dsp數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告精

1、淮陰工學(xué)院DSP技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告選題名稱:基于TMS320C54DSP的數(shù)字電話系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系（院）: 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 專 業(yè):計(jì)算機(jī)工程系（嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方向） 班 級(jí): 計(jì)算機(jī)1073 姓 名: 王翔 學(xué) 號(hào): 1071306121 指導(dǎo)教師: 馬岱，常波 學(xué)年學(xué)期: 2009 2010 學(xué)年 第 2 學(xué)期 2010 年 6 月 12 日設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱基于TMS320C54xDSP的數(shù)字電話系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的1. 理解DSP TMS320C54x和TLV1571的工作原理；2. 理解DSP應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本思路及方法；3. 練習(xí)使用匯編語(yǔ)言中循環(huán)、分支等知識(shí)編寫應(yīng)用程序的基本步驟

2、；4. 學(xué)習(xí)軟件開發(fā)過程及資料收集與整理，學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告；5. 學(xué)會(huì)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)與提高；實(shí)驗(yàn)環(huán)境1Windows 2000以上操作系統(tǒng)；2CSS集成開發(fā)環(huán)境；任務(wù)要求1. 利用課余時(shí)間去圖書館或上網(wǎng)查閱課題相關(guān)資料，深入理解課題含義及設(shè)計(jì)要求，注意材料收集與整理；2. 在第14周末之前完成預(yù)設(shè)計(jì)，并請(qǐng)指導(dǎo)教師審查。通過后方可進(jìn)行下一步工作；3. 按指導(dǎo)書要求設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，并顯示正確的結(jié)果；4. 要求形成穩(wěn)定的程序軟件，可以運(yùn)行，方可申請(qǐng)參加答辯；工作進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)起止日期工 作 內(nèi) 容12010.6.62010.6.7在預(yù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查閱資料，完成硬件電路設(shè)計(jì)。2

3、2010.6.82010.6.8編寫軟件代碼， 調(diào)試與完善。32010.6.82010.6.9測(cè)試程序，優(yōu)化代碼，增強(qiáng)功能，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。42010.6.102010.6.10提交軟件代碼、硬件電路成果和設(shè)計(jì)報(bào)告，參加答辯。指導(dǎo)教師（簽章）：年 月 日 摘要：電話已成為現(xiàn)代生活不可缺少的交流工具之一，它方便了人們的交流使交流不再受物理距離的限制！基本上每個(gè)人都要用到電話，我們的身邊的電話基本都是模擬電話。雖然它基本可以買足我們的日常生活，語(yǔ)音效果也很好！但在有雷電等惡劣自然條件的情況下它的通話效果就很不近人意了。雖然很多人都知道數(shù)字電話的好處：抗干擾強(qiáng)、保密性好、通話質(zhì)量?jī)?yōu)！但模擬電話仍然

4、占據(jù)市場(chǎng)主體！究其原因：模擬電話基本滿足了日常需求，數(shù)字電話機(jī)客戶端價(jià)格與模擬電話客戶端價(jià)格相差太大！但隨著技術(shù)進(jìn)步成本的降低，我相信模擬電話像數(shù)字電話過度是不就將來的事，而且這種取代是不可改變的。我們這次實(shí)習(xí)以TMS320C54XDSP芯片為主體加上SI3016、TLV1571等芯片做成一個(gè)數(shù)字電話系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以用傳統(tǒng)的模擬電話電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電話通信。關(guān)鍵字：數(shù)字電話；TMS320C54；TLV1571目 錄1 數(shù)字電話系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概要 12 任務(wù)描述 23 硬件電路設(shè)計(jì) 23.1 TMS320C54x系列DSP簡(jiǎn)介 23.2 TLV1571AD芯片簡(jiǎn)介 43.3 復(fù)位電路 83.4 時(shí)鐘電

5、路 94 軟件設(shè)計(jì) 94.1軟件編制過程 94.2 系統(tǒng)程序 10總 結(jié) 12參考文獻(xiàn) 131 數(shù)字電話系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概要通過需求分析，我們知道這為一個(gè)電話客戶端以下幾個(gè)部分是不可缺少：聽筒、話筒、鍵盤、顯示器以及與電話線的連接電路。由此我們可知數(shù)字電話系統(tǒng)應(yīng)該至少包含以下幾個(gè)模塊，示意圖如圖1-1圖1-1 數(shù)字電話系統(tǒng)模塊示意圖在通過對(duì)模塊的分析后，在對(duì)硬件進(jìn)行考察可以得到下面的硬件示意圖，如圖1-2圖1-2 數(shù)字電話系統(tǒng)硬件組成原理示意圖數(shù)字電話系統(tǒng)這為一個(gè)實(shí)時(shí)要求較高的系統(tǒng)對(duì)其工作過程要有一個(gè)比較合理的安排，經(jīng)過分析可知通過較多的中斷來控制程序的運(yùn)行是一個(gè)比較好的方法，如圖1-3是程序流程

6、。圖1-3 數(shù)字電話系統(tǒng)程序流程2 任務(wù)描述數(shù)字電話系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，語(yǔ)言信號(hào)采集！我通過AD芯片進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的采集，這里我采用TLV1571。TLV1571是一個(gè)8位的AD轉(zhuǎn)換芯片，通過它我就可以把麥克風(fēng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音信號(hào)送人DSP芯片。我要建立一個(gè)獨(dú)立的可采集語(yǔ)音信號(hào)的DSP系統(tǒng)。這里包括DSP的最小系統(tǒng)和語(yǔ)音采集電路。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 TMS320C54x系列DSP簡(jiǎn)介TI公司在原來已被人們熟知的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X、TMS320C8X的基礎(chǔ)上發(fā)展了三種新的DSP系列，它們是：TMS320C2000、TMS

7、320C5000、TMS320C6000系列，成為當(dāng)前和未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)TI DSP的主流產(chǎn)品，前面提到的那些老型號(hào)產(chǎn)品均將被這三種新系列產(chǎn)品替代。C54x 包的總線結(jié)構(gòu)括8 條16 比特寬度的總線，其中：一條程序總線（PB），三條數(shù)據(jù)總線（CB、DB、EB） ，四條地址總線（PAB CAB DAB EAB）。圖3-1 TMS320C54x芯片引腳C54X的CPU 結(jié)構(gòu)包括：a l40比特的ALU ，其輸入來自16比特立即數(shù)、16比特來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)、暫時(shí)存儲(chǔ)器、T中的16比特?cái)?shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中兩個(gè)16比特字、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中32比特字、累加器中40比特字。b l2個(gè)40比特的累加器，分為三個(gè)部

8、分，保護(hù)位（3932 比特）、高位字（3116比特）、低位字（150 比特）。c l桶型移位器，可產(chǎn)生0到31比特的左移或0到16比特的右移。d l7x17比特的乘法器e l40比特的加法器f l比較選擇和存儲(chǔ)單元CSSUg l數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器DAGENh l程序地址產(chǎn)生器PAGENC54x的外設(shè)包括a l通用I/O 引腳，XF 和BIOb l定時(shí)器c l PLL 時(shí)鐘產(chǎn)生器d l HPI 口8 比特或16 比特e l同步串口f l帶緩存串口BSPg l多路帶緩存串口McBSPh l時(shí)分復(fù)用串口TDMi l可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器j l可編程bank switching 模塊k l 外部總線接口l

9、l IEEE1149.1 標(biāo)準(zhǔn)JTAG 口依賴其并行的工藝特性和片上RAM 雙向訪問的性能，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，C54x 可以執(zhí)行4 條行并行存儲(chǔ)器操作：取指令，兩操作數(shù)讀，一操作數(shù)寫。使用片內(nèi)存儲(chǔ)器有三個(gè)優(yōu)點(diǎn):高速執(zhí)行（不需要等待）,低開銷,低功耗。C54x程序存儲(chǔ)區(qū)有片內(nèi)ROM 、DARAM、 SARAM ，這些區(qū)域可以通過軟件配置到程序空間。當(dāng)?shù)刂仿湓谶@些區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行訪問，當(dāng)?shù)刂仿湓谶@些區(qū)域以外，自動(dòng)產(chǎn)生對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問。片內(nèi)ROM（ 4K 16K 24K 28K 或48K 字）可能包括的內(nèi)容有：a l引導(dǎo)程序，可以從串口、外部存儲(chǔ)器、I/O 口或HPI 口引導(dǎo)a l256

10、 字的率擴(kuò)展表b l256 字的A 率擴(kuò)展表c l256 字的正弦表d l中斷矢量3.2 TLV1571AD芯片簡(jiǎn)介TLV1571的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。TLV1571的時(shí)鐘源有內(nèi)部時(shí)鐘源和外部時(shí)鐘兩種方式。TLV1571的時(shí)鐘信號(hào)可以由CLK從外部引入，也可以由TLV1571的內(nèi)部時(shí)鐘源產(chǎn)生。和一般AD轉(zhuǎn)換不同，TLV1571外部時(shí)鐘必須經(jīng)過TLV1571內(nèi)部MUX時(shí)鐘電路來提供給哥哥通道。由于TLV1571內(nèi)部本身也帶有時(shí)鐘，因此TLV1571TLV1571對(duì)各種時(shí)鐘信號(hào)都兼容，這些時(shí)鐘包括正弦波或者方波、TTL電平或者COMS電平。圖3-2 TLV1571內(nèi)部原理圖外部模擬信號(hào)從TLV

11、1571的AIN引腳輸入，信號(hào)到達(dá)TLV1571的中心單元（10bit觸發(fā)式AD），將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)TLV1571內(nèi)部的輸入寄存器和邏輯控制單元控制信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過邏輯校驗(yàn)單元到達(dá)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出寄存器輸出。此外，TLV1571提供外部數(shù)據(jù)輸出中斷信號(hào)INT引腳，該引腳連接到DSP的中斷信號(hào)，DSP收到中斷信號(hào)就可以讀取數(shù)據(jù)總線，獲得采樣信號(hào)。TLV1571的引腳分布如圖3-3所示。其中CS是片選信號(hào)，用于選通芯片；RD是讀信號(hào)，即DSP每讀取一個(gè)數(shù)據(jù)通過該引腳通知TLV1571，TLV1571從而開始下一次采樣；WR是寫信號(hào)，對(duì)TLV1571初始化寄存器，通過該引腳通知

12、TLV1571，TLV1571從而將總線的數(shù)據(jù)寫入到其內(nèi)部寄存器；REFP是高電平參考電壓，一般直接接到VCC；REFM是低電平參考電壓，一般接到地即可。圖3-3 TLV1571引腳分布圖TLV1571 的控制寄存器用于配置采樣控制。TLV1571 有兩個(gè)控制寄存器 CR0 和 CR1，它們都必須由用戶配置。通過配置控制寄存器，TLV1571 可以選擇不同的工作方式。數(shù)據(jù)總線的 D9 和 D8 引腳，也就是 A1 和 A0 引腳，用于區(qū)分當(dāng)前配置哪一個(gè)寄存器，00 表示配置CR0 寄存器，01 表示配置 CR1 寄存器，10 和 11 無效；數(shù)據(jù)總線其余的 8bit 用于配置控制寄 存器。TL

13、V1571 收到寫信號(hào)脈沖信號(hào)后，就會(huì)將數(shù)據(jù)總線的值寫入相應(yīng)的控制寄存器。 TLV1571 內(nèi)置有10MHz 的振蕩器，通過設(shè)置 CR1 寄存器的 D6 位，可使內(nèi)部振蕩器的 速度提高 1 倍。如果 D6=0，內(nèi)部振蕩器的速度不變；如果 D6=1，內(nèi)部振蕩器的速度提高到20MHz。通過設(shè)置 CR1 寄存器的 D3 位，可以設(shè)置 TLV1571 數(shù)字信號(hào)輸出格式。如果 D3=0，輸出數(shù)據(jù)格式是直接二進(jìn)制格式；如果 D3=1，輸出數(shù)據(jù)格式是二進(jìn)制的補(bǔ)碼格式。 TLV1571 的啟動(dòng)方式由 CR0 寄存器的 D7 位決定，表 3-1 給出了 TLV1571 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式的說明。表3-1 TLV157

14、1 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式方式啟動(dòng)方式說明單通道輸入CR0.D3=0CR1.D7=0硬件啟動(dòng)CR0.D7=01. CSTART下降沿啟動(dòng)采樣2. CSTART上升沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換3. INT方式，每次轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個(gè)INT脈沖4. EOC方式，轉(zhuǎn)換開始時(shí)EOC將電平由高變至低電平轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)返回高電平軟件啟動(dòng)CR0.D7=11. 最初由WR的上升沿啟動(dòng)采樣。在RD的上升沿發(fā)生采樣2. 采樣開始后的6個(gè)時(shí)鐘開始裝換，INT方式，每次裝換后產(chǎn)生一個(gè)INT脈沖3. EOC方式是轉(zhuǎn)換開始時(shí)EOC由高電平變至低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后返回高電平對(duì)于 TLV1571， 通道輸入設(shè)置 CR0.D3=0，CR1.D7=0；采用軟件啟動(dòng)設(shè)

15、置 CR0.D7=1；采用內(nèi)部時(shí)鐘源方式設(shè)置 CR0.D5=0；時(shí)鐘為 20MHz 設(shè)置 CR1.D6=1；采用二進(jìn)制輸出方式設(shè)置 CR1.D3=0。最終控制寄存器的設(shè)置為 CR0=0080H，CR1=0140H，將這兩個(gè)數(shù)據(jù)寫到控制寄存器，TLV1571 將按照以上設(shè)置開始工作。 TLV1571 提供 3 種自測(cè)試方式，并通過寫 CR1 寄存器的 D1 和 D0 位來控制這 3 種測(cè)試方式。這些方式可用于不必提供外部信號(hào)就可檢查 TLV1571 本身工作是否正常。具體方法如表 3-2 所示。 表3-2 TLV1571測(cè)試方式控制CR1(D1、D0自測(cè)試電壓數(shù)字輸出D1=0;D0=0正常工作方

16、式N/AD1=0;D0=1將VREFM作為基準(zhǔn)電壓加到AD000hD1=1;D0=0將(VREFP-VREFM/2作為基準(zhǔn)電壓加到AD200hD1=1;D0=1將VIN=VREFP作為基準(zhǔn)電壓加到AD3FFhTLV1571與DSP的連接如圖3-4，圖3-4 DSP與TLV1571連接圖3.3 復(fù)位電路在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。復(fù)位電路如圖3-2所示：TMS320C54x與其他微處理器一樣，在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位。使CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。TMS320

17、C54x的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。因外部的復(fù)位信號(hào)與內(nèi)部時(shí)鐘異步的，所以在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2都對(duì)RST引腳上的狀態(tài)采樣。當(dāng)在RST端采樣到“1”信號(hào)且該信號(hào)維持19個(gè)振蕩周期以后，將ALE和PSEN接成高電平，使器件復(fù)位，在RST端電壓變低后，經(jīng)1個(gè)2個(gè)機(jī)器周期后退出。PSEN引腳拉成低電平，則會(huì)引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài)。圖4-4 復(fù)位電路3.4 時(shí)鐘電路振蕩器的等效電路如圖2-6所示。在圖中給出了外接元件，即外接晶體及電容C

18、2，C3，并組成并聯(lián)諧振電路在電路中，對(duì)電容C2和C3的值要求不是很嚴(yán)格，如使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，C2，C3通常都選擇30pF。有時(shí)，在某些應(yīng)用場(chǎng)合為了降低成本，晶體振蕩器用陶瓷振蕩器代替，則電容C2，C3的值取47pf。我選用內(nèi)部振蕩電路，電容C2，C3的值取30pf。圖4-5 晶振電路4 軟件設(shè)計(jì)4.1軟件編制過程一旦完成了正確的硬件連接，接下來就可以進(jìn)行軟件編程調(diào)試了。要完成的工作包括：    a DSP初始化：重新映射中斷向量表，中斷初始化設(shè)置初始值b TLV1571初始化，通過端口操作給TLV1571的控制寄存器寫值c 中斷服務(wù)程序編寫4.2

19、 系統(tǒng)程序初始TLV1571的代碼portr 01h,*ar2 ;讀其他端口，使A/D轉(zhuǎn)換器的CS為高nopnopnopportw *ar1+,02h ;填A(yù)/D轉(zhuǎn)換器的寄存器CR1rpt #8nopportw *ar1,02h ;填A(yù)/D轉(zhuǎn)換器的寄存器CR1portr 01h,*ar2 ;讀其他端口，使A/D轉(zhuǎn)換器的CS為高rpt #10nopnop中斷服務(wù)程序的代碼jump: sub #1h,a ;計(jì)數(shù)rsbx xf ;發(fā)出讀信號(hào)，A/D收到后開始寫一次采樣rpt #5nop ;等待幾個(gè)周期，便于示波器查看波形portr 00h,*ar5 ;讀A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，寫在ARM的out_dtat數(shù)

20、據(jù)段rpt #5nopssbx xf ;使讀信號(hào)無效nopportr 01h,*ar2 ;讀其他端口，使A/D轉(zhuǎn)換器的CS為高nopnopportw *ar5+,03h ;從D/A輸出rete ;中斷返回連接文件-m ad.map-o ad.out-e reset-stack 40MEMORYPAGE 0: VEC : origin=0x1c00, length=0x0080PROG : origin=0x1d00, length=0x1000PAGE 1: STACKS : origin=0x0200, length=0x0300SECTIONSvectors : > VEC PAGE 0prog: > PROG PAGE 0 stack_section: > STACKS PAGE 1總 結(jié)本學(xué)期我們開設(shè)了DSP原理及應(yīng)用，這門學(xué)科我覺得很難，但卻十分重要，而且都是理論方面的指示，所以必須學(xué)好它。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索是不夠的，所以課程設(shè)計(jì)是身份必要的。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我也遇到了很多問題。對(duì)TLV1571的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以前就沒有接觸過，對(duì)TLV1571芯片也不了解。后來在網(wǎng)上找到了他們的資料，才有了一些了解，發(fā)現(xiàn)他們是很實(shí)用