DSP原理及应用课程设计实验报告.doc

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1、山东建筑大学实验报告学院： 信息与电气工程学院 班级：电信081 姓名： 学号： 课程： DSP原理及应用 实验日期：_年 月 日 成绩： 实验一 开发环境建立一、 实验目的(1) 学会CCS软件的安装方法。(2) 熟悉CCS集成开发环境，掌握工程的生成方法。(3) 熟悉CCS常用菜单的使用。(4) 掌握CCS集成开发环境的调试方法。二、 实验原理CCS是进行DSP开发的一个集成环境，它是在WINDOWS系统下工作的一个软件，通过该软件，我们可以进行DSP程序及系统的开发。CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，是进行DSP开发的常用工具，它是在WINDOWS系统下工作的一个软件，

2、通过该软件，我们可以进行DSP程序的编辑及系统的开发。3. 实验仪器和设备(1) 主机 1台(2) 仿真器 1台(3) 主机 1台三、实验内容及步骤 3.1 CCS 安装 双击Code Composer Studio 图标；按照光标与提示依次执行，最后安装完成后重启计算机。3.2 SEED-XDS510PLUS 的驱动安装 1、 将SEED-XDS510PLUS 仿真器的USB 插头插入PC 机的USB 插槽中，启动计算机后识别SEED-XDS510PLUS 硬件，识别后安装其驱动程序。2 按照提示依次执行，同时默认路径为CCS 的安装路径。3 安装完毕后打开控制面板查看系统中的设备管理器，出

3、现如下结果，证明硬件连接成功。 4 将仿真器JTAG 插头与实验箱主控板SEED-DEC6713 的JTAG 插头J1 相连，打开实验箱电源开关。观察SEED-DTK_MBoard 单元的+5V、+3.3V、+15V、-15V 的电源指示灯以及SEED-DEC6713 的D2 与D4 的电源指示灯均亮。5 双击usb20rest.exe，如下图。可以对仿真器进行复位： 3.3 驱动程序的配置 1 双击桌面上的Setup CCS 2(6000)。“Clear”原有的设备驱动程序配置。根据DSP 的型号选择相应的TI 原装驱动程序，根据DSP 的型号选择相应的TI 驱动程序，本实验箱采用SEED-

4、DEC6713，故选择C671x XDS510 Emulator2 单击 Import a Configuration File。 3 进入下图所示界面，选择C671x XDS510 Emulator 后，单击Import 后，点击Close 命令。 4 点中C671x XDS510 Emulator 驱动后，鼠标右键，在弹出的菜单中点击Properties5 在弹出的对话框中点击，添加Auto-generate board data file with extra configure 6 点击 Browse，弹出一对话框。7 在上一步操作中弹出的对话框中， 选中CCS 中drivers 目录

5、下的seedxds510plus.cfg 文件，同时打开8 点击图标next9 I/O Port 为0x240，点击图标Next； 10 根据系统CPU 的个数选择Add Single 的相应次数，然后点击next。这里只用1 个cpu11 点击图标Finish12 关掉CCS setup，保存设置四、实验总结 1通过本实验熟悉了实验开发环境 2掌握了调试工具的安装与使用 实验二 CCS使用 一、 实验目的 (1) 熟悉CCS集成开发环境，掌握工程的生成方法。(2) 掌握CCS集成开发环境的调试方法。二、 实验内容及步骤(1) 查阅CCS发展历史，给出CCS发展的版本和适用的芯片。Code C

6、omposer Studio 包含一整套用于开发和调试嵌入式应用的工具。它包含适用于每个 TI 器件系列的编译器、源码编辑器、项目构建环境、调试器、描述器、仿真器以及多种其它功能。CCS IDE 提供了单个用户界面，可帮助您完成应用开发流程的每个步骤。借助于精密的高效工具，用户能够利用熟悉的工具和界面快速上手并将功能添加至他们的应用。 版本 4 之前的 CCS 均基于 Eclipse 开放源码软件框架。Eclipse 软件框架可用于多种不同的应用，但是它最初被开发为开放框架以用于创建开发工具。我们之所以选择让 CCS 基于 Eclipse ，是因为它为构建软件开发环境提供了出色的软件框架，并且

7、正成为众多嵌入式软件供应商采用的标准框架。CCS 将 Eclipse 软件框架的优点和德州仪器 (TI) 先进的嵌入式调试功能相结合，为嵌入式开发人员提供了一个引人注目、功能丰富的开发环境。CCS 有 2 个版本：白金版和微处理器版。各版本支持的处理器不同。 支持的内核 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 处理器版：TMS320C2800

8、 和 MSP430 CCS 白金版和微处理器版都使用以下各项： 主机：PC 操作系统：Microsoft Windows Vista 和 XP(2) 使用CCS时，经常遇到下述扩展名文件，说明分别是什么文件。 project. mak ：即MAKE文件，VC4及以前版本使用的工程文件，用来指定如何建立一个工程，VC6把MAK文件转换成DSP文件来处理。 program. c ：定义的变量、数组、函数的声明 program. asm ：Oracle管理文件(OMF) filename. h ：H C程序头文件 filename. lib ：LIB 库文件 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 对象文件 program. Out： C语言输出文件 project. Wks ：WKS Lotus 1-2-3电子表格；Microsoft Works文档保存配置文件时产生的文件： programcfgcmd 连接器命令文件 programcfgh54 头文件 programcfgs54 汇编源文件DSP源文件的建立；(3) 学习集成开发环境CCS2.20，解决以下问题。 CCS项目的创建。包括创建、打开和关闭项目；在项目中添加和删除文件；设置编译选项。 程序调试的基本操作

10、。包括复位，执行，单步执行，内存寄存器与变量的查看，图形显示等。 学习断点和探测点。2. 思考题 ccs 的创建 ccs 的调试及开发 断点设置:多种step方法: single step(step into); step over; step out; run to cursor运行到断点处自动更新窗口观察和编辑变量、寄存器和存储器调用堆栈（call stack）利用探点(probe point)流入流出(stream in and out)存储器数据(2)CCS发展的各种版本中，适合C6000的有哪些版本？CCS发展的各种版本中，适合C6000的有C62x,C64x,C67x。 (3) 说

11、明CCS中断点和探测点的异同。 探针与断点的相同之处是它们都可以停止程序的运行 不同点：探针只是暂时中断程序的运行，当程序执行到探点时会自动更新与之相连接的窗 口， 然后自动继续运行程序。断点中断程序后，将更新所有打开的窗口，且只能通过人工干预的方法恢复程序继续运行。探针运行时，文件能够自动完成从PC机和目标处理器之间的输入、 输出，而断点没有此功能。实验三 FFT与滤波器程序 一、实验目的(1) 学习用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析的方法。(2) 掌握CCS集成开发环境的调试方法。 二、 实验背景知识 傅里叶变换是一种将信号从时域到频域的变换形式，是声学、语音、电信和信号处理等领域中

12、的一种重要分析工具。离散傅立叶变换(DFT)是连续傅立叶变换在离散系统中的表现形式，由于DFT的计算量很大，因此在很长时间内其应用受到很大的限制。快速傅立叶变换(FFT)是离散傅立叶变换的一种高效运算方法。FFT使DFT的运算大大简化，运算时间一般可以缩短一至两个数量级，FFT的出现大大提高了DFT的运算速度，从而使DFT在实际应用中得到广泛的应用。在数字信号处理系统中，FFT作为一个非常重要的工具经常使用，它甚至成为DSP运算能力的一个考核因素。 对于有限长离散数字信号，其离散谱可以由离散付氏变换(DFT)求得。DFT的定义为：三、 实验内容及步骤(1) 复习DFT算法原理、FFT的算法原理

13、以及设计FIR、IIR数字滤波器的原理和方法。(2) 运行程序，分析FFT.c 、FFTfunction.c和Filter.c文件的程序功能。(3) 学习CSL，解决以下问题： 什么是CSL？答：1,用于配置、控制和管理DSP片上外设 2,已为C6000和C5000系列DSP设计了各自的CSL库 3,CSL库函数大多数是用C语言编写的，并已对代码的大小和速度进行了优化 4,CSL库是可裁剪的：即只有被使用的CSL模块才会包含进应用程序中 5,CSL库是可扩展的：每个片上外设的API相互独立，增加新的API，对其他片上外设没有影响 实验程序中CSL_init()函数的作用是什么？答：CSL_in

14、it()； /初始化芯片函数库 4. 思考题(1) 结合DSP内部结构，分析说明使用DSP进行FFT运算的优点。 答：DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。DSP器件比16位单片机单指令执行时间快810倍，完成一次乘加运算快1630倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提高了FFT

15、快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、C源码调试器。 FFT算法的基本原理是把长序列的DFT逐次分解为较短序列的DFT.按照抽取方式的不同可分为DIT-FFT(按时间抽取)和DIF-FFT(按频率抽取)算法.按照蝶形运算的构成不同可分为基2、基4、基8以及任意因子(2n,n为大于1的整数),基2、基4算法较为常IIR与FIR数字滤波器相比较，各自的优缺点 答:IIR和FIR数字滤波器的比较IIR和FIR数字滤波器的比较IIR DFFIR DF（1

16、）相位一般是非线性的（1）相位可以做到严格线性（2）不一定稳定（2）一定是稳定的（3）不能用FFT作快速卷积（3）信号通过系统可采用快速卷积（4）一定是递归结构（4）主要是非递归结构，也可含递归环节（5）对频率分量的选择性好（零极点可同时起作用）（5）选择性差（6）相同性能下阶次较低（6）相同性能下阶次高（7）有噪声反馈，噪声大（7）噪声小（8）运算误差大，有可能出现极限环振荡（8）运算误差小，不会出现极限环振荡（9）设计有封闭形式的公式，一次完成（9）没有封闭形式的设计公式，须靠经验与反复调试（10）对计算手段的要求较低（10）一般需用计算机计算（11）主要用于设计分段常数的标准低通、高通、

17、带通、带阻和全通滤波器（11）还可设计正交变换器、微分器、线性预测器、回波抵消器、均衡器、线性调频器等各种网络，适用范围广 其中，FIR滤波器的最大好处是稳定、线性相位和广泛的适用范围，而它的最大缺点是阶数高，从而带来时延大、存储单元多等问题。例如用频率抽样法设计阻带衰耗为20dB的FIR DF需33阶，用双线性法设计同样指标的切比雪夫IIR DF仅需45阶。因此，在一些对时延有严格限制的场合就不得不考虑用IIR滤波器。语音信号对相位的非线性不很敏感。数据和图象信号则往往对滤波器提出线性相位的要求，这就是为什么FIR用得越来越广的原因。总之，IIR和FIR各有特点，在应用时要根据各方面的指标，

18、综合考虑加以选择实验四 定时器实验一、 实验目的：(1) 了解DSP程序的构成。(2) 了解DSP程序的各段的定义。(3) 熟悉如何编写中断服务程序。(4) 了解串行通信的过程。(5) 掌握长时间间隔的定时器的处理。(6) 掌握片内外设的设置方法。二. 实验原理定时器有两种时钟信号模式，可以用内部和外部时钟源作为时钟计数。实验箱中配置有两个定时器，TIMER0和TIMER1，本实验使用定时器TIMER1。三. 实验仪器和设备(1) DSP实验箱 1台(2) 仿真器 1台(3) 主机 1台四、实验内容与步骤 1. 打开CCS，进入CCS 的操作环境。2. 装入UART.pjt 工程文件， 添加D

19、EC6713.gel 文件。3. 装载UART.out 文件，进行调试。4. 使用GEL 菜单下的SEED-DEC6713 UART CHANNEL SELECT 选择相应的串口； 5 打开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);”处设置断点。6. 运行程序，程序不会停到任何断点，处于等待外部中断状态。打开串口调试器.exe，按下图设置串口，在发送区输入要发

20、送的单个字符，点击手工发送。7. 这时程序会停在第一个断点处。8. 继续运行程序会停到第二个断点，运行发送函数。9. 继续运行程序，观察串口调试器.exe，字符会出现在接收区10. 本实验也可用异步串口A，须串口线接J8，并把DEC6713-UART.c 程序中第100行“UARTB_Handle = UART_open(UART_B);”中的的UART_B 改为UART_A。五、实验总结1 程序流程图2 定时器设置方法。定时器中断初始化-定时器各寄存器配置-使能定时器中断-使能定时器。实验五 数字IO实验一、实验目的 (1) 熟悉CCS集成开发环境。(2) 掌握DSP扩展数字I/O的方法。(

21、3) 了解DSP实验箱的有关硬件系统。二、 实验原理DSP系统中一般有少量的数字I/O资源，在扩展I/O资源时一般占用DSP的I/O空间，起实现方法一般有两种：采用锁存器和采用CPLD，本实验采用后者。三.、实验仪器和设备(1) DSP实验箱 1台(2) 仿真器 1台(3) 主机 1台四、实验内容1. 打开CCS，进入CCS 的操作环境；2. 装入IO.wk， 添加DEC6713.gel 文件开始进行调试；3. 打开6IO.c 文件，到第29 行，修改TESTCOMMAND 的宏定义；TESTCOMMAND 是交通灯操作控制选项。可以为1、2、3、4、5 这5 个数。1 为自动运行；2 为夜间

22、模式；3 为交通灯东西通；4 为交通灯南北通；5 为禁行。SEED-DTK_MBoard 单元的Traffic Lamp 处将显示结果；、4. 装载程序IO.out；5. 运行，观察。在程序运行过程中，可直接在Watch Window 里修改TestCommand的值，即将每一种运行方式所对应宏定义的值直接赋值给TestCommand，即可改变运行方式。例如在程序运行过程中，若想将运行方式改为夜间模式，就请将TestCommand 赋值为0xAA16（关于各种方式的宏定义已在第33 行到第37 行给出）即可。如下图所示：6.重新到第3）步开始尝试其他情况或者退出实验。五、实验总结 程序流程图

23、实验六 电机驱动实验一、实验目的(1) 熟悉CCS的开发环境。(2) 了解直流与步进电机驱动的原理；(3) 了解PWM对直流电机的驱动原理；(4) 了解步进电机的控制原理；(5) 了解直流与交流电机的驱动电路；(6) 了解PWM调速的实现过程；(7) 通过IO总线锁存产生的脉冲的频率与相位的顺序控制速度与方向。二、 实验原理SEED-DEC6713的存储器扩展总线，包含4个存储空间，被映射到C6713的和空间中，每个存储空间有20-位地址线、32-位数据线。本实验将直流电机与步进电机的控制接口映射到DSP C6713 EMIF CE3#空间，配置为16-位异步接口模式。三、 实验仪器和设备(1

24、) DSP实验箱 1台(2) 仿真器 1台(3) 主机 1台四、实验内容1 、 程序流程图2 、 实验步骤1. 打开CCS，进入CCS 的操作环境。2. 装入motor.pjt 工程文件， 添加DEC6713.gel 文件。3. 打开MOTOR.c 文件，到第36 行，修改TESTCOMMAND 的宏定义。TESTCOMMAND 是操作控制选项，可以为1-3 这3 个数。1 为步进电机运行；2 为步进电机反向运行； 3 为步进电机停止；4. 编译，链接，生成MOTOR.out 文件。装载MOTOR.out。5. 运行程序，观察实验箱上电机的运行是否与设置相符。此时若想改变电机的运行状态，无需停

25、止程序后通过修改TESTCOMMAND的宏定义来实现。而只需在程序运行过程中打开Watch Window 窗口，在其中修改TestCommand 变量，输入13 宏定义所对应的具体数值。修改motorset4初始值,可以改变电机的设置。motorset 各位的具体含义见MOTOR.c 第53，54 行的注释。可根据此修改电机步长，初始方向等参量。五、实验总结 定时器延时与软件延时的区别。 定时定时器延时是用硬件，精确。软件延时的区别用纯软件，不精确实验七 TMS320C6713电路原理图 (1) 复习Protel的使用。(2) 加强对DSP芯片TMS320C6713引脚的认识。(3) 掌握DS

26、P芯片的电气特性。2. 实验内容及步骤(1) 设计一个基于TMS320C6713的最小系统。(2) 下载该芯片的数据手册。(3) 阅读数据手册，掌握该芯片的电气特性。(4) 使用Protel画出该芯片的原理图，并发布为库文件。3. 实验报告要求(1) 画出基于TMS320C6713的最小系统的结构框图。(2) 写出该芯片的主要管脚 CLKIN ：时钟输入 。CLKOUT2：时钟输出。CLKOUT3：通过PLL控制器中的寄存器OSCDIVI可编程时钟输出。CLKMODE0：时钟发生器输入时钟源选择。PLLHV ：PLL模拟电源（3.3v）RESET :芯片复位。NMI：不可屏蔽中断。GP47：通

27、用目的输入输出引脚，可以作为外部中断。TMS：JTAG测试端口模式选择。TDO:JTAG测试端口数据输出。TDI: JTAG测试端口数据输入。TCK: JTAG测试端口时钟。TRST: JTAG测试端口复位。EMU05：仿真引脚。主断机接口（HPI） HINTGP1：主机中断。HCNL0.1/AXR1.3:主机控制。HD015:主机数据引脚。TMS320C6713是TI公司推出的一款TMS320C6000系列的浮点DSP芯片。其片内有8个并行的处理单元，单字节字长为32位，从而每周期可以执行8条32位指令；他具有强大的外设支持能力，32位外部存储器接口(EMIF)可以很方便地和SRAM，EPROM，FLASH，SBSRAM和SDRAM等同步和异步存储器或者512 MB的外部存储空间连接。(3) 给出该芯片的Protel原理图。