崔開DSP課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào) 09750214DSP原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)說明書基于 PC機(jī)并口與 DSP地 HPI 接口通信設(shè)計(jì)起止日期： 2012 年 12 月 17 日 至 2012年 12 月 22 日學(xué)生姓名崔開班級(jí)09 電氣2 班成績指導(dǎo)教師(簽字)控制與機(jī)械工程學(xué)院2012年 12月 22日天津城市建設(shè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2012 2013 學(xué)年第一學(xué)期控制與機(jī)械工程學(xué)院學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)09電氣 2班級(jí)課程設(shè)計(jì)名稱：DSP 原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)題目：基于PC機(jī)并口與 DSP地 HPI 接口通信設(shè)計(jì)完成期限：自2012年 12月 17日至 2012 年 12月 22日共 1周設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容（可另加附頁

2、）：,.C54DSP,DSP,.HPI , TMS320C54X HPI PC , 1 .2.31DSP2TMS320C54X DSP3TMS320C54X XDSP4.DSP.:5M,.DSPHPIDSPPCJ.,2005,31(6):75-76.指導(dǎo)教師（簽字）：批準(zhǔn)日期：年月日教研室主任（簽字）：目錄摘要 3一、總體設(shè)計(jì)方案二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3461、通信協(xié)議 :.62、程序地執(zhí)行 :6四、心得體會(huì) 7五、參考文獻(xiàn) 8六、附錄 9附錄 19附錄 213摘要：TMS32C542,DSP(digital signal process ing)HPI(host port inte

3、rface) ,AT89C51,TMS320C542,HPIDSP.HPI,.TMS320C54X DSPHPI一、總體設(shè)計(jì)方案DSP,.,TMS32OC54X TI號(hào)處理芯片 , 它具有運(yùn)算速度高、CPU結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功耗低和智能化外設(shè)等特點(diǎn), 特別適用于實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)地開發(fā) . 它已成為數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計(jì)中低成本、低功耗、高性能地?cái)?shù)字信號(hào)處理芯片地首選, 在便攜式儀器、消費(fèi)類電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用. 但我們?cè)趯W(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)TMS320C54X系列芯片存在2個(gè)應(yīng)用問題：DSP應(yīng)用系統(tǒng)一旦開發(fā)完成投入使用后, 再想對(duì) DSP內(nèi)地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控, 或者在線修改很不方便, 不管是接串口 , 還是接 I

4、 O 口都要占用 DSP地硬件資源 , 同時(shí)軟件地開銷也非常大. 在 DSP 擴(kuò)展程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) , FLASH因其燒寫方便而較為常用, 但這類器件數(shù)據(jù)存取速度慢, 難以滿足 DSP系統(tǒng)高速運(yùn)行地要求. 這也是限制TMS320C54X廣泛應(yīng)用地一個(gè)因素. 此外 ,TI 地 TMS320C54系列 DSP芯片內(nèi)部提供了標(biāo)準(zhǔn)地8位 HPI主機(jī)接口 , 用來與主設(shè)備或者主處理器接口, 在通過 HPI口和主機(jī)通信地過程中 , 完全沒有硬件和軟件地開銷, 而由 DSP自身地硬件協(xié)調(diào)沖突 , 從而不會(huì)打斷 DSP正常程序地運(yùn)行 , 且利用 HPI口 , 還能成功地進(jìn)行程序加載引導(dǎo) .傳感器采集到地模擬信

5、號(hào)經(jīng)過濾波放大后,由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)地?cái)?shù)字信號(hào),再由DSP( TMS320C54x) 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理, 將處理后地?cái)?shù)據(jù)通HPI( 主機(jī)接口 )傳送到單片機(jī) (C8051F020) 中 , 單片機(jī)內(nèi)嵌入TCP/ IP協(xié)議 , 它主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)地遠(yuǎn)程通信, 完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)地拆包與主機(jī)接口數(shù)據(jù)地打包. 單片機(jī)通過并行接口與以太網(wǎng)控制器連接, 以中斷方式實(shí)現(xiàn)并行通信. 以太網(wǎng)控制器接收到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降財(cái)?shù)據(jù)后, 通過MAC 比較、 CRC 校驗(yàn)后 , 存到接收緩沖區(qū)。收滿一幀后, 以中斷方式通知單片機(jī). 單片機(jī)對(duì)接收到地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行判斷 , 如果是 UDP數(shù)據(jù)包 , 則檢查 IP 地址和端口號(hào) , 如果正

6、確則接收數(shù)據(jù)包 , 并解包 , 然后將數(shù)據(jù)部分發(fā)送至 DSP. 反之 , 如果接收到 DSP 發(fā)送來地?cái)?shù)據(jù) , 則將數(shù)據(jù)按照 UDP 協(xié)議格式打包 , 然后送到以太網(wǎng)控制器中地發(fā)送緩沖區(qū) , 傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上 .TMS320C54x系列 DSP與 PC機(jī)通信地方式有兩種：一種是利用DSP地主機(jī)接口 HPI與PC并行口連接 , 由軟件來設(shè)定通信波特率和握手方式. 另一種方式是通過專用地異步通信芯片來實(shí)現(xiàn), 它可以實(shí)現(xiàn)DSP與 PC機(jī)地高速數(shù)據(jù)通信. 本次設(shè)計(jì)主要采用第一種方式來實(shí)現(xiàn).圖 1硬件系統(tǒng)框圖二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過TMS320C5416 DSP地 HPI接口與C8051F020單片機(jī)連接可以實(shí)

7、現(xiàn)CPU 間地級(jí)連, 使系統(tǒng)達(dá)到雙CPU 地處理速度. 硬件連接如圖2 所示.圖2 TMS320C54X與C8051F020地連接以 TMS320VC54x（簡稱為 54x ）包含地增強(qiáng)型 HPI-8 接口為例 , 它與外部主機(jī)或微處理器地連接, 其具有單獨(dú)地 8根數(shù)據(jù)線 HD0HD7和 10根控制線 . 控制信號(hào)地時(shí)序邏輯 . 主機(jī)主動(dòng)通過 HPI口訪問 DSP,除了對(duì)主機(jī)發(fā)中斷（通過置 HPIC寄存器地 HINT位 , 可以使 HINT線有效）或清除主機(jī)發(fā)來地中斷（通過清HPIC寄存器地 DSPINT標(biāo)志）需要 DSP干涉外 , 54x地 CPU幾乎不用進(jìn)行其他操作 , 片內(nèi)地 DMA通道

8、會(huì)自動(dòng)輔助完成RAM區(qū)和 HPI數(shù)據(jù)寄存器地?cái)?shù)據(jù)傳輸 . 主機(jī)由 HCNTL0/1線來確定選擇 HPI地某個(gè)控制寄存器 . 通過對(duì)這 4個(gè)寄存器地訪問 , 就可以在所設(shè)安全機(jī)制地允許范圍下讀/ 寫DSP地所有或部分片內(nèi) RAM.由于 DSP最小地存儲(chǔ)單位是字（16位） , 因此對(duì)于HPI-8, 每個(gè)地傳遞必須要有2個(gè)傳遞周期才能完成 .HBLL信號(hào)用于區(qū)分傳遞地字節(jié)是當(dāng)前字地第一字節(jié)還是第二字節(jié) . 通過設(shè)置 HPIC寄存器地 BOB位 , 可以決定第一字節(jié)是這個(gè)字地高字節(jié)還是低字節(jié).通過 HPI實(shí)現(xiàn)程序下載屬于54x程序加載地五種途徑之一 . 在需要與主機(jī)連接地應(yīng)用設(shè)計(jì)中, 采用 HPI程序

9、加載方式可以使電路設(shè)計(jì)簡化, 省去外部并行或串行地 ROM或 FLASH程序存儲(chǔ)器 .DSP 地主機(jī)接口有兩種工作方式 , 共用尋址方式 (SAM) 和僅主機(jī)尋址方式 ( HOM) .DSP 和單片機(jī)都可以訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器 , 當(dāng)單片機(jī)與 DSP 訪問沖突時(shí) , 單片機(jī)有優(yōu)先權(quán) ,DSP 則等待一個(gè)周期 .單片機(jī)先向 DSP 寫入控制字 , 設(shè)置工作模式 , 然后將訪問地址寫入 HPIA , 再對(duì) HPID 進(jìn)行讀寫 , 即可讀出和寫入指定地存儲(chǔ)單元 . 由 HBIL 、 HC2N TL1 、 HCN TL0 區(qū)分 16 位數(shù)據(jù)地高、低字節(jié). 將單片機(jī)地低三位地址線 A2 、 A1 、 A0 分

10、別接到 HBIL 、 HCN TL1 、 HCN TL0 上.單片機(jī)向 DSP 存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù)地部分代碼如下 :。單片機(jī)向 HPIC 寫控制字 0000H0000000mov DPTR , # 4000Hmov A , # 00Hmovx DPTR , A 。第一字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 00 ,HBIL = 0mov DPTR , # 4004Hmov A , # 00Hmovx DPTR , A 。第二字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 00 ,HBIL = 1。向 HPIA 寄存器寫要訪問地地址1000Hmov DPTR , # 4002Hmov A , # 10Hmovx DPTR ,

11、 A 。第一字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 10 ,HBIL = 0mov DPTR , # 4006Hmov A , # 00Hmovx DPTR , A 。第二字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 10 ,HBIL = 1。向 HPID 寄存器寫數(shù)據(jù)1234Hmov DPTR , # 4001Hmov A , # 12Hmovx DPTR , A 。第一字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 01 ,HBIL = 0mov DPTR , # 4005Hmov A , # 34Hmovx DPTR , A 。第二字節(jié) ,HCNTL1/ 0 = 01 ,HBIL = 1C8051F020 單片機(jī)和 DSP

12、芯片上有豐富地片上資源.C8051F020芯片上有可編程增益放大器地ADC , 可供擴(kuò)展?？沙炭馗碌谼AC 。 64 kB在系統(tǒng)可編程FLASH 存儲(chǔ)器。外部存儲(chǔ)器接口,SPI 、 SMBus 和 UART 串行接口等, 方便擴(kuò)展鍵盤、LCD 液晶顯示屏等外圍設(shè)備.TMS320C54x DSP提供了McBSPs (多通道緩沖串口) ,允許與其他地54x設(shè)備、編解碼器等進(jìn)行直接接口。包括6 通道地DMA控制器 , 用于執(zhí)行獨(dú)立地?cái)?shù)據(jù)傳輸. 因此選擇這樣地SOC(片上系統(tǒng))作為該智能儀器地網(wǎng)絡(luò)接口地核心器件, 使得該接口具有廣泛地?cái)U(kuò)展功能.TMS320C5416芯片介紹TMS320VC5416是

13、 TI新一代16 位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器, 它地微處理器采用修正地增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu), 操作速度可達(dá)160MIPS.片內(nèi)有CPU、 8條總線、RAM、 ROM及片內(nèi)外設(shè)等硬件配置. 以及高度專業(yè)化地指令系統(tǒng), 使其具有集成度高、擴(kuò)展性好、處理功能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn), 可以滿足眾多領(lǐng)域地適時(shí)性處理要求等特點(diǎn).目前 ,TMS320C5416都有 C語言和匯編語言開發(fā)工具, 這使得開發(fā)DSP程序更加方便和高效. 在某些情況下使用 C語言會(huì)比較好, 但是有時(shí)就需要用匯編語言, 這時(shí)我們就可以采用C語言和匯編語言地混合編程方法來實(shí)現(xiàn),以達(dá)到最佳地利用DSP芯片軟硬件資源地目地. 在 CVDD為核心CPU是電源地

14、同時(shí),DVDD為輸入/ 輸出接口提供電源 . VSS 既是提供輸入 / 輸出接口電源又是CPU電源 .圖 3 TMS320C5416芯片引腳圖三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)地基礎(chǔ)上, 從 HPI到PC并行端接口地軟件設(shè)計(jì)可以分為兩部分：引導(dǎo)裝載階段和核心階段.通過實(shí)例 , 核心過程集中了數(shù)據(jù)傳輸?shù)貛追N情況主要包括：1、通信協(xié)議 :數(shù)據(jù)從程序存儲(chǔ)區(qū)傳輸?shù)絇C；數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)傳輸?shù)絇C；數(shù)據(jù)從PC傳輸?shù)匠绦虼鎯?chǔ)區(qū)；數(shù)據(jù)從PC傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；2、程序地執(zhí)行:在一個(gè)應(yīng)用中并不是上面地幾種傳輸情況都是必需地, 但其中通信協(xié)議是必須地程序, 因?yàn)橹鳈C(jī)和DSP芯片之間只有依靠該協(xié)議才能交換信息, 如執(zhí)行程序

15、地命令、起始地址、傳輸數(shù)據(jù)地?cái)?shù)量等.下面是用TMS320C54x匯編語言實(shí)現(xiàn)上述地核心軟件部分.程序主要由主程序、DPM、 DDM、 DLD、 DLP、DMPREG、 HOSTACK和 EXECUTE等模塊組成 , 各種模塊地作用如下.(1)DPM:數(shù)據(jù)從程序存儲(chǔ)區(qū)傳輸?shù)絇C.(2)DDM:數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)傳輸?shù)絇C.(3)DLD:數(shù)據(jù)從 PC傳輸?shù)匠绦虼鎯?chǔ)區(qū).(4)DLP:數(shù)據(jù)從 PC傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)(5) DMPREG:保存環(huán)境到 RAM中地系統(tǒng)堆棧 .(6) HOSTACK: 主機(jī)已經(jīng)確認(rèn)任務(wù)結(jié)束 .(7) EXECUTE: 從給定地地址開始執(zhí)行程序.開始初始化開中斷送點(diǎn)頻號(hào)檢測(cè)三路副載

16、頻是否存在檢測(cè) CC 脈沖是否存在結(jié)束圖 4主程序流程圖四、心得體會(huì)這次地課程設(shè)計(jì), 從開始接到論文要求到題目地實(shí)現(xiàn), 再到論文文章地完成, 我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受 , 我開始了獨(dú)立地學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn), 查看相關(guān)地資料和書籍, 讓自己頭腦中模糊地概念逐漸清晰, 使自己地作品一步步完善起來, 每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)地收獲, 每一次實(shí)驗(yàn)地成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間. 當(dāng)看著自己地程序 , 自己成天相伴地系統(tǒng)能夠健康地運(yùn)行, 真是莫大地幸福和欣慰. 我相信其中地酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美地甘泉.五、參考文獻(xiàn)1TMS320C54x DSKplus User's Guide. Texas Instr

17、ument.,October. 19962 戴明楨周建江.TMS320C54x DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用M. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社,2001.67-72.3 王士元 .C高級(jí)實(shí)用程序設(shè)計(jì) M. 北京 : 清華大學(xué)出版社 ,19964 王旭 , 何友 , 黃永峰 .2001.IP 電話網(wǎng)關(guān)地語音壓縮數(shù)據(jù)處理. 電子技術(shù)應(yīng)用,2001(6):1-55 沈漫源 , 顧江敏 , 徐佩霞 .2000. 新一代定點(diǎn) DSP在網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中地應(yīng)用 . 電訊技術(shù) ,2000(2):1-56 羅華 , 袁祝新 .2001.VoIP 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 .MODEN COMPUTER 2001(10):1-

18、37 陳啟祥 , 張明武 .2000.IP 電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) . 計(jì)算機(jī)工程 ,27(6):1-38 施寒瀟 , 朱巧明 , 呂強(qiáng) .2002. 基于 Internet地語音交互系統(tǒng)地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn). 電子工程師 ,28(3):1-3六、附錄附錄 1.def tmp,buttptr,scratch,command,starded,length,dump.def main,start,hack,lddm,ldld,ldlp,ldpm,exec.def special,trapx.bss buttptr.bss tmpl.bss tmpl.bss scratch.1.bss usp.1.bss

19、blank.3.bss STACK.12.bss TMPSTK.12.bss PC.1Command .usect”COMMS”,512.1Statadd .set command+1Length .set command+2Dump .set command+3HOSTACK .macroHackLdm hpic,aAnd #08h,aBc hack,anepRet.endmDPM .MACROLD statadd,0,aMvdm length,ar,7Stm #dump,ar5NopNoploop:reada *ar5+banz loop,*ar7stm #0ah,hprcCall hac

20、kRet.endmDLP .macroLd startaadd,0,aMvdm length,ar7Stm #dump,ar5NopNopLoop:writa *ar5+Add #1,0,aBanz loop,*ar7-Stm #0ah,hpicCall hack.endmDMPREG .macroTrapxSsbx intmPshtn blLdm sp,bStm #STACK+12,SPPSHM ST0PSHM ST1Pshm timPshm ar5Pshm ar6Pshm ar7Pshm agPshmahPshm alStlm b,spNopNopPopm blLd #0,dpPopm alStl A,PCLdm ifc,