基于TMS320C5402的DSP指令實驗和交通燈設(shè)計

目錄1、概述 11.1DSP（digitalsignalprocessing）、TMS320C54X概述 2、32位乘法器概述 32、實驗一：DSP指令實驗 4、實驗?zāi)康?4、實驗要求 4、實驗步驟 4、實驗源程序 5、實驗結(jié)果 73、實驗三、存儲器實9、實驗?zāi)康?9、實驗要求 9、實驗步驟 9、實驗源程序 10、實驗結(jié)果 134、實驗四：交通燈控17、實驗內(nèi)容 17、實驗源程序 17、實驗結(jié)果 215、設(shè)計小結(jié) 221、概述DSP（digitalsignalprocessing）芯片概述DSP(DigitalSignalProcessinDSP是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)2060年代以來，隨著計算機和信息技術(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Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強的實力。DSP微處理器DSP（digitalsignalprocessor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、DSP器器，其主要應(yīng)用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點：在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)；片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問；具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；快速的中斷處理和硬件I/O支持；具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器；可以并行執(zhí)行多個操作；支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。1TMS320C54X概述TMS320C5402DSK是以TMS320C5402處理器為核心的DSP(DSPStarterKit)C54XDSPDSPTMS320C5402DSK的結(jié)構(gòu)框1所示，主要包括以下部分：100MC5402DSP64K 16位的SRAM存儲器256K 16位的FLASH存儲器JTAG仿真測試總線控制器和并行接口控制器PortController）電話網(wǎng)絡(luò)接口/揚聲器音頻接口RS-232異步數(shù)據(jù)接口擴展子板接口（MEMORYI/FPERIPHERALPC/TERMINAL

RS232Driver

UART(I/O)

SARM64Kx16

FLASH256Kx16

DMEMORYI/F B2EMIF5EMIFSPERAKER

TLC320AD50C

ParallelPortControllerMUX CPLD 5402MICROPHONEDC

DSPChip

JTAGTBCD

M 5VA AD50C UA X

SWITCH PERIPHERALI/FTELLINE LED 8-POSDIPSWPowerLED圖1TMS320C5402DSK結(jié)構(gòu)框圖DSK的核心是TMS320VC5402芯片它是TI,內(nèi)核電壓3.3V，工作速率可達100MIPS。片內(nèi)包括一個JTAG仿真接口、一個控HPMcBSP0和McBSP0接電話網(wǎng)絡(luò)接口，McBSP1揚聲器音頻接口。啟動模式有三種：允許用戶在運行環(huán)境中從NO-boot、ROM-boot或HPI-boot模式之間選擇。2DSK16位外部存儲器接口64K16SRAM，256K16位的FLASH存儲器以及擴展存儲器接口與DSPVC5402相連。DSK提供一個嵌入的IEEE標準1149.1TestActionGroup）仿真模塊，它可直接與編碼設(shè)計調(diào)試軟件CCS(CodecomposerIEEE標準1149.1掃描邏輯DSP器件外設(shè)的操作測試。這種掃描邏輯接到內(nèi)部掃描邏輯電路，掃描邏輯電路可以訪問所有片內(nèi)資源。同時DSK也可以通過它的外部JTAG連接器與外部仿真器XDS510一起使用，進行外部仿真。DSK的電話網(wǎng)絡(luò)接口TLC320AD50C連接，通過一個多通使DSP制下，可以訪問外設(shè)擴展連接器。麥克風/揚聲器接口（3.5mm音頻插座提供）與第二片TLC320AD50C連接。這片TLC320AD50C連在DSP第二個多通道緩沖串行端口與DSP個定時器和一個外部中斷信號相連，同時與外設(shè)擴展連接器相連來使用外接子板。通用異步接收發(fā)送器UART（UniversalAsynchronousReceiverTransmitter）RS-232電平轉(zhuǎn)換器與DB-9PC連。兩個80腳的子板連接器MEMORYI/F和PERIPHERALI/，一個可以訪問DSP異步EMIF；另一個可以訪問DSP/狀態(tài)信號。25腳DB-25IEEE-1284并口，通過PPC（ParellelPortController）與DSP的HPI和TBC的JTAG相連。DSK提供了一個八腳的DIP開關(guān)，控制外部用戶選項；還提供了一個按鈕開關(guān)，允許手動復(fù)位RESEDSK板；四個LED，一個用于通電指示，其他三個用于用戶控制指示。DSK是一個需要+5VDC的獨立板，板上的線性電壓整流器提供1.8V的DSP核電壓(CoreVoltage),3.3VDC數(shù)字以及5VDC模擬電壓。、32位乘法器概述高性能乘法器是現(xiàn)代數(shù)字信號處理器（dsp）中的重要部件，是完成高性能實時數(shù)字信號處理和圖像處理的關(guān)鍵所在。32、實驗一：DSP指令實驗、實驗?zāi)康模毫私釪SP的結(jié)構(gòu)及管腳功能掌握DSP的基本指令、實驗要求：讓學(xué)生了解怎樣連接對DSP語言實驗測試及除錯驗證。程序文件:ex1.asm2.3、實驗步驟：Simulator方式啟動CCS，在[Project]-[Open]菜單中打開ex1.mak；[Project][ex1.asm]打開源程序文件、在[Project]-[Build]菜單中編譯項目文件,BuildComplete,0Errors,0[File]-[Load中加載輸出執(zhí)行代碼文件PC指針為黃色高亮顯示可以在反匯編窗口中點擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇[Properties]-[Dis-AssemblyOptions][Dis-Assembly選項中選擇[Algebraic],以算術(shù)語言方式顯示指令代碼（注意：此時可能標號顯示異常，按PageUP再按PageDown即可刷新顯示；[View]-[CPURegisters]-[CPURegister]（或點擊左邊工具欄的快捷按鈕）[View]-[Memory]（或點擊左邊工具欄的快捷按鈕），在彈出的[WindowsMemoryOptions]對話框的Address下拉框中選中Data,確定后0x0200~0x0203將對應(yīng)ex1.asm中聲明的[Dis-Assembly][memory][CPU三個窗口的大小，以便于觀察；bk?（?表示從0開始的整數(shù)）或者點擊快捷按鈕）都將以紫色高亮顯示；[Debug]-[Run]（F5或點擊快捷按鈕）;bk0處停止，bk0標號下的指令將以半黃半紫高亮顯示，4在處理器映射寄存器窗口和數(shù)據(jù)存儲器查詢窗口中雙擊相應(yīng)操作數(shù)的內(nèi)容，即可進行修改（注意：如步驟6DT0~DT3對應(yīng)地址為0X0200~0X020，試修改下一條指令操作數(shù)的內(nèi)容，然后按F5;10步驟，依次觀察加法指令、減法指令、乘法指令、除法指令3;（14、以上指令執(zhí)行完畢后，程序轉(zhuǎn)到bk0處，可再次進行熟悉運算控制的實驗。、實驗源程序：.title "ex1".mmregs.def_c_int00DAT0 .SET60HDAT1 .SET61HDAT2 .SET62HDAT3 .SET63H.textADD3 .MACROP1,P2,P3,ADDRPLDP1,AADDP2,AADDP3,ASTL.ENDM

;三數(shù)相加宏定義:ADDRP=P1+P2+P3_c_int00:Bstartstart:LD#004h,DPSTM#1000h,SPSSBXINTMbk0:ST#0012h,DAT0LD#0023h,AADDNOPNOPNOPNOP

;置數(shù)據(jù)頁指針;置堆棧指針;禁止中斷;加法操作:A=A+DAT05bk1:ST#0054h,DAT0LD#0002h,ASUBDAT0,A;減法操作:A=A-DAT0NOPNOPNOPNOPbk2:ST#0345h,DAT0STM#0002h,TMPYDAT0,A;乘法操作:A=DAT0*TNOPNOPNOPbk3:NOPST#1000h,DAT0ST#0041h,DAT1RSBXSXM;無符號除法操作:DAT0÷DAT1; 結(jié)果: 商;DAT3:余數(shù)LDDAT0,ARPT#15SUBCSTLA,DAT2STHA,DAT3NOPNOPNOPNOPbk4:ST#0333h,DAT0SQURNOPNOPNOPNOPbk5:ST#0034h,DAT0

;平方操作:A=DAT0*DAT06ST#0243h,DAT1ST#1230h,DAT2ADD3DAT0,DAT1,DAT2,DAT3 ;三數(shù)相加操作:DAT3=DAT0+DAT1+DAT2NOPNOPNOPNOPbk6:Bbk0.endSTARTBK0BK1BK2

;循環(huán)執(zhí)行7BK3BK4BK5BK68E-TEXT3、實驗三、存儲器實驗、實驗?zāi)康模毫私釪SP內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的結(jié)構(gòu)了解DSP指令的幾種尋址方式、實驗要求：主要是對外擴數(shù)據(jù)存儲器進行數(shù)據(jù)的存儲、移動。該實驗所需要的硬件主要是DSPCPLDDRAMCCS5000的DSP仿真器對DSPDSP外擴DRAMCCS5000行觀察或通過發(fā)光二極管觀察其正確性。程序文件：ex2.asm3.3、實驗步驟：1、以Emulator方式啟動CCS，打開項目文件，編譯程序，加載目標代碼文件。2、打開各個觀察窗口，值得注意的是，本實驗需要打開三個內(nèi)存窗口：Data頁的0x2000(.data段Data0x3000(.stack段)起始處、以及Program0x1f00處說明：bk0:通過對XFbk1:立即數(shù)尋址方式9bk2:絕對地址尋址方式-數(shù)據(jù)存儲器地址尋址bk3:絕對地址尋址方式-程序存儲器地址尋址bk4:累加器尋址方式bk5:直接尋址方式為基準bk6:直接尋址方式為基準）bk7:間接尋址方式bk8:bk9:堆棧尋址方式bk10: 0x20000x1000x4000為起始地址的空間中.title.globalreset,_c_int00.mmregs.def_c_int00

"ex2"DAT0.set00HDAT1.set01HDAT2.set02HDAT3.set03HDDAT0.set2004HDDAT1.set2005HDDAT2.set2006HDDAT3.set2007HPDAT0.set1f00HPDAT1.set1f01HPDAT2.set1f02HPDAT3.set1f03Hreset:

.sect".vectors"B_c_int00NOPNOP.space4*126.text

;中斷向量表;復(fù)位向量DELAY .macroCOUNTSTMCOUNT,BRC10RPTBNOPNOPNOPNOPdelay?: NOP.endm_c_int00:

LD#40h,DPSTM#3000h,SPSSBXINTMSTM#07FFFh,SWWSR

;置數(shù)據(jù)頁為2000h~207Fh;置堆棧指針;禁止中斷;置外部等待時間bk0:SSBXXFDELAYRSBXXFDELAYSSBXXFDELAY;bbk0bk1:ST#1234h,DAT0STNOPNOPNOPbk2:MVDKDAT0,DDAT0MVKDDDAT1,DAT1NOPNOPNOPbk3:MVDPDAT0,PDAT0MVDPDAT1,PDAT1NOPNOPNOP

;置XF以實現(xiàn)二極管閃爍;立即數(shù)尋址;絕對地址(dmad)尋址;絕對地址(pmad)尋址11bk4:LD#PDAT1,AREADANOPNOPNOPbk5:ST#3210h,DAT3NOPNOPNOP

;累加器尋址;直接尋址(DP指針)bk6:SSBXCPLNOPNOPNOPST#9876h,DAT3NOP;直接尋址(SP指針)NOPNOPRSBXCPLNOPNOPNOPbk7:STM#DDAT3,AR0;間接尋址ST#9876h,*AR0NOPNOPNOPbk8:STM#8888h,TNOPNOPNOPbk9:PSHMTPOPMTNOPNOP

;存儲器映射寄存器尋址;堆棧尋址12NOPbk10:

STM#4000h,AR0RPT#100hMVPD1000H,*AR0+NOPNOPNOP

;程序存儲器到數(shù)據(jù)存儲器的復(fù)制bk11: B_c_int00.end、實驗結(jié)果：bk0:通過對XF引腳的置位和復(fù)位實現(xiàn)發(fā)光二極管的閃爍13bk1:立即數(shù)尋址方式bk2:數(shù)據(jù)存儲器地址尋址bk3:程序存儲器地址尋址14bk4:累加器尋址方式bk5:直接尋址方式（DP為基準）bk6:直接尋址方式（SP為基準）bk7:間接尋址方式15bk8:存儲器映射寄存器尋址方式bk9:堆棧尋址方式bk10: 將程序存儲器0x2000為起始地址的0x100個字復(fù)制到數(shù)據(jù)存儲器的0x4000地址的空間中164、實驗四：交通燈控制、實驗內(nèi)容：能夠正確的模擬交通燈，能響應(yīng)硬件中斷和定時中斷。用定時器定時，用I/O口控制紅綠黃燈的開關(guān)，用硬件外部中斷模擬急救車的到達。有急救()為中斷申請，表示有急救車通過。、實驗源程序：.title"ex8".global_c_int00mmregsLED_ADDR.set5008hSTATUS0.set00hSTATUS1.set01hSTATUS2.set02hSTATUS3.set03hSTATUS4.set04hSTA2_PRE_0.set05hSTA2_PRE_1.set06hSTA4_PRE_0.set07hSTA4_PRE_1.set08hCURRENT_STA .set 60h.data ;東西、南北 紅紅綠紅 黃紅紅綠紅黃空紅綠紅紅空紅綠;.word0f00h,5a00h,5f00h,0a500h,0af00h,0a00h,5a00h,0500h,0a500h.word0f000h,0a500h,0f500h,5a00h,0fa00h,0a000h,0a500h,5000h,05a00h;.word0C300h,9600h,0D700h,6900h,0EB00h,08200h,9600h,04100h,06900hDELAYloop1?loop0?

.macrosec_tenth ;延時sec_tenth/10秒STMSTM#09h,AR6STM#49999,AR7BANZ$,*AR7-BANZloop0?,*AR6-BANZloop1?,*AR5-.endm.sect".vectors"17rst: B_c_int00NOPNOP.space15*4*16int0:bbus_comeNOPNOPint1:

nopnopnopint2:;bbus_comenopnopnopnop.space13*4*16.text_c_int00LD#0h,DPSTM#3000h,SPSSBXINTMSSBXSXMSTMSTM#01h,2BhSTM#0h,CLKMDtst BITFCLKMD,#1hBCtst,TCSTM#1087h,CLKMDRPT#0FFhNOP

;IO總線外部等待時間14個周期;20MHz工作18ST#0FFFFh,IFRORM#0001h,IMRRSBXINTMLD#40h,DPLDSTATUS0,TPORTWSTATUS0,LED_ADDRDELAY#10circleLDSTATUS1,T;nop;nop;nop;nopPORTWSTATUS1,LED_ADDR;nop;nop;nop;nopDELAY#200STM#2h,BRC;nop;nop;nop;nopRPTBflash1;nop;nop;nop;nopLDSTA2_PRE_0,T;nop

;全部紅燈;1秒;南北紅燈、東西綠燈