哈工大DSP課程報告(共17頁)

1、2015年秋季學期DSP原理及應用課程課程設計報告院系： 航天工程與力學系 班號： 1218201_ 學號： 1122110326_ 姓名： 高小寧_ 2016年 1月 13日審閱教師： 考核成績：_ 題目一：結合學習過的DSP基本知識，試論述如果采用DSP為核心器件設計系統，需要考慮哪些性能指標、遵循哪些設計原則？1、 運算速度：首先我們要確定數字信號處理的算法，算法確定以后其運算量和完成時間也就大體確定了，根據運算量及其時間要求就可以估算DSP芯片運算速度的下限。在選擇DSP芯片時，各個芯片運算速度的衡量標準主要有：  1、MIPS(Millions of&#

2、160;Instructions Per Second)，百萬條指令/秒，一般DSP為20100MIPS，使用超長指令字的TMS320B2XX為2400MIPS。必須指出的是這是定點 DSP芯片運算速度的衡量指標，應注意的是，廠家提供的該指標一般是指峰值指標，因此，系統設計時應留有一定的裕量。  2、MOPS(Millions of Operations Per Second)，每秒執(zhí)行百萬操作。這個指標的問題是什么是一次操作，通常操作包括CPU操作外，還包括地址計算、DMA訪問數據傳輸、I/O操作等。一

3、般說MOPS越高意味著乘積-累加和運算速度越快。MOPS可以對DSP芯片的性能進行綜合描述。  3、MFLOPS（Million Floating Point Operations Per Second），百萬次浮點操作/秒，這是衡量浮點DSP芯片的重要指標。例如TMS320C31在主頻為40MHz時，處理能力為40MFLOPS， TMS320C6701在指令周期為6ns時，單精度運算可達1GFLOPS。浮點操作包括浮點乘法、加法、減法、存儲等操作。應注意的是，廠家提供的該指標一般是指峰值指標，因此，系統設計時應注

4、意留有一定的裕量。4、MBPS(Million Bit Per Second)，它是對總線和I/O口數據吞吐率的度量，也就是某個總線或I/O的帶寬。例如對TMS320C6XXX、200MHz時鐘、32bit總線時，總線數據吞吐率則為800Mbyte/s或6400MBPS。   5、指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的時間，通常以ns（納秒）為單位，如TMS320LC549-80在主頻為80MHz是的指令周期為12.5ns。MAC時間，執(zhí)行一次乘法和加法運算所花費的時間：大多數DSP芯片可以在一個指令周期內完成一次MAC運算。  6

5、、FFT/FIR執(zhí)行時間，運行一個N點FFT或N點FIR程序的運算時間。由于FFT運算/FIR運算是數字信號處理的一個典型算法，因此，該指標可以作為衡量芯片性能的綜合指標。二、運算精度：一般情況下，浮點DSP芯片的運算精度要高于定點DSP芯片的運算精度，但是功耗和價格也隨之上升。三、字長的選擇：一般浮點DSP芯片都用32位的數據字，大多數定點DSP芯片是16位數據字。四、存儲器等片內硬件資源安排：包括存儲器的大小，片內存儲器的數量，總線尋址空間等。五、開發(fā)調試工具：完善、方便的的開發(fā)工具和相關支持軟件是開發(fā)大型、復雜DSP系統的必備條件，對縮短產品的開發(fā)周期有很重要的作用。六、功耗與電源管理：

6、一般來說個人數字產品、便攜設備和戶外設備等對功耗有特殊要求，因此這也是一個該考慮的問題。七、價格及廠家的售后服務因素：價格包括DSP芯片的價格和開發(fā)工具的價格。八、其他因素：包括DSP芯片的封裝形式、環(huán)境要求、供貨周期、生命周期等。題目二：采用DSP處理器的CPU定時器進行10000次計數，寫出定時器的設置程序代碼。void ConfigCpuTimer(struct CPUTIMER_VARS *Timer, float Freq, float Period)Uint32 temp;/定時器計數值 Timer->CPUFreqInMHz = Freq; Timer->Period

7、InUSec = Period; temp = (long) (Freq * Period);Timer->RegsAddr->PRD.all = temp; Timer->RegsAddr->TPR.all = 0; Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.POL = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TOG = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1; Timer->RegsAddr-&g

8、t;TCR.bit.TRB = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.FRCEN = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.PWIDTH = 7; Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1; Timer->InterruptCount = 0;ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,10000);題目三：

9、如果采用DSP處理器的GPIO端口點亮小燈，試畫出基本的電路原理圖。當GPIO端為低電平時，小燈被點亮。題目四：設計DSP處理器SCI串口同計算機通信，采用中斷方式收發(fā)數據，間隔3秒發(fā)送一次字符"The TMS320F2812-UART is fine !"；要求SCI配置為波特率19200，數據長度8Bit，無極性，2位停止位；使用TX緩沖寄存器空觸發(fā)SCI-TX INT中斷，CPU定時器0中斷觸發(fā)第一次傳輸，試給出相關程序代碼。#include "DSP281x_Device.h"/ 使用的函數原型聲明void Gpio_select(void);v

10、oid InitSystem(void); void SCI_Init(void); interrupt void cpu_timer0_isr(void); interrupt void SCI_TX_isr(void); / 全局變量char message="The F2812-UART is fine !nr"int index =0;/ 字符串指針 void main(void) InitSystem();/ 初始化DSP內核寄存器 Gpio_select();/ 配置GPIO復用功能寄存器 InitPieCtrl();/ 調用外設中斷擴展初始化單元 PIE-un

11、it ( 代碼 : DSP281x_PieCtrl.c) InitPieVectTable(); / 初始化 PIE vector向量表 ( 代碼 : DSP281x_PieVect.c ) / 重新映射 PIE - Timer 0的中斷 EALLOW; / 解除寄存器保護 PieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr; EDIS; / 使能寄存器保護 InitCpuTimers();/ 配置 CPU-Timer 0 周期50 ms:/ 150MHz CPU 頻率, 50000 微秒中斷周期 ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, 15

12、0, 50000); / 使能PIE內的 TINT0 : Group 1 interrupt 7 PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1; / 使能 CPU INT1 （連接到CPU-Timer 0中斷） IER = 1; EALLOW;/ 解除寄存器保護 PieVectTable.TXAINT = &SCI_TX_isr; EDIS; / 使能寄存器保護 / 使能PIE內的 SCI_A_TX_INT中斷 PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx2 = 1; / 使能 CPU INT 9 IER |= 0x100; / 全局中斷使能和更高優(yōu)先

13、級的實時調試事件 EINT; / 全局中斷使能INTM ERTM; / 使能實時調試中斷DBGM CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0; / 啟動定時器0 SCI_Init(); while(1) while(CpuTimer0.InterruptCount < 60) / 等待50ms * 60 EALLOW; SysCtrlRegs.WDKEY = 0x55;SysCtrlRegs.WDKEY = 0xAA;/ 看門狗控制 EDIS; CpuTimer0.InterruptCount = 0; / 復位計數器 index = 0; SciaRegs.SCITXB

14、UF= messageindex+; void Gpio_select(void) EALLOW; GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x0;/ 所有 GPIO 端口配置為I/O GpioMuxRegs.GPBMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5 = 1; /配置 SCI-RX GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITXDA_GPIOF4 = 1; /配置 SCI-TX Gpio

15、MuxRegs.GPEMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPGMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0x0; / GPIO PORT 配置為輸入 GpioMuxRegs.GPBDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPEDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFDIR.all = 0x00FF; GpioMuxRegs.GPGDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPAQUAL.all = 0x0; / 設置所有 GPIO

16、輸入的量化值等于0 GpioMuxRegs.GPBQUAL.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDQUAL.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPEQUAL.all = 0x0; EDIS; void InitSystem(void) EALLOW; SysCtrlRegs.WDCR= 0x00AF;/ 配置看門狗 / 0x00E8 禁止看門狗，預定標系數Prescaler = 1 / 0x00AF 不禁止看門狗, 預定標系數Prescaler = 64 SysCtrlRegs.SCSR = 0; / 看門狗產生復位 SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV

17、 = 10;/ 配置處理器鎖相環(huán)，倍頻系數為5 SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x1; / 配置高速外設時鐘分頻系數： 2 SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x2; / 配置低速外設時鐘分頻系數： 4 / 使用的外設時鐘時鐘設置： / 一般不使用的外設的時鐘禁止，降低系統功耗 SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; / 使能SCI模塊的時鐘 SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.

18、SCIBENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=0; EDIS;void SCI_Init(void)SciaRegs.SCICCR.all =0x13; / 2bit 停止位 無循環(huán)模式 / 無極性， 字符長度：8 bits, / 異步模式， 空閑線協議SciaRegs.SCICTL1.all =0x0003; / 使能 TX, RX,

19、內部 SCICLK, / 禁止 RX ERR, SLEEP, TXWAKESciaRegs.SCIHBAUD = 0; / 波特率：19200（LSPCLK = 37.5MHz） ; SciaRegs.SCILBAUD = 0xf3;SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA = 1;/ 使能SCI發(fā)送中斷 SciaRegs.SCICTL1.all =0x0023; / 使SCI退出復位 interrupt void cpu_timer0_isr(void) CpuTimer0.InterruptCount+; / 每個定時器中斷清除一次看門狗計數器 / 響應中斷并允許系統接收

20、更多的中斷 PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; /=/ SCI_A 發(fā)送中斷服務程序/ 發(fā)送字符串 message /=interrupt void SCI_TX_isr(void)if (index < 26) SciaRegs.SCITXBUF=messageindex+;/ 重新初始化PIE為下一次 SCI-A TX準備接收下一次中斷 PieCtrlRegs.PIEACK.all = 0x0100; /響應中斷題目五：采用查詢方式實現題目四中功能，SCI配置要求相同，使用發(fā)送移位寄存器空標志位TXEMPTY觸發(fā)發(fā)送數據，軟件延時方法控制間

21、隔時間3秒，試給出相關程序代碼。#include "DSP281x_Device.h"/ 使用的函數聲明void Gpio_select(void);void InitSystem(void); void SCI_Init(void);void main(void) char message="The F2812-UART is fine !nr" int index =0;/ 字符指針定義 long i; InitSystem();/ 初始化DSP內核寄存器 Gpio_select();/ 配置GPIO復用功能寄存器 SCI_Init(); / SCI

22、接口初始化 while(1) SciaRegs.SCITXBUF=messageindex+; while ( SciaRegs.SCICTL2.bit.TXEMPTY = 0); /狀態(tài)檢測模式： /狀態(tài)檢測，等待發(fā)送標識為空：TXEMPTY = 0 EALLOW; SysCtrlRegs.WDKEY = 0x55;/ 看門狗控制 SysCtrlRegs.WDKEY = 0xAA; EDIS; if (index > 26) index =0; for(i=0;i<15000000;i+) / 軟件延時，近似2秒. EALLOW; SysCtrlRegs.WDKEY = 0x55

23、;/ 看門狗控制 SysCtrlRegs.WDKEY = 0xAA; / 看門狗控制 EDIS; void Gpio_select(void) EALLOW; GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x0;/ 所有 GPIO 端口配置為I/O GpioMuxRegs.GPBMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5 = 1; /配置 SCI-RX GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITX

24、DA_GPIOF4 = 1; /配置 SCI-TX GpioMuxRegs.GPEMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPGMUX.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0x0; / GPIO PORT 配置為輸入 GpioMuxRegs.GPBDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPEDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPFDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPGDIR.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPAQ

25、UAL.all = 0x0; / 設置所有 GPIO 輸入的量化值等于0 GpioMuxRegs.GPBQUAL.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPDQUAL.all = 0x0; GpioMuxRegs.GPEQUAL.all = 0x0; EDIS; void InitSystem(void) EALLOW; SysCtrlRegs.WDCR= 0x00AF;/ 配置看門狗 / 0x00E8 禁止看門狗，預定標系數Prescaler = 1 / 0x00AF 不禁止看門狗, 預定標系數Prescaler = 64 SysCtrlRegs.SCSR = 0; / 看門狗產生復

26、位 SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV = 10;/ 配置處理器鎖相環(huán)，倍頻系數為5 SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x1; / 配置高速外設時鐘分頻系數： 2 SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x2; / 配置低速外設時鐘分頻系數： 4 / 使用的外設時鐘時鐘設置： / 一般不使用的外設的時鐘禁止，降低系統功耗 SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; / 使能SCI模塊

27、的時鐘 SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=0; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=0; EDIS;void SCI_Init(void)SciaRegs.SCICCR.all =0x13; / 2bit 停止位 無循環(huán)模式 / 無極性， 字符長度：8 bits, / 異步模式， 空閑線協議SciaRegs.SCICTL1

28、.all =0x0003; / 使能 TX, RX, 內部 SCICLK, / 禁止 RX ERR, SLEEP, TXWAKESciaRegs.SCIHBAUD = 0; / 波特率：19200（LSPCLK = 37.5MHz） ; SciaRegs.SCILBAUD = 0xf3; SciaRegs.SCICTL1.all =0x0023;/ 使SCI退出復位 題目六：02134576應用DSP處理器的SPI接口，以查詢方式實現低電平點亮LED循環(huán)顯示16進制字符“0F”功能（LED定義如左圖所示），SPI配置為上升沿無延時發(fā)送，數據長度為8位，波特率最小值，試設計給出相關程序代碼。#include "DSP28_Device.h"Uint16 table15=0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF800,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,0x8e00; void spi_intial() /