發(fā)。所有的C55x中斷，可以分成可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷兩種，軟件中斷是不可屏蔽的。1.中斷及中斷處理過程表2-31按ISR序號分類的中斷向量⑵DSP處理中斷的步驟：

①接收中斷請求。請求由軟件或硬件發(fā)出。②響應(yīng)中斷請求。對于可屏蔽中斷，需要滿足若干條件，才發(fā)生響應(yīng)；而對于不可屏蔽中斷，則立即響應(yīng)。③準備執(zhí)行中斷服務(wù)程序。-完成當前正在執(zhí)行的指令；將進入流水線但還未解碼的指令清除。-自動保存若干寄存器的值到數(shù)據(jù)堆棧和系統(tǒng)堆棧。-取得用戶定義的中斷向量表中當前中斷向量，中斷向量指向中斷服務(wù)程序入口。④執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序包含中斷返回指令，這樣返回時可以出棧以前保存的關(guān)鍵寄存器數(shù)據(jù)，從而恢復(fù)中斷服務(wù)程序執(zhí)行前的現(xiàn)場。表2-32VC5509A中斷向量表⑶中斷向量表：5個外中斷2．ICETEK-CTR板的鍵盤接口顯示/控制模塊ICETEK-CTR通過接口P8連接小鍵盤，接收小鍵盤傳送的掃描碼，同時向DSP的INT2發(fā)送中斷信號；當DSP讀鍵盤時將掃描碼送到數(shù)據(jù)總線上。小鍵盤上每次按下一個鍵將產(chǎn)生2個掃描碼、2次中斷。

⑴編制中斷服務(wù)程序：可以用C語言程序?qū)崿F(xiàn)(參見實驗程序)，編寫單獨的一個函數(shù)XINT。

⑵構(gòu)造中斷向量表：可以用匯編語言構(gòu)造，編寫一個匯編語言模塊程序vector.asm；定義外部標號_XINT，由于匯編語言要使用C語言程序中定義的標號XINT，需要在這個標號前加底線；在中斷向量表該中斷對應(yīng)位置(int2)寫匯編語言跳轉(zhuǎn)語句。

⑶修改鏈接命令文件：在MEMORY小節(jié)中開辟單獨的地址段用以存放中斷向量表；在SECTIONS小節(jié)中指定.vectors段到前步開設(shè)的內(nèi)存段中。

⑷主程序中進行初始化設(shè)置：定位中斷向量表，使能中斷，清中斷等。3．程序編制

由一個不含中斷處理程序的工程通過改寫加入中斷處理程序部分大致需要如下操作(假設(shè)使用INT2)：

MEMORY指令：允許用戶定義一個目標系統(tǒng)的存儲器映射，可以命名存儲器的各個部分，并且指定開始地址和大小。SECTIONS指令：告訴鏈接器合成輸入段為輸出段，并且告訴鏈接器把這些輸出段放在存儲器的某個位置。4．程序流程圖四、實驗內(nèi)容

外中斷(實驗指導書90頁)實驗四

DSP的定時器一、實驗?zāi)康?/p>

1.通過實驗熟悉VC5509A的定時器；2.掌握VC5509A定時器的控制方法；3.掌握VC5509A的中斷結(jié)構(gòu)和對中斷的處理流程；4.學會C語言中斷程序設(shè)計，以及運用中斷程序控制程序的流程二、實驗設(shè)備計算機、ICETEK-VC5509-Ａ實驗箱8.2通用定時器三、實驗原理1.通用定時器介紹及其控制方法8.2.1定時器概況C55x芯片提供了兩個20位的定時器定時器由兩部分組成：預(yù)定標計數(shù)寄存器（PSC）,4位主計數(shù)器（TIM）,16位寄存器:計數(shù)寄存器（PSC，TIM）周期寄存器（TDDR，PRD）:在定時器初始化或定時值重新裝入過程中，將周期寄存器的內(nèi)容復(fù)制到計數(shù)寄存器中定時器預(yù)定標寄存器PRSC的6~9位定時器結(jié)構(gòu)框圖8.2.2工作原理定時器的工作時鐘DSP內(nèi)部的CPU時鐘引腳TIN/TOUT利用定時器控制寄存器（TCR）中的字段FUNC可以確定時鐘源和TIN/TOUT引腳的功能表8-5定時器控制寄存器TCR位字段數(shù)值說明15IDLEEN01定時器的Idle使能位。定時器不能進入idle狀態(tài)如果idle狀態(tài)寄存器中的PERIS=1，定時器進入idle狀態(tài)14INTEXT01時鐘源從內(nèi)部切換到外部標志位定時器沒有準備好使用外部時鐘源定時器準備使用外部時鐘源13ERRTIM01定時器錯誤標志沒有監(jiān)測到錯誤，或ERRTIM已被讀取出錯12～11FUNCFUNC=00bFUNC=01bFUNC=10bFUNC=11b定時器工作模式選擇位TIN/TOUT為高阻態(tài)，時鐘源是內(nèi)部CPU時鐘TIN/TOUT為定時器輸出，時鐘源是內(nèi)部CPU時鐘TIN/TOUT為通用輸出，引腳電平反映的是DATOUT位的值TIN/TOUT為定時器輸入，時鐘源是外部時鐘TCR0地址為0x1002，TCR1地址為0x2402

定時原理預(yù)定標計數(shù)寄存器（PSC）由輸入時鐘驅(qū)動，PSC在每個輸入時鐘周期減1,當其減到0時，TIM減1，當TIM減到0，定時器向CPU發(fā)送一個中斷請求（TINT）或向DMA控制器發(fā)送同步事件通過設(shè)置定時器控制寄存器（TCR）中的自動重裝控制位ARB(位5)，可使定時器工作于自動重裝模式。當TIM減到0，重新將周期寄存器（TDDR，PRD）的內(nèi)容復(fù)制到計數(shù)寄存器（PSC，TIM）中，繼續(xù)定時。定時器發(fā)送中斷信號或同步事件信號的頻率可用下式計算：2.中斷響應(yīng)過程可屏蔽中斷的標準處理流程定時器產(chǎn)生TINT中斷3.程序流程圖四、實驗內(nèi)容

DSP定時器(實驗指導書84頁)實驗五

FFT實驗一、實驗?zāi)康?、掌握用窗函數(shù)法設(shè)計FFT的原理和方法；2、熟悉FFT快速傅里葉特性；3、了解各種窗函數(shù)對快速傅里葉特性的影響。二、實驗設(shè)備計算機、CCS軟件三、實驗原理7.5快速傅里葉變換FFT7.5.1FFT算法原理快速傅里葉變換（FFT）是離散傅里葉變換（DFT）的一種快速算法。通過FFT算法，DFT的計算量大大減少，運算時間縮短1~2個數(shù)量級。DFT的變換公式為

正變換公式反變換公式其中為旋轉(zhuǎn)因子。FFT之所以減少運算量，主要是利用了旋轉(zhuǎn)因子的以下3點特性：對稱性周期性可約性利用這些特性可以使DFT運算中有些項進行合并，將長序列的DFT分解為短序列的DFT。DFT從算法上分為按時間抽選（DIT）和按頻率抽選(DIF）。基2的DIT又被稱為庫利一圖基算法?；?的DIF又稱為桑德—圖基算法。7.5.2庫利一圖基算法信號流圖比特反轉(zhuǎn)蝶形運算1.信號流圖利用左右對稱特性8點FFT信號流圖輸入信號的順序按照比特反轉(zhuǎn)排列輸出序列按照自然順序排列。2．比特反轉(zhuǎn)比特反轉(zhuǎn)就是將序列下標用二進制表示，然后將二進制數(shù)按照相反的方向排列，即得到這個序列的實際位置。按照自然排序的時域信號數(shù)據(jù)是x(0)、x(1)、x(2)、x(3)、x(4)、x(5)、x(6)、x(7)，其序號寫成二進制數(shù)分別為000b、001b、010b、011b、100b、101b、110b、111b，將這些二進制數(shù)前后倒轉(zhuǎn)，即得到進行FFT前數(shù)據(jù)所對應(yīng)的實際二進制數(shù)地址：000b、100b、010b、110b、001b、101b、011b、111b，對應(yīng)的十進制數(shù)是：0、4、2、6、1、5、3、7。序號為3的存儲單元，按照自然排序應(yīng)該存放x(3)，但由于FFT計算規(guī)則的要求，現(xiàn)在應(yīng)該存放x(6)。3.蝶形運算

基2DITFFT算法，共由M級構(gòu)成，每級計算由N/2個蝶形運算構(gòu)成。8點FFT信號流圖程序流程圖四、實驗內(nèi)容

快速傅里葉變換(FFT)算法(實驗指導書172頁)實驗六

FIR濾波器一、實驗?zāi)康?、掌握用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的原理和方法；2、熟悉線性相位FIR數(shù)字濾波器特性；3、了解各種窗函數(shù)對濾波器特性的影響。二、實驗設(shè)備計算機、CCS軟件三、實驗原理7.3FIR濾波器7.3FIR濾波器數(shù)字濾波器是DSP的基本應(yīng)用，有2種基本類型：有限沖激響應(yīng)濾波器FIR無限沖激響應(yīng)濾波器IIR一般來說，如果需要線性相位則選擇用FIR濾波器，對于相位要求不敏感的場合可以選用IIR濾波器。7.3.1FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)一個FIR濾波器的輸出序列和輸入序列之間的關(guān)系，滿足差分方程：傳遞函數(shù)為

FIR濾波器的結(jié)構(gòu)：根據(jù)要求設(shè)計低通FIR濾波器。要求：通帶邊緣頻率10kHz，阻帶邊緣頻率22kHz，阻帶衰減75dB，采樣頻率50kHz。設(shè)計：過渡帶寬度=阻帶邊緣頻率-通帶邊緣頻率=22-10=12kHz根據(jù)要求選擇布萊克曼窗，窗函數(shù)長度為：N=5.98fs/過渡帶寬度=5.98*50/12=24.9濾波器脈沖響應(yīng)為：h[n]=h1[n]w[n]|n|<=12h[n]=0|n|>12根據(jù)上面各式計算出h[n]。進而完成濾波器的差分方程為：y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]…采樣頻率：f1=通帶邊緣頻率+過渡帶寬度/2=16kHzΩ1=2?πf1/fs=0.64π理想低通濾波器脈沖響應(yīng)：b1[n]=sin(nΩ1)/n/π=sin(0.64π)/n/π選擇N=25，窗函數(shù)為：w[n]=0.42+0.5cos(2πn/24)+0.8cos(4πn/24)程序流程圖四、實驗內(nèi)容

有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR)算法(實驗指導書164頁)實驗七語音采集和放送一、實驗?zāi)康?、了解ICETEK-VC5509-A板上語音codec芯片TLV320AIC的設(shè)計和程序控制原理；2、了解數(shù)字回聲產(chǎn)生原理、編程及其參數(shù)選擇、控制；3、熟悉VC5509DSP擴展存儲器的編程使用方法。二、實驗設(shè)備計算機、CCS軟件、實驗箱、耳機、麥克風9.5C55x與A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的接口A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的種類按照分辨率劃分有8位、10位、12位、14位等按照與DSP芯片的接口劃分有并口和串口按照轉(zhuǎn)化原理有積分式、逐次比較式、Sigma-Delta等按照轉(zhuǎn)換速度有高速、中速、低速按照轉(zhuǎn)換通道數(shù)有單通道、多通道本節(jié)以TI公司的TLV320AIC23B（簡稱AIC23B）為例，介紹C55x與A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)三、實驗原理1．TLV320AIC23芯片簡介9.5.1AIC23B簡介AIC23B是TI公司生產(chǎn)的一種高性能立體聲音頻編解碼器,同時高度集成了模擬電路功能，內(nèi)置耳機輸出放大器、支持MIC和LINEIN兩種輸入方式（二選一），對輸入和輸出都可編程增益調(diào)節(jié).ADC/DAC部件采用Sigma-Delta過采樣技術(shù)可在8kHz到96kHz的頻率范圍內(nèi)提供16位、20位、24位和32位的采樣在采樣率為48kHz的情況下，ADC和DAC的信噪比能夠分別達到90dB和100dB具有很低的功耗，在回放中的功率消耗小于23mW，節(jié)電模式下更是小于15uW初始化配置：DSP通過I2C總線將配置命令發(fā)送到AIC23，配置完成后AIC23開始工作。語音信號的輸入：AIC23通過AD轉(zhuǎn)換采集輸入的語音信號，每采集完一個信號后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到DSP的McBSP接口上，DSP可以讀取到語音數(shù)據(jù)。語音信號的輸出：DSP將語音數(shù)據(jù)通過McBSP接口發(fā)送給AIC23，AIC23的DA器件將他們變成模擬信號輸出。2．數(shù)字回聲原理

在實際生活中，當聲源遇到物體時