第二章 DSP实验

6第二章DSP实验实验一常用指令和数据存储实验一、实验目的1．熟悉SEED-DEC5502实验环境；2．熟悉CCS集成开发环境，掌握工程的生成方法，掌握CCS集成开发环境的调试方法；3．了解TMS320C55x汇编语言程序结构和一些简单的汇编语句用法，学习在CCS环境中调试汇编代码；4．了解TMS320VC5502的内部存储器空间的分配及指令寻址方式，学习用CodeComposerStudio修改、填充DSP内存单元的方法，学习操作TMS320VC5502内存空间的指令。5．掌握DSP片上DARAM的工作方式，了解DARAM存储空间的分配，掌握DSP片上DARAM中数据的存取。二、实验设备计算机，CCS2.0版软件，DSP仿真器，DSP实验箱。三、实验背景知识汇编语言程序除了程序中必须使用汇编语句之外，其编译选项的设置与C语言编制的程序也稍有不同。汇编语言程序在执行时直接从用户指定入口开始，而C语言程序在执行时，先要调用C标准库中的初始化程序（入口标号为“_c_init00”），完成设置之后，才转入用户的主程序main()运行。TMS320VC5502的片上DARAM大小为32K×16-bit(64Kbytes)。DARAM在一个机器周期内能被访问两次，因此DARAM提高了系统的性能。DARAM由8块4K×16-bit模块组成（见下图1-1所示）。图1-1DARAM块的组成7每个模块在一个周期内能够执行两次读取或一次读取一次写入或两次写入。DARAM位于000000h－00FFFFh的地址范围内，它能够被程序、数据或DMA总线访问。四、实验要求1．熟悉CCS环境，学习在CCS环境下进行DSP程序开发的一般过程与方法；2．编写简单的DSP汇编源程序，掌握一些常用汇编指令的用法；3．掌握DSP片上DARAM中数据的存取。对DSP进行初始化、在片上DARAM上写数据，检查并读取片上DARAM的数据。五、实验步骤与内容（一）常用指令部分1．实验程序及包含的文件（1）addasm.asm：实验的主程序；（2）SEED_DEC5502.gel：系统初始化；（3）SEED_DEC5502.cmd：声明了系统的存储器配置与程序各段的连接关系。2．实验准备首先将D：盘下03.ExamplesofProgram\05.SEED-DTK5502例程目录下的3.1.3addasm文件夹拷贝到E：盘根目录下。（1）DSP仿真器与计算机连接好；（2）将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC5502单元的J1相连接；（3）打开SEED-DTK5502的电源。观察SEED-DTK_MBoard单元的＋5V，＋3.3V，＋15V，－15V的电源指示灯以及SEED-DEC5502的电源指示灯D2、D4是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。3．具体实验步聚（1）打开CCS软件，进入CCS的主界面；（2）运行Project/Open命令，装入addasm.pjt工程文件；运行File/LoadGEL命令，添加SEED_DEC5502.gel文件；在工程管理窗口中，双击Source文件夹下的汇编源文件addasm.asm，可以在右边窗口中看到该文件的具体内容，如下图1-2所示；8图1-2汇编源文件窗口（3）运行Project/RebuildAll命令，对工程当中的所有文件进行编译、链接以便形成可以在目标板上运行的addasm.out可执行文件；（4）运行File/LoadProgram命令，装载addasm.out文件（在3.1.3addasm\Debug文件夹下），进行调试；（5）运行Debug/Run命令，运行程序；（6）运行View/Registers/CPURegisters命令，查看结果，观察寄存器（AR0和AR1）的值，观察结果如下图1-3所示。图1-3寄存器观察窗口由运行结果可知，程序运行完成后，寄存器AR0的值为0AH，寄存器AR1的值为14H。（二）数据存储部分1．实验程序及包含的文件（1）DEC5502_DARAM.c：这是实验的主程序，包含了系统初始化，系统时钟设置，在片上DARAM上写数据，读片上DARAM数据并检查等；9（2）SEED_DEC5502.cmd：声明了系统的存储器配置与程序各段的连接关系。2．实验准备首先将D：盘下03.ExamplesofProgram\05.SEED-DTK5502例程目录下的3.2.3DEC5502_DARAM文件夹拷贝到E：盘根目录下。（1）DSP仿真器与计算机连接好；（2）将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC5502单元的J1相连接；（3）打开SEED-DTK5502的电源。观察SEED-DTK_MBoard单元的＋5V，＋3.3V，＋15V，－15V的电源指示灯以及SEED-DEC5502的电源指示灯D2、D4是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。3．具体实验步聚（1）打开CCS软件，进入CCS的主界面；（2）运行Project/Open命令，装入DEC5502_DARAM.pjt工程文件；运行File/LoadGEL命令，添加SEED_DEC5502.gel文件；在工程管理窗口中，双击Source文件夹下的C语言源文件DEC5502_DARAM.c，可以在右边窗口中看到该文件的具体内容，如下图1-4所示；图1-4C语言源文件窗口10（3）运行Project/RebuildAll命令，对工程当中的所有文件进行编译、链接以便形成可以在目标板上运行的DEC5502_DARAM.out可执行文件；（4）运行File/LoadProgram命令，装载DEC5502_DARAM.out文件（在3.2.3DEC5502_DARAM\Debug文件夹下），进行调试；（5）在DEC5502_DARAM.c程序的第48行“Errcount=0；”和第56行“if(Errcount!=0)”处设置断点，如图1-5所示；图1-5断点设置图（6）运行Debug/Run命令，运行程序，程序会停在第一个断点处；然后运行View/Memory命令，可以打开MemoryWindowsOptions对话框，按照图1-6对选项进行设置，单击OK按钮，出现存储器窗口，如图1-7所示。图1-6存储器选项窗口11图1-7存储器窗口（7）再次运行Debug/Run命令，程序会停在第二个断点处；然后运行View/WatchWindow命令，可以打开观察窗口，如图1-8所示。其中i变量的值表示从片上DARAM读出的数据总个数，Errcout表示从片上DARAM中读出的错误数据的个数。如果Errcout的值为0，则表明SEED_DEC5502片上DARAM中数据存取操作成功；否则SEED_DEC5502片上DARAM中数据存取操作失败。图1-8变量观察窗口（8）继续运行Debug/Run命令，可以观察到如下图1-9所示的输出结果。图1-9程序运行结果图12六、实验报告要求1．写出主程序，并写出运行结果；2．写明对程序进行了何种修改，给出修改部分程序，并写出运行结果；3．对实验进行总结，写结论及体会。13实验二数字波形产生实验一、实验目的1．了解数字波形产生的基本原理；2．学习用C55xDSP芯片产生正弦信号的基本方法和步骤；3．学习用标准C语言编制程序；了解常用的C语言程序设计方法和组成部分；4．了解CCS集成开发环境的操作环境和基本功能；熟悉在CCS环境下进行C语言程序开发的过程及方法。二、实验设备计算机，CCS2.0版软件，DSP仿真器，实验箱。三、基础理论数字波形信号发生器是利用微处理器芯片，通过软件编程和D/A转换，产生所需要信号波形的一种方法。在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中，经常会用到数字正弦波发生器。一般情况，产生正弦波的方法有两种：1．查表法。此种方法用于对精度要求不是很高的场合。如果要求精度高，表就很大，相应的存储器容量也要很大。2．泰勒级数展开法。这是一种更为有效的方法。与查表法相比，需要的存储单元很少，而且精度高。一个角度为θ的正弦和余弦函数，可以展开成泰勒级数，取其前5项进行近似得：))))981(761(541(321(!9!7!55!3sin2222973xxxxxxxxxx))))871(651(431(21!8!6!4!21cos22228642xxxxxxxx其中，x为的弧度值。四、实验要求要求采用泰勒级数展开法，来构造正弦波信号，计算点数为256点；用CCS的图形观察功能在PC机上将正弦波图形显示出来，并画图。五、实验步骤和内容141．实验准备（1）DSP仿真器与计算机连接好；（2）将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC5502单元的J1相连接；（3）打开SEED-DTK5502的电源。观察SEED-DTK_MBoard单元的＋5V，＋3.3V，＋15V，－15V的电源指示灯以及SEED-DEC5502的电源指示灯D2、D4是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。2．具体实验步骤（1）打开CCS软件，进入CCS的主界面；（2）按照在CCS环境下进行DSP程序开发的一般过程和实验要求编写程序；首先在E盘建立一个自己的工作目录，然后运行Project/New命令，新建一个工程文件（扩展名为.pjt）；接着运行File/New/SourceFile命令新建扩展名为.c的主程序和扩展名为.cmd的链接命令文件；（3）运行Project/AddFilestoProject命令，将扩展名为.c的主程序、扩展名为.cmd的链接命令文件和C的运行支持库文件rts55x.lib添加到工程文件当中去；在工程管理窗口中，双击Source文件夹下的C语言源文件，可以在右边窗口中看到该文件的具体内容，如下图2-1所示；图2-1C语言源文件窗口15（4）运行Project/Build命令，对工程当中的所有文件进行编译、链接，以便形成可以在目标板上运行的扩展名为.out可执行文件；（5）运行File/LoadProgram命令，装载.out文件，进行调试；（6）运行Debug/Run命令，运行程序；（7）运行View/Graph/TimeFrequency命令，打开一个图形观察窗口，对观察窗口的参数进行正确设置，如下图2-2所示，以便观察利用泰勒级数产生的波形；图2-2图形观察窗口参数设置图（8）尝试修改主程序中和正弦波频率有关的参数值，“Rebuild”及“Load”后，单击“Run”运行程序，观察产生信号频率变化；（9）关闭工程文件；关闭所有窗口，本实验完毕。六、实验报告要求1．写出主程序及程序运行结果，绘制正弦波图形；2．对结果进行分析，对实验进行总结，写结论及体会。16实验三数字图像处理实验一、实验目的1．了解数字图像处理的基本原理；2．学习灰度图像反色处理技术；3．学习灰度图像二值化处理技术；4．掌握数字图像处理在DSP上的实现。二、实验设备计算机，CCS2.0版软件，DSP仿真器，实验箱。三、基础理论1．图像的反色将图像按象素进行求反，取得类似照相底片效果。求反处理的图像与原始图“黑白颠倒”，可以看清原始图中灰黑区域的情况。求反的图像一般用于数字图像的初步处理。图3-1为原始图像，对图3-1进行反色处理后的图像如下图3-2所示。图3-1原始图像图3-2反色后的图像设AD表示输入图像的灰度，BD表示输出图像的灰度。图像反色的灰度变换方程为AABDDfD255)(2．图像的二值化灰度的阈值变换可以将一幅灰度图像转换成黑白二值图像。它的操作过程是先由用户指定一个阈值，如果图像中其像素的灰度值小于该阈值，则将17该像素的灰度值设置为0，否则灰度值设置为255。灰度的阈值变换的变换函数表达式为)(255)(0)(TxTxxf其中T为指定的阈值。对图3-1进行二值化后的图像如下图3-3所示。图3-3二值化后的图像四、实验要求要求实现灰度图像的读入、反色处理和二值化处理，并将原灰度图像、反色处理后和二值化