DSP技术与应用实验报告.docx

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1、DSP实验报告姓 名： 年 级： 专 业： 学 号： 任课教师： 目 录实验一、CCS入门实验实验二、编写一个以C语言为基础的DSP程序实验三、异步串口通信实验四、A/D及D/A转换实验五、PID算法控制实验实验六、快速傅里叶变换（FFT）算法实验一、CCS入门实验实验课程: DSP实验 实验题目: CCS入门实验 实验日期: 2013年 12 月 3 日 姓名： 学号： Project/new；输入：volume,按Finish；Project/add files to project；查找范围：C:CCStudio_v3.3tutorialdsk2812volume1；文件类型：all f

2、iles；分别添加：Volume.c、Load.asm、Vectors.asm、Volume.cmd；在C:CCStudio_v3.3C2000cgtoolslib中添加：rts2800_ml.lib；将C:CCStudio_v3.3tutorialdsk2812volume1 volume.h复制到：C:CCStudio_v3.3C2000cgtoolsinclude文件夹中；Project/rebuild all；File/load program；打开C:CCStudio_v3.3MyProjectsvolumeDebugvolume.out；鼠标双击：volume.c,找到dataIO

3、()，右击，运行toggle software breakpoint；File/data，查找范围：C:CCStudio_v3.3tutorialdsk2812volume1；文件类型：all files，打开：sina.dat，输入：0x8000、0x2000；View/memory，0x8000；View/graph/timefrequency；如下图波形：频谱 实验二、编写一个以C语言为基础的DSP程序实验课程: DSP实验 实验题目: 编写一个以C语言为基础的DSP程序 实验日期: 2013年 12 月 3 日 姓名： 学号： 一实验目的 1学习用标准C语言编制程序；了解常用的C语言程

4、序设计方法和组成部分。 2学习编制连接命令文件，并用来控制代码的连接。 3学会建立和改变map文件，以及利用它观察DSP内存使用情况的方法。 4熟悉使用软件仿真方式调试程序。 二实验原理 1 标准C语言程序 CCS支持使用标准C语言开发DSP应用程序。当使用标准C语言编制的程序时，其源 程序文件名的后缀应为.c(如：volume.c)。 CCS在编译标准C语言程序时，首先将其编译成相应汇编语言程序，再进一步编译成目 标DSP的可执行代码。最后生成的是coff格式的可下载到DSP中运行的文件，其文件名后 缀为.out。 由于使用C语言编制程序，其中调用的标准C的库函数由专门的库提供，在编译连接时

5、 编译系统还负责构建C运行环境。所以用户工程中需要注明使用C的支持库。 2 命令文件的作用 命令文件(文件名后缀为cmd)为链接程序提供程序和数据在具体DSP硬件中的位置分配 信息。通过编制命令文件，我们可以将某些特定的数据或程序按照我们的意图放置在DSP 所管理的内存中。命令文件也为链接程序提供了DSP外扩存储器的描述。在程序中使用CMD 文件描述硬件存储区，可以只说明使用部分，但只要是说明的，必须和硬件匹配，也就是只 要说明的存储区必须是存在的和可用的。 3 内存映射(map)文件的作用 一般地，我们设计、开发的DSP程序在调试好后，要固化到系统的ROM中。为了更 精确地使用ROM空间，我

6、们就需要知道程序的大小和位置，通过建立目标程序的map文件可以了解DSP代码的确切信息。当需要更改程序和数据的大小和位置时，就要适当修改cmd文件和源程序，再重新生成map文件来观察结果。另外，通过观察map文件，可以掌握DSP存储器的使用和利用情况，以便进行存储器方面的优化工作。4程序设计要求程序框图（图2-1）：三实验设备 PC兼容机一台，操作系统为Windows2000(或Windows98，WindowsXP，以下默认为Windows2000)，安装Code Composer Studio 2.0软件。四实验内容与步骤1实验准备 设置软件仿真模式，参看：本书第一部分、四、1。2建立新的

7、工程文件 (1)启动 Code Composer Studio 2.21。 (2)进行以下设置3编辑输入源程序 (1)C语言程序 -先新建源程序窗口： -输入源程序：int x,y,z;main()x=1; y=2;while ( 1 )z=x+y;-保存源程序为CProgram.c：(2)连接命令文件-如同第(1)步操作，建立空的源程序窗口。-输入连接命令文件内容：-lrts55x.libMEMORYDARAM:O=0x100,l=0x7f00DARAM2:O=0x8000,l=0x8000SECTIONS .text:DARAM .bss:DARAM .stack:DARAM .cinit

8、:DARAM -如同第(1)步操作，将文件存为：C:ICETEK-F2812-A-EDUlabDSP281x_examplesLab0102-CProgram CProgram.cmd(3)将上述编译的源程序加入工程 CProgram.pjt。5编译源文件、下载可执行程序(1)单击菜单“Project”、“Rebuild All”。(2)执行 FileLoad Program，在随后打开的对话框中选择刚刚建立的C:ICETEK-F2812-EDULabLab0102-CProgramdebugCProgram.out 文件。完成后，系统自动打开一个反汇编窗口“Disassembly”，并在其中

9、指示程序的入口地址为“_c_int00”。6打开观察窗口开启 CPU 寄存器观察窗口：单击菜单 View-Registers-Core。7观察程序运行结果这时，在“Disassembly”代表程序运行位置的绿色箭头指向程序的入口地址，程序将从此开始执行。(1)选择菜单中 Debug-Go Main，CCS 自动打开 CProgram.c，程序会停在用户主程序入口 main 上，这从反汇编窗口和 CProgram.c 窗口中的指示箭头位置可以看出。(2)在内存观察窗口中观察变量的值：选择“View”菜单中“Memory”项，在“Memroy Window Options”窗口中的“Adress”

10、项中输入&x，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口中 x 的当前取值显示在第 1 个地址的后。(3)将变量 x、y、z 分别加入观察窗口：在源程序中双击变量名，再单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”。这时，这 3个变量还未作初始化。(4)单步运行 2 次，在观察窗中观察到变量 x、y 被赋值。变化的值被显示成红色。同时在“Memory”窗口中也能观察到 x 和 y 值的改变。(5)再单步运行，可观察到 z 的值被计算出来。双击观察窗口中变量 x、y 在“Value”栏中的取值并修改成其他取值，单步运行后观察结果。(6)双击观察窗口中变量 x、y 在“Value”栏

11、中的取值，并修改成 0；选择菜单Debug-Restart，返回程序起点。(7)重新单步运行程序8内存映像文件(1)选择菜单 Project-Build Options，启动“Build Options”工程设置对话框。(2)单击“Linker”属性页，在“Map Filename”项中观察生成的 map 文件名和路径。(3)单击“取消”退出。9对照观察 map 文件和 cmd 文件的内容(1)选择菜单 File-Open，将找到C:ICETEK-F2812-A-EDUlabDSP281x_examplesLab0102-CProgram Debug 目录，将文件类型改为“Memory Map

12、 Files”，选择 CProgram.map 文件、打开。打开 CProgram.cmd 文件。(3)程序的入口地址：map 文件中“ENTRY POINT SYMBOL”中说明了程序入口地址(_c_int00)。 (4)内存使用情况：-map 文件中“MEMORY CONFIGURATION”标明了程序占用 RAM 的使用情况，共占用 aaH 个存储单元。-观察 map 文件中的“SECTION ALLOCATION MAP”段，可以看出 CProgram.obj 的入口地址为 0x3e801e，这也是 main 函数的入口地址。-用户堆栈段从 400H 开始，程序运行到 main 函数中

13、后，变量 x、y、z 均开设在栈中。-还能看出程序运行都需要调用 rts2800.lib 中的哪些模块。10改变内存分配修改 cmd 文件中的PAGE 0 : PROG(R) : origin = 0x3E8000, length = 0x10000 改为PAGE 0 : PROG(R) : origin = 0x3E9000, length = 0x10000 重新编译工程，观察 map 文件中有何变化。11退出 CCS 实验三、异步串口通信实验课程: DSP实验 实验题目: 异步串口通信 实验日期: 2013年 12 月 12 日 姓名： 学号： 一、实验目的1、熟悉2812 内部具有两个

14、相同的 SCI 模块，SCIA 和 SCIB。2、通过学习串口通讯实验，理解DSP的传口与PC之间是怎样进行交互的。5、学会C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。二、实验要求1、做到独立建立CCS开发环境2、以使用DSP内部的事件管理器为例，学会编译程序调试、仿真、下载程序；三、实验设备计算机，串行通信数据线、DSP2812实验箱（包括USB仿真器+2812系统板+相关连线及电源）。四、实验原理、方法1、SCI模块2812 内部具有两个相同的 SCI 模块，SCIA 和 SCIB，每一个 SCI 模块都各有一个接收器和发送器。SCI的接收器和发送器各具有一个16 级深度的FIFO（

15、First in fist out 先入先出）队列，它们还都有自己独立的使能位和中断位，可以在半双工通信中进行独立的操作，或者在全双工通信中同时进行操作。根据信息的传送方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工三种，其各自的定义如下图所示。图1 串行通信的三种方式首先，我们从图2可以看到，SCI 模块具有两个引脚，SCITXDA和 SCIRXDA，分别实现发送数据和接收数据的功能，这两个引脚对应于 GPIOF 模块的第 4 和第 5 位，在编程初始化的时候，需要将 GPIOFMUX 寄存器的第 4和第 5位置为1，才能使得这两个引脚具有发送和接收的功能，否则就是普通的I/O 引脚。 外部晶振通

16、过 PLL 模块产生了 CPU 的系统时钟 SYSCLKOUT，然后 SYSCLKOUT 经过低速预定标器之后输出低速时钟LSPCLK供给SCI。要保证 SCI 的正常运行，系统控制模块下必须使能 SCI 的时钟，也就是在系统初始化函数中需要将外设时钟控制寄存器PCLKCR的SCIAENCLK位置1。 从图 2，我们可以清楚的看到 SCIA 可以产生两个中断，SCIRXINTA 和 SCITXINTA，即发送中断和接收中断。 图2 SCIA的CPU接口SCI模块的其他一些特点见下面的表格：2、SCI模块发送和接受数据的原理SCI模块的工作原理如图3所示，之所以 SCI能工作于全双工模式，是因为

17、它有独立的数据发送器和数据接收器，这样能够保证SCI既能够同时进行，也能够独立进行发送和接收的操作。 SCI 发送数据的过程如下：如图 3 右半部分所示，在FIFO 功能使能的情况下，首先，发送数据缓冲寄存器 SCITXBUF 从 TX FIFO中获取由CPU 加载的需要发送的数据，然后 SCITXBUF 将数据传输给发送移位寄存器 TXSHF，如果 SCI的发送功能使能，TXSHF则将接收到的数据逐位逐位的移到SCITXD引脚上。 SCI 接收数据的过程如下：如图 3 的左半部分所示，首先，接收移位寄存器 RXSHF 逐位逐位的接收来自于 SCIRXD 引脚的数据，如果 SCI 的接收功能使

18、能，RXSHF 将这些数据传输给接收缓冲寄存器 SCIRXBUF，CPU就能从 SCIRXBUF读取外部发送来的数据。当然，如果FIFO功能使能的话，SCIRXBUF会将数据加载到RX FIFO的队列中，CPU再从 FIFO的队列读取数据。3、SCI的数据格式在 SCI中，通信协议体现在SCI的数据格式上。通常将 SCI的数据格式称之为可编程的数据格式，原因就是可以通过 SCI 的通信控制寄存器 SCICCR 来进行设置，规定通信过程中所使用的数据格式。SCI 使用的是 NRZ的数据格式，NRZ数据格式包括了如下表所示的内容：序号内容11 个起始位218 个数据位31 个奇/偶/非极性位412

19、 个结束位5在地址位模式下，有1个用于区别数据或者地址的特殊位（仅用于多处理器通信）从上面的表中我们可以看到，真正的数据内容是18 位，1个字符的长度。我们通常将带有格式信息的每一个数据字符叫做一帧，在通信中常常是以帧为单位的。前面已经介绍过，SCI 有空闲线模式和地址位模式，而在平常使用的时候，我们一般都是两个处理器之间的通信，例如2812和 PC 机或者2812和 2812之间通信，这时候，我们更适合使用空闲线模式，而地址位模式一般用于多处理器之间的通信。在空闲线模式下，SCI发送或者接收一帧的数据格式如图4所示，其中 LSB是数据的最低位，MSB 是数据的最高位。具体的定义如图 4 所示

20、的这些数据格式的寄存器是通信控制寄存器 SCICCR，其内容如图 5 所示。使用 SCICCR 进行数据格式编程如表2所示。4、SCI的波特率前面我们知道了 SCI 在通信时采用的数据格式的问题，那么 SCI 是以什么样的速度去发送这些数据的呢？这个速度就是由波特率来决定的。所谓的波特率就是指每秒所能发送的位数。2812 的每个 SCI都具有两个 8 位的波特率寄存器，SCIHBAUD 和 SCILBAUD，通过编程，可以实现达到 64K 不同的速率。波特率的计算公式如下所示：其中 BRR=波特率选择寄存器中的值，从十进制转换成十六进制后，高8 位赋值给 SCIHBAUD，低 8位赋值给 SC

21、ILBAUD。 值得注意的是，式1 所示的波特率公式仅仅适用于1BRR65535，当BRR=0时，波特率如下：我们举例来进行说明。例如外部晶振位 30M，经过 PLL 之后 SYSCLKOUT 为 150MHz，然后，当低速预定标器LOSPCP的值为2的时候， SYSCLKOUT经过低速预定标器之后产生低速外设时钟LSPCLK为37.5MHz，也就是说 SCI 的时钟为 37.5MHz。如果我们需要 SCI 的波特率为 19200，则将 LSPCLK 和波特率的数值代入式 1，便可得到：BRR=243.14，由于寄存器都是正整数，所以省略掉小数后可以得到 BRR=243。将 243 转换成16

22、 进制是0xF3，因此 SCIHBAUD的值为0，SCIHBAUD的值为0XF3。由于省略了小数，将会产生0.06%的误差。当 LSPCLK 为37.5M时，对于 SCI常见的波特率，其寄存器的值如下表所示：在进行通信的时候，双方都必须以相同的数据格式和波特率进行通信，否则通信会失败。例如 2812和 PC 机上的串口调试软件进行通信时，2812 采用了什么样的数据格式和波特率，那么串口调试软件也需要设定成相同的数据格式和波特率，反之也一样，这是 SCI 通信不成功最简单，然而大家常常会忽略的问题。5、实验要求： 编写程序，打开串口调试工具,波特率设置在19200,数据位8,停止位1,其他无,

23、然后输入一串数据,发送给DSP,DSP也将收到的数据原样回发给上位机.五、实验内容1实验准备(1)连接USB-UART数据线，USB端接计算机的USB,串行数据口接DSP的串口。(2)当计算机发现新设备时，安装USB驱动CH341SER；(3)打开计算机的设备管理器，查看端口，记下USB-SERIAL CH340(COM?)，串口号COM后面的数字；(4)设置串口调试助手的通讯设置，和DSP程序中设置的要一致。2、按上次实验的方法连接实验设备；打开DSP电路板电源；3启动CCS2.2选择菜单DebugReset CPU；4打开工程文件；5、编写主程序main.c；6编译程序；7、运行程序，观察

24、结果。通过CCS中FileLoad Program 装载Debug文件夹中的.out文件；Debug-GO Main；Debug-RUN（快捷键 F5）全速运行；8退出CCS。六、预习要求1了解DSP串行通信的原理。2波特率的计算及配置。七、思考：写出本实验中所设置的预定标系数，并写出计算波特率的过程。附程序：#include DSP28_Device.hunsigned int Sci_VarRx100;unsigned int i,j;unsigned int Send_Flag;void main(void)InitSysCtrl(); /初始化系统DINT; /关中断IER = 0x0

25、000;IFR = 0x0000;InitPieCtrl(); /初始化PIE中断InitPieVectTable(); /初始化PIE中断矢量表 InitSci(); /初始化SCIA寄存器 for(i = 0; i 100; i+) Sci_VarRxi = 0; i = 0; j = 0; Send_Flag = 0; #if SCIA_INT /*设置中断服务程序入口地址*/EALLOW;/ This is needed to write to EALLOW protected registersPieVectTable.TXAINT = &SCITXINTA_ISR;PieVectT

26、able.RXAINT = &SCIRXINTA_ISR;EDIS; / This is needed to disable write to EALLOW protected registers/*开中断*/IER |= M_INT9;#endifEINT; / Enable Global interrupt INTMERTM;/ Enable Global realtime interrupt DBGM for(;)if(SciaTx_Ready() = 1) & (Send_Flag = 1)SciaRegs.SCITXBUF = Sci_VarRxi;Send_Flag = 0;i+;

27、if(i = j)i = 0;j = 0;#if !SCIA_INTif(SciaRx_Ready() = 1)Sci_VarRxj = SciaRegs.SCIRXBUF.all;Send_Flag = 1;j+;if(j = 100)j = 0;#endif 实验四、A/D及D/A转换实验课程: DSP实验 实验题目: A/D及D/A转换 实验日期: 2013年 12 月 19 日 姓名： 学号： 2 一、 实验目的1通过实验熟悉F28335A的定时器；2掌握F28335A片内AD的控制方法；3了解数模转换的基本操作； 4了解ICETEKF28335-A评估板扩展数模转换方式；5掌握数模转

28、换程序设计方法。二、 实验设备计算机，示波器，ICETEK-F28335-A实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEKF28335-A系统板+相关连线及电源）。三、 实验程序#include DSP2833x_Device.h / DSP2833x Headerfile Include File#include DSP2833x_Examples.h / DSP2833x Examples Include File/ Determine when the shift to right justify the data takes place/ Only one of these should

29、be defined as 1./ The other two should be defined as 0.#define POST_SHIFT 0 / Shift results after the entire sample table is full#define INLINE_SHIFT 1 / Shift results as the data is taken from the results regsiter#define NO_SHIFT 0 / Do not shift the results/ ADC start parameters#if (CPU_FRQ_150MHZ

30、) / 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 0x0 / ADC module clock = HSPCLK/1= 25.5MHz/(1) = 25.0 MHz#

31、define ADC_SHCLK 0x1 / S/H width in ADC module periods = 2 ADC cycle#define AVG 1000 / Average sample limit#define ZOFFSET 0x00 / Average Zero offset#define BUF_SIZE 1024 / Sample buffer size/ Global variable for this exampleUint16 SampleTableBUF_SIZE;Uint16 SampleTable1BUF_SIZE;Uint16 AD064;main()

32、Uint16 i; Uint16 j,k; Uint16 array_index; Uint16 array_index1;/ Step 1. Initialize System Control:/ PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks/ This example function is found in the DSP2833x_SysCtrl.c file. InitSysCtrl();/ Specific clock setting for this example: EALLOW; SysCtrlRegs.HISPCP.all = ADC_MO

33、DCLK;/ HSPCLK = SYSCLKOUT/ADC_MODCLK EDIS;/ Step 2. Initialize GPIO:/ This example function is found in the DSP2833x_Gpio.c file and/ illustrates how to set the GPIO to its default state./ InitGpio(); / Skipped for this example/ Enable the pin GPIO34 as output EALLOW; GpioCtrlRegs.GPBMUX1.bit.GPIO34

34、 = 0; / GPIO pin GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO34 = 1; / Output pin EDIS;/ 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/ are cleared.

35、/ 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 table, even if

36、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();/ Step 4. Initialize all the Device Peripherals:/ This function is found in DSP2833x_InitPeriph

37、erals.c/ InitPeripherals(); / Not required for this example InitAdc(); / For this example, init the ADC/ Specific ADC setup for this example: AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK; / Sequential mode: Sample rate = 1/(2+ACQ_PS)*ADC clock in ns / = 1/(3*40ns) =8.3MHz (for 150 MHz SYSCLKOUT) / = 1/(3*

38、80ns) =4.17MHz (for 100 MHz SYSCLKOUT) / If Simultaneous mode enabled: Sample rate = 1/(3+ACQ_PS)*ADC clock in ns AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS; AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; / 1 Cascaded mode AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01 = 0x1; AdcRegs.ADCTRL1

39、.bit.CONT_RUN = 1; / Setup continuous run AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_OVRD = 1; / Enable Sequencer override feature AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.all = 0x10; / Initialize all ADC channel selects to A0 AdcRegs.ADCCHSELSEQ2.all = 0x0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.all = 0x0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ4.all = 0x0; AdcRegs.ADCMAXCO

40、NV.bit.MAX_CONV1 = 0x1; / convert and store in 8 results registers/ Step 5. User specific code, enable interrupts:/ Clear SampleTable for (i=0; iBUF_SIZE; i+) SampleTablei = 0; SampleTable1i = 0; for(i=0;i64;i+) AD0i=0;/ Start SEQ1 AdcRegs.ADCTRL2.all = 0x2000; for(;) array_index = 0; array_index1 =

41、 0; for (i=0; i4); SampleTable1array_index1+= ( (AdcRegs.ADCRESULT1)4); for(j=0;j100;j+) k+; for (i=0; i4); SampleTable1i = (SampleTable1i) 4); GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO34 = 1; / Break point 四、实验结果 实验五、PID算法控制实验实验课程: DSP实验 实验题目: PID算法控制实验 实验日期: 2013年 12 月 19 日 姓名： 学号： 一实验目的1掌握PID算法的原理和方法；2熟悉PID算法的特性；离散化公式：注：各符号含义如下u(t); 控制器的输出值。e(t); 控制器输入与设定值之间的误差。Kp; 比例系数。Ti; 积分时间常数。Td; 微分时间常数。T; 调节周期。对于增量式