DSP实验教案1

课程教案课程名称：DSP技术实验任课教师：成利香所属系部：电气与信息工程学院教学班级：电子1103，通信1101教学时间：2013—2014学年第2学期湖南工学院课程基本信息课程名称DSP技术实验课程代码总计：16学时讲课：学时实验：16学时上机：学时课程设计：周学分类别必修课（√）选修课（）理论课（）实验课（√）任课教师成利香职称讲师授课对象专业班级：电子1103，通信1101共2个班课程简介（不超过1000字）“DSP技术实验”是电子信息专业本科生的一门必修的实验课，通过本课程的学习，让学生深入了解tms320vc54X组成、工作原理及应用技术。实验平台选用tms320vc5416做为主处理器，介绍了DSP的通用开发环境CCS5000，让学生通过调试简单的示例程序来学习DSP的开发，并通过外围的I/O扩展以及定时器和中断系统让学生对硬件做一些基本的了解。要求学生在学完本课程以后，具有阅读各类DSP技术资料的自学能力和进行DSP应用系统设计的开发能力，并为其它后续课程奠定数字信号处理基础。1.实验一：熟悉CCS开发环境。掌握CCS5000的安装、设置以及启动。掌握打开、创建和管理一个工程；掌握工程的编辑、装载和编辑环境的设置；了解工程文件系统的组成。2.实验五：DSP时钟和定时器。掌握54X系列DSP内部时钟和定时器的工作原理和应用。3.DSP中断系统掌握54X系列DSP中断系统的工作原理和应用。4.发光二极管实验了解I/O访问方式。熟练掌握DSP的各种指令。编写调试发光二管流水灯程序。5.液晶显示实验进一步掌握I/O读写方式。掌握DSP控制图形LCD显示方法6.直流电机控制实验要求学生掌握采用DSP的PWM输出；进一步熟悉DSP的特征引脚功能；掌握DSP对直流电机的控制原理；7.快速傅立叶变换实验。掌握计算FFT的计算机实现方法.分析时域离散信号、系统和系统响应8.FIIR滤波器实验掌握FIR滤波器的基本原理和实现方法熟悉DSP编程技巧学生在完成每个实验项目后，要求认真撰写包括实验名称、目的要求、设计步骤、实验电路、实验结果及实验结果分析、总结与讨论等内容的实验报告，并鼓励学生在报告中发表自己的独到见解和所做的实验创新。教师将根据学生实验过程中的综合表现和对实验报告的批阅情况，对学生的实验成绩进行认真评定。该课程以考查方式对学生的实验成绩进行考核。基本教材和主要参考资料教材：TMS320C54XDSP原理及应用（第二版）乔瑞萍等编著参考书1．DSP技术与应用实例电子工业出版社赵红怡编著2003年6月第一版2．TMS320C54xDSP应用程序设计与开发刘益成编著北京航空航天大学出版社2002年5月出湖南工学院教案用纸p一基础实验：CCS的使用与简单应用程序的调试1.1实验目的1.熟悉CCS集成开发环境，掌握工程的生成方法；2.熟悉SEED-DEC5416实验环境；3.掌握CCS集成开发环境的调试方法；1.2实验内容1.DSP源文件的建立；2.DSP程序工程文件的建立；3.学习使用CCS集成开发工具的调试工具；1.3实验知识背景1.3.1CCS简介1.CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率。CCS提供了基本的代码生成工具，它们具有一系列的调试、分析能力。CCS支持如下所示的开发周期的所有阶段。1.3.1CCS简介1.CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率。CCS提供了基本的代码生成工具，它们具有一系列的调试、分析能力。CCS支持如下所示的开发周期的所有阶段。湖南工学院教案用纸p2.CCS窗口介绍1.3.2CCS常用文件介绍使用CCS时，经常遇见下述扩展名文件：1.project.mak:CCS使用的工程文件2.program.c:C程序源文件3.program.asm:汇编程序源文件4.filename.h:C程序的头文件，包含DSP/BIOSAPI模块的头文件5.filename.lib:库文件6.project.cmd:连接命令文件7.program.obj:由源文件编译或汇编而得的目标文件8.program.out:（经完整的编译、汇编以及连接的）可执行文件9.project.wks:存储环境设置信息的工作区文件保存配置文件时将产生下列文件：1.programcfg.cmd:连接器命令文件2.programcfg.h54:汇编头文件3.programcfg.s54:汇编源文件湖南工学院教案用纸p1.3.3CCS常用指令简介1．设置断点。将光标放置在需要设置断点的程序行前，选择Debug→Breakpoints，即完成可一个断点的设置。2．CCS提供3种方法复位目标板1)ResetDSP：Debug→ResetD，初始化所有的寄存器内容并暂停运行中的程序。使用此命令后，要重新装载.out文件后，在执行程序。2)Restart：Debug→Restart，将PC值恢复到当前载入程序的入口地址。3)Gomain：Debug→Gomain，将程序运行到主程序的入口处暂停。3．CCS提供4种执行操作1)执行执行：Debug→Run，程序运行直到遇到断点为止。2)暂停执行：Debug→Halt，程序停止运行。3)动画执行：Debug→Animate，用户反复运行程序，直到遇到断点为止。4)自由执行：Debug→RunFree，禁止所有断点运行程序。4．CCS提供4种单步执行操作1)单步进入：Debug→stepinto，快捷键F8，当调试语句不是基本的汇编指令时，此操作进入语句内部。2)单步执行：Debug→stepOver，此命令将函数或子函数当作一条语句执行，不进入内部调试。3)单步跳出：Debug→stepOut，此命令作用为从子程序中跳出4)执行到光标处：Debug→RuntoCursor，快捷键crtl+F10，此命令作用为将程序运行到光标处。5．内存、寄存器与变量的操作1)查看变量使用view→WatchWindow命令2)查看寄存器使用view→Registers→CPURegisters命令3)查看内存使用view→memory命令湖南工学院教案用纸p6．Graph的设置即图形显示1)选择View→Graph→Time/Frequency。2)在弹出的GraphPropertyDialog对话窗中，将GraphTitle，StartAddress，AcquisitionBufferSize，DisplayDataSize，DSPDataType等的属性可改变为如下图所示（也可根据具体需要设置属性）。向下滚动右侧的滚动条或调整dialog框的大小可看到所有的属性。1.4实验步骤1）.将DSP仿真器与计算机连接好；2）.将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC5416单元的J1相连接；3）.启动计算机，当计算机启动后，打开SEED-DTK_DBD的电源。观察SEED-DTK-IO1单元的＋5V，＋3.3V，＋15V，－15V的电源指示灯，SEED_DEC5416的D2以及SEED-DSK2812的D2是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。4）.双击图标进入CCS环境。下面按照原文件、工程文件以及编译条件的设置来分别介绍一下CCS的使用。1.4.1创建源文件1）．打开CCS选择File→New→SourceFile命令2）．编写源代码并保存3）．保存源程序名为math.c，选择File→Save4）．创建其他源程序（如.cmd）可重复上述步骤。1.4.2创建工程文件1.打开CCS，点击Project--New,创建一个新工程，其中工程名及路径可任意指定2.弹出如下对话框：3.在Project中填入工程名，Location中输入工程路径；其余按照默认选项，点击完成即可完成工程创建。4点击Project选择addfilestoproject,添加工程所需文件。湖南工学院教案用纸p5.在弹出的对话框中的下拉菜单中分别选择.c点击打开，即可添加源程序XXX.c添加到工程中。6.同样的方法可以添加文件XXX.cmd、XXX.lib到工程中；在下面窗口中可以看到XXX.c、XXX.cmd、XXX.lib文件已经加到工程文件中。7.以下操作可使您对工程中的文件进行打开、删除、查看属性等操作1.4.3设置编译与连接选项1．点击Project选择BuildOpitions2．在弹出的对话框中设置相应的编译参数，一般情况下，按默认值就可以；3．在弹出的对话框中选择连接的参数设置，设置输出文件名，堆栈的大小以及初始化的方式。1.4.4工程编译与调试1．点击Project→Buildall，对工程进行编译，如正确则生成out文件；若是修改程序，可以使用Project→Build命令，进行编译连接，它只对修改部分做编译连接工作。可节省编译与连接的时间。编译通过，生成.out文件。2．点击File→loadprogram，在弹出的对话框中载入debug文件夹下的.out可执行文件。3．装载完毕4．点击debug→GoMain回到C程序的入口5．打开File→Workspace→SaveWorkspace保存调试环境，以便下次调试时不需要重新进行设置。只要File→Workspace→LoadWorkspace即可恢复当前设置1.5完成简单应用程序的调试1.6记录实验结果1.7完成实验报告：湖南工学院教案用纸p二.发光二极管显示实验2.1实验目的1.熟悉SZ-DSPF开发教学平台的使用;2.掌握DSP对I/OII的访问方式;3.熟悉C语言程序设。2.2实验设备计算机;DsP硬件仿真器;SZ-DSPF开发教学平台。2.3实验硬件设置在做实验之前，需要接通该实验所需的硬件电路，本实验为:先将实验箱上的电源开关“MS2,MS3和MS4”按下，再将机箱右侧的船型开关往I”方向打开电源;SZ-5416主控模块上的J7，J9，J4，J16短接;在“设置模块”中将“A和C”设置为“1。然后开始做实验，注意在做DSP实验时一开始按了SZ-5416主控模块上的K1硬件复位后，程序运行中不要再按复位键，以免实验由于DSP复位而失败。2.4实验原理DSP处理器TMS320VC5416的64K字I/O空间必须通过外加缓冲或锁存电路，配合外部I/O读写控制时一序构成片外外设的控制电路。所以木实验中采用CPLD（CEPM7128)和锁存器(在XC95216中已设计好)给DSP扩展了一个I/O口，来完成DSP对I/O口的访问。本实验程序主要是实现将数据往一个I/O端口送，从而显示一种状态，来验证DSP对I/O口的访问，实验中是由DSP直接编程，往发光二极管的I/O口端地址C002h送数，通过观察发光二极管的变化，来验证其正确性。硬件原理图请参考“SZ-LK板”的说明，逻辑关系请参考第二章逻辑分析5416部分，数据流程请参考第五章中的发光二极管。湖南工学院教案用纸p2.4程序设计及步骤：1.程序设计流图如下：2.完成源程序和连接命令文件的编写3.编译连接生成可执行文件4.下载并记录实验结果2.5实验思考1、如何设置DP,SP值，以及DP,SP在程序中所起的作用是什么?2、如何理解、设置I/O等待寄存器?湖南工学院教案用纸p三.设计实验按键中断显示实验3.1实验目的1．了解DSP外部中断的使用，中断服务程序的设计方法;2．掌握DSP中断向量表的划分。3.2实验设备计算机;DSP硬件仿真器;SZ-DSPF开发教学平台。3.3实验硬件设置做实验之前，需要接通该实验所需的硬件电路，木实验为:先将实验箱上的电源开关“MS2,MS3和MS4”按下，再将机箱右侧的船型开关往I”方向打开电源;SZ-5416的主控模块上的J7，J9，J4，J16短接;在“设置模块”中将“A和C”设置为“1。然后开始做实验，注意在做DSP实验时一开始按了SZ-5416的主控模块上的K1硬件复位后，程序