定點DSP的準(zhǔn)確計時

1、定點DSP的準(zhǔn)確計時數(shù)字信號處理(DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來,隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生,并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年里,DSP已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,特別是在一些測量控制領(lǐng)域,應(yīng)用更是越來越廣泛。本文擬采用定點DSPTMS320F206來測量一些物理量,如測交流信號的頻率?相位,但這些物理量的測量都離不開信號時間的測量,所以采用定點DSP準(zhǔn)確地數(shù)字信號處理(DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來,隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號處理技

2、術(shù)應(yīng)運而生,并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年里,DSP已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,特別是在一些測量控制領(lǐng)域,應(yīng)用更是越來越廣泛。本文擬采用定點DSPTMS320F206來測量一些物理量,如測交流信號的頻率?相位,但這些物理量的測量都離不開信號時間的測量,所以采用定點DSP準(zhǔn)確地測量時間直接關(guān)系到這些物理量測量是否精確,而且用定點DSP來準(zhǔn)確定時并不是件容易的事。1 TMS320F206的結(jié)構(gòu)特點TMS320F206采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),它不同于傳統(tǒng)的馮·諾依曼(Von Neuman)結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu),其主要特點是將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中,即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是

3、兩個相互獨立的存儲器,每個存儲器獨立編址,獨立訪問。此外還具有如下特點:(1)32K×16字的FLASHEEPROM 大大降低了開發(fā)成本。(2)采用100線TQFP的封裝技術(shù)。(3)64K字的程序存儲空間?64K字的數(shù)據(jù)存儲空間和64K字的I/O空間通過三條并行總線(PBA?DRAB?DWAB)獨立操作。所以可以同時訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間;在一個指定機器周期內(nèi),中央算術(shù)邏輯單元可執(zhí)行多達(dá)三次的并行存儲器操作。(4)片上4.5K的RAM 使得芯片可以實現(xiàn)快速的DSP計算,并使大部分運算能夠在一個指令周期內(nèi)完成。(5)具有豐富的指令集和靈活的尋址方式。(6)有四條流水線操作和九級中斷,并

4、且用戶可以屏蔽大多數(shù)中斷,且可通過軟件方式靈活控制。2 定點DSP的定時器2.1 DSP定時器定時原理計數(shù)器每次減到0時,就在下一CLKOUT1周期產(chǎn)生借位(Borrow),計數(shù)器就用各自相應(yīng)的周期寄存器內(nèi)容重新加載。當(dāng)TIM減到0時,或者在定時器控制寄存器(TCR)中重新加載位(TRB)寫入1,則PRD(定時器周期寄存器)加載進(jìn)TIM;同樣,若PSC(預(yù)分頻計數(shù)器)減到0,或者在TRB寫入1,則TDDR(定時器除數(shù)寄存器)的值加載進(jìn)PSC。當(dāng)TIM減到0時,它便產(chǎn)生一個借位脈沖,持續(xù)時間等于CLKOUT1的周期(tc(c),該脈沖發(fā)送到外部定時器輸出引腳(TOUT);作為定時器中斷信號(TI

5、NT)。定時器的功能框圖如圖1所示。2.2 DSP定時器的寄存器4位的TDDR和4位的PSC包括在TCR中。而TIM和PRD是16位寄存器。可以通過讀TCR、TIM、PRD得到該定時器和它的計數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)。需要注意的是讀TIM可獲得定時器的當(dāng)前值,讀TCR可獲得PSC的值。由于讀TIM和TCR需要兩條指令,因而PSC在兩次讀之間可能有減操作,使讀數(shù)不精確。如果要求有精確的定時,可以在讀此兩值之前停止定時器(設(shè)置TCR的TSS位為1,就停止定時器;清TSS為0,就重新啟動定時器)。定時器控制寄存器的格式如下:3 定點DSP準(zhǔn)確計算時間定時器時間的準(zhǔn)確計算對高精度地測量一些物理量是非常重要的。當(dāng)

6、需要定時器計算的時間比較長時,也就是即使向PRD中置FFFFh時,定時器計數(shù)還不夠,這時就需要利用定時器自身的中斷,即TOUT每產(chǎn)生一個脈沖就進(jìn)入定時器中斷服務(wù)子程序,利用進(jìn)入的次數(shù)來達(dá)到計時的目的。如果假設(shè)定時器的周期為0.001s(即PRD=1999,TDDR=9),在定時器中斷服務(wù)子程序中設(shè)一個計數(shù)器,每進(jìn)入一次加一個1,再把定時器周期乘以計數(shù)器計數(shù)就得出定時器的時間。但這種計算是粗糙的,不精確,達(dá)不到高精度要求。為此需要補充兩點:(1)當(dāng)停止定時器時,定時器計數(shù)寄存器還有剩余值,必須計算這部分的時間。方法是先停止定時器,再讀TIM的值,然后讀TCR的值,通過運算獲取PSC的值。再按公式

7、(1)計算定時器在最后一次所開銷的時間。定時器最后一次開銷時間為:式中,20M為本文采用的晶振頻率。(2)進(jìn)入定時器中斷服務(wù)子程序,程序執(zhí)行本身要花費一定的時間;而進(jìn)入中斷服務(wù)子程序時,定時器就自動停止,那么所計算的時間自然就少了。TMS320F206每個指令周期的執(zhí)行時間是50ns,通過計算中斷服務(wù)子程序的指令周期數(shù)和進(jìn)入中斷的次數(shù)可以計算出這部分的時間。把這三部分時間加起來就得到準(zhǔn)確的定時器時間,有了準(zhǔn)確的時間,物理量的測量自然就準(zhǔn),精度就高。結(jié)果表明,通過這樣準(zhǔn)確計時,使得頻率和相位的測量精度在萬分之二以內(nèi)。如果測量的是一個標(biāo)準(zhǔn)的50Hz頻率,那么測量結(jié)果的范圍在5050.001Hz。4

8、 DSP程序?qū)崿F(xiàn)splk #0412h,64hout 64h,0fff8h ；停止DSP定時器in 65h,tim ；讀tim寄存器的數(shù)值in 67h,tcr ；計算tcr中psc的值lacl 67hand #03c0h ；與03c0h獲得psc的值sacl 67h ；左移10位lacc 67h,10sach 67hlacl #9sub 67hsacl 67h ；存psc中剩下的值(即使用了的)lacl #07cfhsub 65hsacl 68h；存prd-tim的值lt 68hmpy #10；TDDR+1pacsacl 68hlacl 68hadd 67hsacl 68hlt 68h ；*0

9、.1lar ar1,#temptddr ；temptddr=0.1mar *,ar1mpy *pacadd #1,14sach 68h,1lacl 68hsfrsacl 68h ；存定時器最后一次的時間單位為s lt 69h larar2,#temptddr1 ；temptddr1=定時器的周期 mar*,ar2 mpy* pac add 68h ；加定時器最后一次的時間 sacl 68h；存定時器總的所耗時間(占時間的多數(shù)) lt 69h lar ar2,#temptddr2 ；temptddr2=0.5*32767 mar *,ar2 mpy * ；計算定時器中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間 pac add #1,14 sach 67h,1 lacl 68h add 67h ；加定時器中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間 sacl 68h ；存總的時間(結(jié)束)參考文獻(xiàn)1 TMS320c1x/c2x/c2xx/c5x Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments,1999.72 TMS320c2xx Users Guide.Texas Instrume