哈工大DSP課程報(bào)告

1、哈工大DSP課程報(bào)告日期:2015年秋季學(xué)期DSP原理及應(yīng)用課程課程設(shè)計(jì)報(bào)告院系:航天工程與力學(xué)系班號:學(xué)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(jié)合學(xué)習(xí)過的DSP基本知識，試論述如果采用 DSP為核心器件 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，需要考慮哪些性能指標(biāo)、遵循哪些設(shè)計(jì)原則？一、運(yùn)算速度：首先我們要確定數(shù)字信號處理的算法， 算法確定 以后其運(yùn)算量和完成時(shí)間也就大體確定了， 根據(jù)運(yùn)算量及其時(shí)間要求 就可以估算DSP芯片運(yùn)算速度的下限。在選擇 DSP芯片時(shí)，各個(gè)芯片運(yùn)算速度的衡量標(biāo)準(zhǔn)主要有:1、MI PS(Millio ns of In structio ns Per S

2、eco nd)，百萬條指令 / 秒，一 般DSP為20100MI PS，使用超長指令字的TMS320B2XX 為2400MIPS。必須指出的是這是定點(diǎn)DSP芯片運(yùn)算速度的衡量指標(biāo), 應(yīng)注意的是，廠家提供的該指標(biāo)一般是指峰值指標(biāo)，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)留有一定的裕量。2、MOP S(Millio ns of Op erati ons P er Seco nd),每秒執(zhí)行百萬操作。這個(gè)指標(biāo)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(jì)算、DMA訪問數(shù)據(jù)傳輸、I/O操作等。一般說MOPS越 高意味著乘積-累加和運(yùn)算速度越快。MOPS可以對DSP芯片的性能 進(jìn)行綜合描述。3、MFL OP

3、S ( Millio n Floati ng Point Op erati ons Per Seco nd)，百萬次浮點(diǎn)操作/秒，這是衡量浮點(diǎn)DSP芯片的重要指標(biāo)。例如TMS320C31 在主頻為 40MHz 時(shí)，處理能力為40MFLOPS, TMS320C6701在指令周期為6ns時(shí)，單精度運(yùn)算可達(dá) 1GFLOPS。浮點(diǎn)操作包括浮點(diǎn)乘法、加法、減法、存儲等操作。應(yīng)注意的是，廠家提供的該指標(biāo)一般是指峰值指標(biāo)，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)注意留有一定的裕量。4、MBP S(Millio n Bit Per Seco nd)，它是對總線和 I/O 口數(shù)據(jù)吞吐率的度量，也就是某個(gè)總線或I/O的帶寬。例如對T

4、MS320C6XXX、200MHz時(shí)鐘、32bit總線時(shí)，總線數(shù)據(jù)吞吐率則為800Mbyte/s或 6400MB PS。5、指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)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 12.5nso MAC時(shí)間，執(zhí)行一次乘法和加法運(yùn)算所花費(fèi)的時(shí)間：大多數(shù)DSP芯片可以在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次 MAC運(yùn)算。6、FFT/FIR執(zhí)行時(shí)間，運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT或N點(diǎn)FIR程序的運(yùn)算時(shí)間。由于FFT運(yùn)算/FIR運(yùn)算是數(shù)字信號處理的一個(gè)典型算法， 因此，該指標(biāo)可以作為衡量芯片性能的綜合指標(biāo)。二、運(yùn)算精度：一般情況下，浮點(diǎn)DSP芯片的

5、運(yùn)算精度要高于定點(diǎn)DSP芯片的運(yùn)算精度，但是功耗和價(jià)格也隨之上升。三、字長的選擇：一般浮點(diǎn) DSP芯片都用32位的數(shù)據(jù)字，大多數(shù)定點(diǎn)DSP芯片是16位數(shù)據(jù)字。四、存儲器等片內(nèi)硬件資源安排：包括存儲器的大小，片內(nèi)存儲 器的數(shù)量，總線尋址空間等。五、開發(fā)調(diào)試工具：完善、方便的的開發(fā)工具和相關(guān)支持軟件是 開發(fā)大型、復(fù)雜DSP系統(tǒng)的必備條件，對縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期有很 重要的作用。六、功耗與電源管理：一般來說個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品、便攜設(shè)備和戶外 設(shè)備等對功耗有特殊要求，因此這也是一個(gè)該考慮的問題。七、價(jià)格及廠家的售后服務(wù)因素：價(jià)格包括 DSP芯片的價(jià)格和開發(fā)工具的價(jià)格。八、其他因素：包括 DSP芯片的封裝形式、

6、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(shí)器進(jìn)行10000次計(jì)數(shù)，寫出定時(shí)器 的設(shè)置程序代碼。void ConfigCpuTimer(struct CPUTIMER_V ARS *Timer, float Freq, float Period)Ui nt32 tem p;/定時(shí)器計(jì)數(shù)值Timer->C PUFre qInMHz = Freq; Timer- >P eriodI nUSec = Period; temp 二(lo ng) (Freq * P eriod); Timer->RegsAddr- >P RD.all = temp;Tim

7、er->RegsAddr->T PR.all = 0;Timer->RegsAddr->T PRH.all = 0;Timer->RegsAddr->TCR.bit .POL = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TOG = 0; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.FRCEN = 0; Timer->RegsAddr->TCR.

8、bit. PWIDTH = 7; Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 1; Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1; Timer->I nterru ptCou nt = 0;Co nfigC puTimer(&Cp uTimer0,150,10000);題目三：如果采用DSP處理器的GPIO端口點(diǎn)亮小燈，試畫出基本的電 路原理圖。GPIOVDD33V當(dāng)GPIO端為低電平時(shí)，小燈被點(diǎn)亮。題目四：設(shè)計(jì)DSP處理器SCI串口同

9、計(jì)算機(jī)通信，采用中斷方式收發(fā)數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shí)器0中斷觸發(fā) 第一次傳輸，試給出相關(guān)程序代碼。#inelude "DSP281x Device.h"/使用的函數(shù)原型聲明void Gp io_select(void);void In itSystem(void);void SCInit(void);in terr upt void epu _timer

10、O_isr(void); in terru pt void SCI_TX_isr(void);/全局變量char message="The F2812-UART is fine !n門; int index =0;/字符串指針void mai n(void) In itSystemO;/初始化DSP內(nèi)核寄存器Gp io_select（）;/配置GPIO復(fù)用功能寄存器調(diào)用外設(shè)中斷擴(kuò)展初始化單元/InitP ieCtrlO;InitP ieVectTableO;（代碼：DSP281x_PieVect.c ）/初始化 PIE vector向量表PIE-unit （代碼：DSP281x_Pi

11、eCtrl.c）重新映射PIE - Timer 0的中斷 EALLOW; /解除寄存器保護(hù)P ieVectTable.TINTO = &cp u_timerO_isr;EDIS; /使能寄存器保護(hù)In itC puTimersO;/ 配置 CPU-Timer 0 周期 50 ms:/ 150MHz CPU頻率，50000微秒中斷周期Con figC puTimer（&Cp uTimer0, 150, 50000）;/ 使能 PIE 內(nèi)的 TINT0 : Group 1 interrupt 7 P ieCtrIRegs. PIEIER1.bit.lNTx7 = 1;/使能CPU

12、INT1 （連接到CPU-Timer 0中斷） IER = 1;EALLOW; /解除寄存器保護(hù)PieVectTable.TXAINT = & SCI_TX_isr;EDIS;/使能寄存器保護(hù)/使能PIE內(nèi)的SCI_A_TX_INT中斷P ieCtrIRegs. PIEIER9.bit.lNTx2 = 1;/ 使能 CPU INT 9 IER |= 0x100;/全局中斷使能和更高優(yōu)先級的實(shí)時(shí)調(diào)試事件EINT; /全局中斷使能INTMERTM; /使能實(shí)時(shí)調(diào)試中斷 DBGMCpuTimerORegs.TCR.bit.TSS = 0; / 啟動定時(shí)器 0SCI_I nit(); whil

13、e(1)while(CpuTimer。nterruptCount < 60)/ 等待50ms * 60EALLOW;SysCtrIRegs.WDKE Y 二 0x55;SysCtrIRegs.WDKEY 二 0xAA; / 看門狗控制 EDIS;CpuTimer0.lnterruptCount = 0;/ 復(fù)位計(jì)數(shù)器in dex = 0;SciaRegs.SCITXBUF二 messagei ndex+;void Gp io_select(void) EALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x0;/ 所有 GPIO 端口配置為I/OGp ioMuxRegs.G

14、PBMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PDMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PFMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PFMUX.bit.SCIRXDA_G PIOF5 = 1; / 配置SCI-RXGp ioMuxRegs.G PFMUX.bit.SCITXDA_G PIOF4 = 1; / 配置SCI-TXGp ioMuxRegs.G PEMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PGMUX.all = 0x0;GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0x0; / GPIO PORT配置為輸入Gp

15、 ioMuxRegs.G PBDIR.all = 0x0; Gp ioMuxRegs.G PDDIR.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PEDIR.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PFDIR.all = 0x00FF;Gp ioMuxRegs.G PGDIR.all = 0x0;GpioMuxRegs.GPAQUAL.all = 0x0;/ 設(shè)置所有 GPIO輸入的量化值等于0Gp ioMuxRegs.G PBQUAL.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PDQUAL.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PEQUAL.all = 0

16、x0;EDIS;void In itSystem(void)EALLOW;SysCtrIRegs.WDCR二 0x00AF;/ 配置看門狗/ 0x00E8禁止看門狗，預(yù)定標(biāo)系數(shù) Prescaler = 1/ OxOOAF 不禁止看門狗，預(yù)定標(biāo)系數(shù)Prescaler = 64/SysCtrlRegs.SCSR = 0;SysCtrlRegs. PLLCR.bit.DIV = 10;倍頻系數(shù)為5看門狗產(chǎn)生復(fù)位/配置處理器鎖相環(huán)，頻系數(shù):SysCtrIRegs.HIS PCPall = 0x1;2/配置高速外設(shè)時(shí)鐘分頻系數(shù):SysCtrlRegs.LOS PCP. all = 0x2;4/配置低速外

17、設(shè)時(shí)鐘分/使用的外設(shè)時(shí)鐘時(shí)鐘設(shè)置： / 一般不使用的外設(shè)的時(shí)鐘禁止，SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.EVAENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.EVBENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; / 使能 SCI 模塊降低系統(tǒng)功耗的時(shí)鐘SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.MCBS PENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.S PIENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.ECANEN

18、CLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.ADCENCLK=0; EDIS;void SCI_I nit(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(xié)議SciaRegs.SCICTL1.all =0x0003;/ 使能 TX, RX,內(nèi)部SCICLK,禁止 RX ERR,SLEE P, TXWAKESciaRegs.SCIHBAUD = 0;/ 波特率：19200( LSPCLK =37.5MHz);SciaRegs.SCILBAUD = 0xf3;SciaRegs.SCI

19、CTL2.bit.TXINTENA = 1; / 使能 SCI 發(fā)送中斷SciaRegs.SCICTL1.all =0x0023;/ 使 SCI 退出復(fù)位in terru pt void cpu _timer0_isr(void)Cpu Timer。n terr up tCo un t+;/每個(gè)定時(shí)器中斷清除一次看門狗計(jì)數(shù)器/響應(yīng)中斷并允許系統(tǒng)接收更多的中斷P ieCtrIRegs .P lEACK.all = P IEACK_GROU P1;/II SCI_A發(fā)送中斷服務(wù)程序/發(fā)送字符串 message!二二=in terru pt void SCI_TX_isr(void)if (inde

20、x < 26) SciaRegs.SCITXBUF=messagei ndex+;/重新初始化PIE為下一次SCI-A TX準(zhǔn)備接收下一次中斷P ieCtrIRegs. PIEACK.all = 0x0100;響應(yīng)中斷題目五：采用查詢方式實(shí)現(xiàn)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(biāo)志位TXEMPTY觸發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)，軟件延時(shí)方法控制 間隔時(shí)間3秒，試給出相關(guān)程序代碼。#inelude "DSP281x Device.h"/使用的函數(shù)聲明 void Gpio _select(void); void In itSystem(void); void SCI_I

21、 nit(void);void mai n(void)字符指針定義/char message="The F2812-UART is fine !nr" int in dex =0;long i;In itSystemO;/初始化DSP內(nèi)核寄存器Gp io_select();/配置GPIO復(fù)用功能寄存器/ SCI接口初始化SCI_I nit();while(1)SciaRegs.SCITXBUF二messagei ndex+; while ( SciaRegs.SCICTL2.bit.TXE MPTY = 0);/狀態(tài)檢測模式：/狀態(tài)檢測，等待發(fā)送標(biāo)識為空：TXE MPTY

22、= 0EALLOW;SysCtrlRegs.WDKEY 二 0x55;/ 看門狗控制SysCtrlRegs.WDKE Y 二 0xAA;EDIS;if (in dex > 26)/軟件延時(shí)，近似2秒.in dex =0;for(i=0;i<15000000;i+)EALLOW;SysCtrlRegs.WDKEY 二 0x55;/ 看門狗控制SysCtrlRegs.WDKEY 二 0xAA;/ 看門狗控EDIS;void Gp io_select(void) EALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x0;/ 所有 GPIO 端口配置為I/OGp ioMuxR

23、egs.G PBMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PDMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PFMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PFMUX.bit.SCIRXDA_G PIOF5 = 1; / 配置SCI-RXGp ioMuxRegs.G PFMUX.bit.SCITXDA_G PIOF4 = 1; / 配置SCI-TXGp ioMuxRegs.G PEMUX.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PGMUX.all = 0x0;GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0x0; / GPIO PORT配

24、置為0x0; 0x0;0x0;0x0;輸入Gp ioMuxRegs.G PBDIR.allGp ioMuxRegs.G PDDIR.allGp ioMuxRegs.G PEDIR.allGp ioMuxRegs.G PFDIR.allGp ioMuxRegs.G PGDIR.all = 0x0;GpioMuxRegs.GPAQUAL.all = 0x0;/ 設(shè)置所有 GPIO輸入的量化值等于0Gp ioMuxRegs.G PBQUAL.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PDQUAL.all = 0x0;Gp ioMuxRegs.G PEQUAL.all = 0x0;EDIS;v

25、oid In itSystem(void)/配置看門狗0X00E8禁止看門狗，預(yù)定EALLOW;SysCtrIRegs.WDCR二 0x00AF;/標(biāo)系數(shù) Prescaler = 1/0x00AF 不禁止看門狗，預(yù)定標(biāo)系數(shù)Prescaler = 64/SysCtrIRegs.SCSR = 0;SysCtrIRegs. PLLCR.bit.DIV = 10;倍頻系數(shù)為5看門狗產(chǎn)生復(fù)位/配置處理器鎖相環(huán)，SysCtrlRegs.HIS PCPall = 0x1;頻系數(shù)：2/配置高速外設(shè)時(shí)鐘分SysCtrIRegs.LOSPCP.all = 0x2;/ 配置低速外設(shè)時(shí)鐘分頻系數(shù)：4/使用的外設(shè)時(shí)鐘時(shí)

26、鐘設(shè)置：/ 一般不使用的外設(shè)的時(shí)鐘禁止，降低系統(tǒng)功耗SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.EVAENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.EVBENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; / 使能 SCI 模塊 的時(shí)鐘SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.MCBS PENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.S PIENCLK=0;SysCtrlRegs. PCLKCR.bit.ECANENCLK=0;SysCtrl

27、Regs. PCLKCR.bit.ADCENCLK=0;EDIS;void SCInit(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(xié)議SciaRegs.SCICTL1.all =0x0003;/使能TX, RX,內(nèi)部SCICLK,/禁止RXERR,SLEE P, TXWAKESciaRegs.SCIHBAUD = 0; / 波特率：19200 (LSPCLK = 37.5MHz);SciaRegs.SCILBAUD = 0xf3;SciaRegs.SCICTL1.all =0x0023; / 使 SCI 退出復(fù)位題目六：應(yīng)用DSP處理器的SPI接口，以查詢方式實(shí)現(xiàn) 低電平點(diǎn)亮LED循環(huán)顯示16進(jìn)制字符“ 0F”功 能（LED定義如左圖所示），SPI配置為上升沿?zé)o延 時(shí)發(fā)送，數(shù)據(jù)長度為8位，波特率最小值，試設(shè)計(jì) 給出相關(guān)程序代碼。#in elude "DSP28Device.h"Uin t16 table15=0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF8 00,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,