DSP原理及應(yīng)用課程設(shè)計實驗報告

1、山東建筑大學(xué)實驗報告學(xué)院： 信息與電氣工程學(xué)院 班級：電信081 姓名： 學(xué)號： 課程： dsp原理及應(yīng)用 實驗日期：_年 月 日 成績： 實驗一 開發(fā)環(huán)境建立一、 實驗?zāi)康?1) 學(xué)會ccs軟件的安裝方法。(2) 熟悉ccs集成開發(fā)環(huán)境，掌握工程的生成方法。(3) 熟悉ccs常用菜單的使用。(4) 掌握ccs集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試方法。二、 實驗原理ccs是進行dsp開發(fā)的一個集成環(huán)境，它是在windows系統(tǒng)下工作的一個軟件，通過該軟件，我們可以進行dsp程序及系統(tǒng)的開發(fā)。ccs提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，是進行dsp開發(fā)的常用工具，它是在windows系統(tǒng)下工作的一個軟件，

2、通過該軟件，我們可以進行dsp程序的編輯及系統(tǒng)的開發(fā)。3. 實驗儀器和設(shè)備(1) 主機 1臺(2) 仿真器 1臺(3) 主機 1臺三、實驗內(nèi)容及步驟 3.1 ccs 安裝 雙擊code composer studio 圖標；按照光標與提示依次執(zhí)行，最后安裝完成后重啟計算機。3.2 seed-xds510plus 的驅(qū)動安裝 1、 將seed-xds510plus 仿真器的usb 插頭插入pc 機的usb 插槽中，啟動計算機后識別seed-xds510plus 硬件，識別后安裝其驅(qū)動程序。2 按照提示依次執(zhí)行，同時默認路徑為ccs 的安裝路徑。3 安裝完畢后打開控制面板查看系統(tǒng)中的設(shè)備管理器，出

3、現(xiàn)如下結(jié)果，證明硬件連接成功。 4 將仿真器jtag 插頭與實驗箱主控板seed-dec6713 的jtag 插頭j1 相連，打開實驗箱電源開關(guān)。觀察seed-dtk_mboard 單元的+5v、+3.3v、+15v、-15v 的電源指示燈以及seed-dec6713 的d2 與d4 的電源指示燈均亮。5 雙擊usb20rest.exe，如下圖。可以對仿真器進行復(fù)位： 3.3 驅(qū)動程序的配置 1 雙擊桌面上的setup ccs 2(6000)。“clear”原有的設(shè)備驅(qū)動程序配置。根據(jù)dsp 的型號選擇相應(yīng)的ti 原裝驅(qū)動程序，根據(jù)dsp 的型號選擇相應(yīng)的ti 驅(qū)動程序，本實驗箱采用seed-

4、dec6713，故選擇c671x xds510 emulator2 單擊 import a configuration file。 3 進入下圖所示界面，選擇c671x xds510 emulator 后，單擊import 后，點擊close 命令。 4 點中c671x xds510 emulator 驅(qū)動后，鼠標右鍵，在彈出的菜單中點擊properties5 在彈出的對話框中點擊，添加auto-generate board data file with extra configure 6 點擊 browse，彈出一對話框。7 在上一步操作中彈出的對話框中， 選中ccs 中drivers 目錄

5、下的seedxds510plus.cfg 文件，同時打開8 點擊圖標next9 i/o port 為0x240，點擊圖標next； 10 根據(jù)系統(tǒng)cpu 的個數(shù)選擇add single 的相應(yīng)次數(shù)，然后點擊next。這里只用1 個cpu11 點擊圖標finish12 關(guān)掉ccs setup，保存設(shè)置四、實驗總結(jié) 1通過本實驗熟悉了實驗開發(fā)環(huán)境 2掌握了調(diào)試工具的安裝與使用 實驗二 ccs使用 一、 實驗?zāi)康?(1) 熟悉ccs集成開發(fā)環(huán)境，掌握工程的生成方法。(2) 掌握ccs集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試方法。二、 實驗內(nèi)容及步驟(1) 查閱ccs發(fā)展歷史，給出ccs發(fā)展的版本和適用的芯片。code c

6、omposer studio 包含一整套用于開發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用的工具。它包含適用于每個 ti 器件系列的編譯器、源碼編輯器、項目構(gòu)建環(huán)境、調(diào)試器、描述器、仿真器以及多種其它功能。ccs ide 提供了單個用戶界面，可幫助您完成應(yīng)用開發(fā)流程的每個步驟。借助于精密的高效工具，用戶能夠利用熟悉的工具和界面快速上手并將功能添加至他們的應(yīng)用。 版本 4 之前的 ccs 均基于 eclipse 開放源碼軟件框架。eclipse 軟件框架可用于多種不同的應(yīng)用，但是它最初被開發(fā)為開放框架以用于創(chuàng)建開發(fā)工具。我們之所以選擇讓 ccs 基于 eclipse ，是因為它為構(gòu)建軟件開發(fā)環(huán)境提供了出色的軟件框架，并且

7、正成為眾多嵌入式軟件供應(yīng)商采用的標準框架。ccs 將 eclipse 軟件框架的優(yōu)點和德州儀器 (ti) 先進的嵌入式調(diào)試功能相結(jié)合，為嵌入式開發(fā)人員提供了一個引人注目、功能豐富的開發(fā)環(huán)境。ccs 有 2 個版本：白金版和微處理器版。各版本支持的處理器不同。 支持的內(nèi)核 白金版：tms320c6000、tms320c5000、tms320c2800、tms470、tms570、arm 7、arm9、arm 11、arm cortex m3（不包含 stellaris cortex m3）、arm cortex r4、arm cortex a8 和 msp430 處理器版：tms320c2800

8、 和 msp430 ccs 白金版和微處理器版都使用以下各項： 主機：pc 操作系統(tǒng)：microsoft windows vista 和 xp(2) 使用ccs時，經(jīng)常遇到下述擴展名文件，說明分別是什么文件。 project. mak ：即make文件，vc4及以前版本使用的工程文件，用來指定如何建立一個工程，vc6把mak文件轉(zhuǎn)換成dsp文件來處理。 program. c ：定義的變量、數(shù)組、函數(shù)的聲明 program. asm ：oracle管理文件(omf) filename. h ：h c程序頭文件 filename. lib ：lib 庫文件 project. cmd ：cmd wi

9、ndows nt，os/2的命令文件；dos cd/m命令文件；dbase程序文件 program. obj ：obj 對象文件 program. out： c語言輸出文件 project. wks ：wks lotus 1-2-3電子表格；microsoft works文檔保存配置文件時產(chǎn)生的文件： programcfgcmd 連接器命令文件 programcfgh54 頭文件 programcfgs54 匯編源文件dsp源文件的建立；(3) 學(xué)習(xí)集成開發(fā)環(huán)境ccs2.20，解決以下問題。 ccs項目的創(chuàng)建。包括創(chuàng)建、打開和關(guān)閉項目；在項目中添加和刪除文件；設(shè)置編譯選項。 程序調(diào)試的基本操作

10、。包括復(fù)位，執(zhí)行，單步執(zhí)行，內(nèi)存寄存器與變量的查看，圖形顯示等。 學(xué)習(xí)斷點和探測點。2. 思考題 ccs 的創(chuàng)建 ccs 的調(diào)試及開發(fā) 斷點設(shè)置:多種step方法: single step(step into); step over; step out; run to cursor運行到斷點處自動更新窗口觀察和編輯變量、寄存器和存儲器調(diào)用堆棧（call stack）利用探點(probe point)流入流出(stream in and out)存儲器數(shù)據(jù)(2)ccs發(fā)展的各種版本中，適合c6000的有哪些版本？ccs發(fā)展的各種版本中，適合c6000的有c62x,c64x,c67x。 (3) 說

11、明ccs中斷點和探測點的異同。 探針與斷點的相同之處是它們都可以停止程序的運行 不同點：探針只是暫時中斷程序的運行，當(dāng)程序執(zhí)行到探點時會自動更新與之相連接的窗 口， 然后自動繼續(xù)運行程序。斷點中斷程序后，將更新所有打開的窗口，且只能通過人工干預(yù)的方法恢復(fù)程序繼續(xù)運行。探針運行時，文件能夠自動完成從pc機和目標處理器之間的輸入、 輸出，而斷點沒有此功能。實驗三 fft與濾波器程序 一、實驗?zāi)康?1) 學(xué)習(xí)用fft對連續(xù)信號和時域信號進行頻譜分析的方法。(2) 掌握ccs集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試方法。 二、 實驗背景知識 傅里葉變換是一種將信號從時域到頻域的變換形式，是聲學(xué)、語音、電信和信號處理等領(lǐng)域中

12、的一種重要分析工具。離散傅立葉變換(dft)是連續(xù)傅立葉變換在離散系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式，由于dft的計算量很大，因此在很長時間內(nèi)其應(yīng)用受到很大的限制?？焖俑盗⑷~變換(fft)是離散傅立葉變換的一種高效運算方法。fft使dft的運算大大簡化，運算時間一般可以縮短一至兩個數(shù)量級，fft的出現(xiàn)大大提高了dft的運算速度，從而使dft在實際應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，fft作為一個非常重要的工具經(jīng)常使用，它甚至成為dsp運算能力的一個考核因素。 對于有限長離散數(shù)字信號，其離散譜可以由離散付氏變換(dft)求得。dft的定義為：三、 實驗內(nèi)容及步驟(1) 復(fù)習(xí)dft算法原理、fft的算法原理

13、以及設(shè)計fir、iir數(shù)字濾波器的原理和方法。(2) 運行程序，分析fft.c 、fftfunction.c和filter.c文件的程序功能。(3) 學(xué)習(xí)csl，解決以下問題： 什么是csl？答：1,用于配置、控制和管理dsp片上外設(shè) 2,已為c6000和c5000系列dsp設(shè)計了各自的csl庫 3,csl庫函數(shù)大多數(shù)是用c語言編寫的，并已對代碼的大小和速度進行了優(yōu)化 4,csl庫是可裁剪的：即只有被使用的csl模塊才會包含進應(yīng)用程序中 5,csl庫是可擴展的：每個片上外設(shè)的api相互獨立，增加新的api，對其他片上外設(shè)沒有影響 實驗程序中csl_init()函數(shù)的作用是什么？答：csl_in

14、it()； /初始化芯片函數(shù)庫 4. 思考題(1) 結(jié)合dsp內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析說明使用dsp進行fft運算的優(yōu)點。 答：dsp器件具有較高的集成度。dsp具有更快的cpu，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和fifo緩沖器。提供高速、同步串口和標準異步串口。有的片內(nèi)集成了a/d和采樣/保持電路，可提供pwm輸出。dsp器件采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強的多級流水線，使dsp器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。dsp器件比16位單片機單指令執(zhí)行時間快810倍，完成一次乘加運算快1630倍。dsp器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了fft

15、快速傅里葉變換和濾波器的運算速度。此外，dsp器件提供jtag接口，具有更先進的開發(fā)手段，批量生產(chǎn)測試更方便，開發(fā)工具可實現(xiàn)全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。軟件配有匯編/鏈接c編譯器、c源碼調(diào)試器。 fft算法的基本原理是把長序列的dft逐次分解為較短序列的dft.按照抽取方式的不同可分為dit-fft(按時間抽取)和dif-fft(按頻率抽取)算法.按照蝶形運算的構(gòu)成不同可分為基2、基4、基8以及任意因子(2n,n為大于1的整數(shù)),基2、基4算法較為常iir與fir數(shù)字濾波器相比較，各自的優(yōu)缺點 答:iir和fir數(shù)字濾波器的比較iir和fir數(shù)字濾波器的比較iir dffir df（1

16、）相位一般是非線性的（1）相位可以做到嚴格線性（2）不一定穩(wěn)定（2）一定是穩(wěn)定的（3）不能用fft作快速卷積（3）信號通過系統(tǒng)可采用快速卷積（4）一定是遞歸結(jié)構(gòu)（4）主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，也可含遞歸環(huán)節(jié)（5）對頻率分量的選擇性好（零極點可同時起作用）（5）選擇性差（6）相同性能下階次較低（6）相同性能下階次高（7）有噪聲反饋，噪聲大（7）噪聲?。?）運算誤差大，有可能出現(xiàn)極限環(huán)振蕩（8）運算誤差小，不會出現(xiàn)極限環(huán)振蕩（9）設(shè)計有封閉形式的公式，一次完成（9）沒有封閉形式的設(shè)計公式，須靠經(jīng)驗與反復(fù)調(diào)試（10）對計算手段的要求較低（10）一般需用計算機計算（11）主要用于設(shè)計分段常數(shù)的標準低通、高通、

17、帶通、帶阻和全通濾波器（11）還可設(shè)計正交變換器、微分器、線性預(yù)測器、回波抵消器、均衡器、線性調(diào)頻器等各種網(wǎng)絡(luò)，適用范圍廣 其中，fir濾波器的最大好處是穩(wěn)定、線性相位和廣泛的適用范圍，而它的最大缺點是階數(shù)高，從而帶來時延大、存儲單元多等問題。例如用頻率抽樣法設(shè)計阻帶衰耗為20db的fir df需33階，用雙線性法設(shè)計同樣指標的切比雪夫iir df僅需45階。因此，在一些對時延有嚴格限制的場合就不得不考慮用iir濾波器。語音信號對相位的非線性不很敏感。數(shù)據(jù)和圖象信號則往往對濾波器提出線性相位的要求，這就是為什么fir用得越來越廣的原因?？傊?，iir和fir各有特點，在應(yīng)用時要根據(jù)各方面的指標，

18、綜合考慮加以選擇實驗四 定時器實驗一、 實驗?zāi)康模?1) 了解dsp程序的構(gòu)成。(2) 了解dsp程序的各段的定義。(3) 熟悉如何編寫中斷服務(wù)程序。(4) 了解串行通信的過程。(5) 掌握長時間間隔的定時器的處理。(6) 掌握片內(nèi)外設(shè)的設(shè)置方法。二. 實驗原理定時器有兩種時鐘信號模式，可以用內(nèi)部和外部時鐘源作為時鐘計數(shù)。實驗箱中配置有兩個定時器，timer0和timer1，本實驗使用定時器timer1。三. 實驗儀器和設(shè)備(1) dsp實驗箱 1臺(2) 仿真器 1臺(3) 主機 1臺四、實驗內(nèi)容與步驟 1. 打開ccs，進入ccs 的操作環(huán)境。2. 裝入uart.pjt 工程文件， 添加d

19、ec6713.gel 文件。3. 裝載uart.out 文件，進行調(diào)試。4. 使用gel 菜單下的seed-dec6713 uart channel select 選擇相應(yīng)的串口； 5 打開dec6713_uart.c 程序，在第83 行“uart_rset(uartb_handle,uart_thr, revbuffer_bscountb);”和第138 行“revbuffer_brcountb=uart_receive_single(uartb_handle);”處設(shè)置斷點。6. 運行程序，程序不會停到任何斷點，處于等待外部中斷狀態(tài)。打開串口調(diào)試器.exe，按下圖設(shè)置串口，在發(fā)送區(qū)輸入要發(fā)

20、送的單個字符，點擊手工發(fā)送。7. 這時程序會停在第一個斷點處。8. 繼續(xù)運行程序會停到第二個斷點，運行發(fā)送函數(shù)。9. 繼續(xù)運行程序，觀察串口調(diào)試器.exe，字符會出現(xiàn)在接收區(qū)10. 本實驗也可用異步串口a，須串口線接j8，并把dec6713-uart.c 程序中第100行“uartb_handle = uart_open(uart_b);”中的的uart_b 改為uart_a。五、實驗總結(jié)1 程序流程圖2 定時器設(shè)置方法。定時器中斷初始化-定時器各寄存器配置-使能定時器中斷-使能定時器。實驗五 數(shù)字io實驗一、實驗?zāi)康?(1) 熟悉ccs集成開發(fā)環(huán)境。(2) 掌握dsp擴展數(shù)字i/o的方法。(

21、3) 了解dsp實驗箱的有關(guān)硬件系統(tǒng)。二、 實驗原理dsp系統(tǒng)中一般有少量的數(shù)字i/o資源，在擴展i/o資源時一般占用dsp的i/o空間，起實現(xiàn)方法一般有兩種：采用鎖存器和采用cpld，本實驗采用后者。三.、實驗儀器和設(shè)備(1) dsp實驗箱 1臺(2) 仿真器 1臺(3) 主機 1臺四、實驗內(nèi)容1. 打開ccs，進入ccs 的操作環(huán)境；2. 裝入io.wk， 添加dec6713.gel 文件開始進行調(diào)試；3. 打開6io.c 文件，到第29 行，修改testcommand 的宏定義；testcommand 是交通燈操作控制選項?？梢詾?、2、3、4、5 這5 個數(shù)。1 為自動運行；2 為夜間

22、模式；3 為交通燈東西通；4 為交通燈南北通；5 為禁行。seed-dtk_mboard 單元的traffic lamp 處將顯示結(jié)果；、4. 裝載程序io.out；5. 運行，觀察。在程序運行過程中，可直接在watch window 里修改testcommand的值，即將每一種運行方式所對應(yīng)宏定義的值直接賦值給testcommand，即可改變運行方式。例如在程序運行過程中，若想將運行方式改為夜間模式，就請將testcommand 賦值為0xaa16（關(guān)于各種方式的宏定義已在第33 行到第37 行給出）即可。如下圖所示：6.重新到第3）步開始嘗試其他情況或者退出實驗。五、實驗總結(jié) 程序流程圖

23、實驗六 電機驅(qū)動實驗一、實驗?zāi)康?1) 熟悉ccs的開發(fā)環(huán)境。(2) 了解直流與步進電機驅(qū)動的原理；(3) 了解pwm對直流電機的驅(qū)動原理；(4) 了解步進電機的控制原理；(5) 了解直流與交流電機的驅(qū)動電路；(6) 了解pwm調(diào)速的實現(xiàn)過程；(7) 通過io總線鎖存產(chǎn)生的脈沖的頻率與相位的順序控制速度與方向。二、 實驗原理seed-dec6713的存儲器擴展總線，包含4個存儲空間，被映射到c6713的和空間中，每個存儲空間有20-位地址線、32-位數(shù)據(jù)線。本實驗將直流電機與步進電機的控制接口映射到dsp c6713 emif ce3#空間，配置為16-位異步接口模式。三、 實驗儀器和設(shè)備(1

24、) dsp實驗箱 1臺(2) 仿真器 1臺(3) 主機 1臺四、實驗內(nèi)容1 、 程序流程圖2 、 實驗步驟1. 打開ccs，進入ccs 的操作環(huán)境。2. 裝入motor.pjt 工程文件， 添加dec6713.gel 文件。3. 打開motor.c 文件，到第36 行，修改testcommand 的宏定義。testcommand 是操作控制選項，可以為1-3 這3 個數(shù)。1 為步進電機運行；2 為步進電機反向運行； 3 為步進電機停止；4. 編譯，鏈接，生成motor.out 文件。裝載motor.out。5. 運行程序，觀察實驗箱上電機的運行是否與設(shè)置相符。此時若想改變電機的運行狀態(tài)，無需停止程序后通過修改testcommand的宏定義來實現(xiàn)。而只需在程序運行過程中打開watch window 窗口，在其中修改testcommand 變量，輸入13 宏定義所對應(yīng)的具體數(shù)值。修改motorset4初始值,可以改變電機的設(shè)置。motorset 各位的具體含義見motor.c 第53，54 行的