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1、嵌入式电力参数测量系统实验指导书学生用161013嵌入式电力参数测量系统实验指导书哈尔滨工业大学电气工程系2012年10月实验1 仿真软件的使用1.1 构造 DSP 开发软件环境1、安装CCS 软件(此文档假定用户将CCS 安装在默认目录C: CCStudio_v3.3 中，同时 也建议用户按照默认安装目录安装)(1) 将实验箱附带的教学光盘插入计算机光盘驱动器。(2) 打开教学光盘的根目录中有“ccs3.3”目录，用鼠标右键单击文件夹中“Setup.exe”， 进入安装程序。建议您安装时使用默认路径“ C:CCStudio_v3.3”。(3) 选择“Code Composer Studio”

2、，按照安装提示进行安装，并重新启动计算机。(4) 安装完毕，桌面上出现两个新的图标，如下图。1.2 设置 CCS1、设置CCS 工作在软件仿真环境CCS 可以工作在纯软件仿真环境中，就是由软件在PC 机内存中构造一个虚拟的DSP 环境，可以调试、运行程序。但一般软件无法构造DSP 中的外设，所以软件仿真通常用于调试纯软件的算法和进行效率分析等。在使用软件仿真方式工作时，无需连接板卡和仿真器等硬件。(1)单击桌面上图标：进入CCS 设置窗口。(2)在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：图 1.1 删除掉原有的驱动设置(3)在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：图 1.2 选择软件仿真F2812

3、芯片驱动此时CCS 已经被设置成Simulator 方式(软件仿真TMS320F2812 器件的方式)，如果一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。2、设置CCS 通过ICETEK-5100USB 仿真器连接ICETEKF2812-A 硬件环境进行软件调试和开发。(1) 单击桌面上图标：进入 CCS 设置窗口。(2) 在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：图 1.3 删除掉原有的驱动设置(3)在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：图 1.4 选择硬件仿真F2812 芯片驱动(4) 接着在下面的窗口中按标号顺序进行如下选择：图 1.5 设置gel 文件(5) 在出现的窗口按标号顺序进行如

4、下设置：图 1.6 加入gel 文件(6) 在出现的窗口按标号顺序进行如下设置：图 1.7 退出ccs 设置界面(7)在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：图 1.8 保存退出以上设置完成后，CCS 已经被设置成Emulator 的方式(用仿真器连接硬件板卡的方式)，并且指定通过ICETEK-5100USB 仿真器连接ICETEKF2812-A 评估板。如果您需要一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了1.3 Code Composer Studio 入门一、实验目的1、掌握Code Composer Studio 3.3 的安装和配置步骤过程。2、了解DSP 开发系统和计算机与目标系统

5、的连接方法。3、了解Code Composer Studio 3.3 软件的操作环境和基本功能，了解TMS320C28xx 软件开发过程。(1)学习创建工程和管理工程的方法。(2)了解基本的编译和调试功能。(3)学习使用观察窗口。(4)了解图形功能的使用。*Code Composer Studio 3.3 主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C 语言程序编译连接生成COFF (公共目标文件)格式的可执行文件，并能将程序下载到目标DSP 上运行调试。*用户系统的软件部分可以由CCS 建立的工程文件进行管理，工程一般包含以下几种文件：-源程序文

6、件：C 语言或汇编语言文件(*.ASM 或*.C)-头文件(*.H)-命令文件(*.CMD)-库文件(*.LIB,*.OBJ)二、实验步骤1、实验准备由于本实验采用软仿真模式，不需硬件设备。2、设置Code Composer Studio 3.3 在软仿真(Simulator)方式下运行3、启动Code Composer Studio 3.3成功地启动了 CCS 后会出现如下窗口：注：下面窗口是打开了所有 CCS 软件功能后显示的。图 1.9 CCS 软件界面介绍实际上打开的 CCS 界面没有上图所示的那么多内容。原始的刚打开的 CCS 界面包含如下图的基本元素：图 1.10 初始CCS界面图

7、中的其他部分都是在工作中根据需要打开的。而且图像和图形显示窗口打开时，还要做一些相关的参数设置才能正常使用，具体的设置方法我们留到后面实验中应用时再详细说明。4、创建工程(1) 创建新的工程文件(2) 选择菜单“Project”的“New”项。图1.11 创建工程文件如下图，按编号顺序操作建立 volume.pjt 工程文件：Location 选项可选择任意目录。图 1.12 新建工程展开主窗口左侧工程管理窗口中“Projects”下新建立的“volume.pjt”，其各项均为空。(2)在工程文件中添加程序文件：选择菜单“Project”的“Add Files to Project”项；在“A

8、dd Files to Project”对话框中选择文件目录为 C:ICETEKF2812DSP281x_examplesLab0101-UseCCS，改变文件类型为“C Source Files(*.c;*.ccc)”，选择显示出来的文件“volum.c”；重复上述各步骤，添加C:ICETEKF2812DSP281x_examplesLab0101-UseCCSvolume.cmd 文件到volum 工程中；添加C: CCStudio_v3.3c2000cgtoolslib rts2800_ml.lib。(3)编译连接工程：选择菜单“Project”的“Rebuild All”项，或单击工具

9、条中的按钮；注意编译过程中CCS 主窗口下部“Build”提示窗中显示编译信息， 最后将给出错误和警告的统计数。5、编辑修改工程中的文件(1)查看工程文件展开 CCS 主窗口左侧工程管理窗中的工程各分支，可以看到“volume.pjt”工程中包含“volume.h”、“rts2800.lib”、“volume.c”和“volume.cmd”文件，其中第一个为程序在编译时根据程序中的“include”语句自动加入的。(2)查看源文件*双击工程管理窗中的“volume.c”文件，可以查看程序内容。可以看到，用标准C语言编制的程序，大致分成几个功能块：-头文件。描述标准库程序的调用规则和用户自定义数

10、据、函数头、数据类型等。具体包含哪一个头文件，需要根据程序中使用了哪些函数或数据而定。比如：如果程序中使用了printf 函数，它是个标准C 提供的输入/输出库函数，选中“printf”关键字，按Shift+F1 会启动关于此关键字的帮助，在帮助信息中可发现其头函数为stdio.h，那么在此部分程序中需要增加一条语句：#include “stdio.h”。-工作变量定义。定义全局变量。-子程序调用规则。这部分描述用户编制的子程序的调用规则。也可以写到用户自己编制的.h 文件中去。-主程序。即main()函数。它可分为两部分：变量定义和初始化部分、主循环部分。主循环部分完成程序的主要功能。-用户

11、自定义函数。这个程序是一个音频信号采集、处理输出的程序。程序的主循环中调用自定义的函数read_signals 来获得音频数据并存入输入缓存inp_buffer 数组；再调用自定义函数write_buffer 来处理音频数据并存入输出缓存；output_signals 将输出缓冲区的数据送输出设备；最后调用标准C 的显示信息的函数printf 显示进度提示信息。整个系统可以完成将输入的音频数据扩大volume 倍后再输出的功能。read_signal 子程序中首先应有从外接AD 设备获得音频数据的程序设计，但此例中由于未采用实际AD 设备，就未写相应控制程序。此例打算用读文件的方式获得数据，模

12、拟代替实际的AD 输入信号数据。write_buffer 子程序中首先将输入缓冲区的数据进行放大处理，即乘以系数volume，然后放入输出缓冲区。output_signals 函数完成将处理后的设备输出的功能，由于此例未具体操作硬件输出设备，所以函数中未写具体操作语句。*双击工程管理窗中的“volume.h”文件，打开此文件显示，可以看到其中有主程序中要用到的一些宏定义如“BUF_SIZE”等。*volume.cmd 文件定义程序所放置的位置，此例中描述了F2812的存储器资源，指定了程序和数据在内存中的位置。比如：它首先将可用存储器分为八个部分，每个区给定起始地址和长度(区域地址空间不允许重

13、叠)；然后指定经编译器编译后产生的各模块放到哪个区。这些区域需要根据硬件的具体情况来确定。(3)编辑修改源文件及编译程序打开“volume.c”，找到“main()”主函数，将语句“input=inp_buffer;”最后的分号去掉，这样程序中就出现了一个语法错误；重新编译连接工程，可以发现编译信息窗口出现发现错误的提示；双击红色错误提示，CCS 自动转到程序中出错的地方；将语句修改正确(将语句末尾的分号加上)；重新编译；注意，重新编译时修改过的文件被CCS 自动保存。(4)修改工程文件的设置图 1.13 修改工程文件通过以上设置操作，重新编译后，程序中的用户堆栈的尺寸被设置成 1024 个字

14、。6、基本调试功能(1)下载程序：执行File􀃆Load Program ,在随后打开的对话框中选择刚刚建立的C:.Debugvolume.out 文件。(2)设置软件调试断点：在项目浏览窗口中，双击volume.c 激活这个文件，移动光标到main()行上，单击鼠标右键选择Toggle Breakpoint 或按F9 设置断点(另外，双击此行左边的灰色控制条也可以设置或删除断点标记)。(3)利用断点调试程序：选Debug􀃆Run 或按F5 运行程序，程序会自动停在main()函数上。按 F10 执行到write_buffer()函数。再按 F11，程序将转

15、到write_buffer 函数中运行。此时，为了返回主函数，按 shift-F11 完成write_buffer 函数的执行。再次执行到 write_buffer 一行，按F10 执行程序，对比与F11 执行的不同。提示：在执行C 语言的程序时，为了快速的运行到主函数调试自己的代码，可以使用Debug􀃆Go main 命令，上述实验中的使用的是较为繁琐的一种方法。7、使用观察窗口(1)执行View􀃆Watch Window 打开观察窗口。(2)在volume.c 中，用鼠标双击一个变量(比如num)，再单击鼠标右键，选择“Quick Watch”，CCS

16、将打开Quick Watch 窗口并显示选中的变量。(3)在volume.c 中，选中变量num，单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”，CCS 将把变量添加到观察窗口并显示选中的变量值。(4)在观察窗口中双击变量，则弹出修改变量窗口。此时，可以在这个窗口中改变变量的值。(5)把str 变量加到观察窗口中,点击变量左边的”+”,观察窗口可以展开结构变量,并且显示结构变量的每个元素的值。8、文件输入/输出下面介绍如何从 PC 机上加载数据到DSP 上，用于利用已知的数据流测试算法。（1） 打开volume.c，找到Read_signals(input)，F9设断点（2） D

17、ebug菜单Breakpoints，打开断点管理窗口（3）选中Read_signals(input)所在断点行，点右键菜单，选择Property window.，打开断点属性页（4）在Action列表框中，选择Read data from file，然后在下边的条目中选择文件名，如sine2.dat（5） Wrap Around项目打勾，显示为True，让文件读到结尾时反绕到文件开头（6）Start Address填写文件数据填充到内存的位置，可以填写input，也可以填写数组的地址（7） Length填写每次从文件中读出的数据长度，填写0x64，或者十进制数100（8） 点击该属性页上端的S

18、umbit change按钮，保存设置,如图1.14所示（9）此时，会出现一个类似播放器的窗口，可以显示和控制从文件读取数据的进度。图1.14 加载数据文件配置好Probe 断点和与之关联的事件后可以通过图形功能显示数据。9、图形功能简介为了更加直观地显示数据波形，可以使用Graph功能，如图1.15所示。（1）View菜单GraphTime/Freq.，打开图形属性对话框（2）缺省是单个图形的显示，Single Time，在起始地址处填写input，采集缓冲区长度填写100，整个图显示的长度200，即，一张图要两次读取文件才能显示完整。点击OK，显示出图形窗口，点击右键清显示。（3）选择 D

19、SP Data type 为 16位 signed integer （4）F5运行程序，可以看到随着上述播放器的进度，内存数据变化，刷新图形，sine2波形也会随之变化。（5）改变Single Time为Dual Time，在起始地址low处填写output，将输出波形显示在下端。（6）再次运行程序，可以看到输入、输出波形的同时显示图 1.15 设置图形显示功能10、退出CCS 。三、实验结果通过对工程文件“volume”的编译、执行后得到结果的图形显示如下：图 1.1.8 结果显示设计实验：（1）分析数据文件的格式，并完成y=100sint+10sin3t一周期32点数据文件的构造。（2）将

20、该数据文件导入CCS3.3中，并进行显示实验2 TMS320F2812 的C及汇编语言编程一、实验目的1、用标准C 及汇编语言编制相同功能的程序，并在DSP中进行调试。2、学习编制连接命令文件，并用来控制代码的连接。3、熟悉仿真软件CCS3.3的使用方法。4、对比C语言、汇编语言生成机器码的效率。二、实验原理1、 标准 C 语言程序CCS 支持使用标准C 语言开发DSP 应用程序。当使用标准C 语言编制的程序时，其源程序文件名的后缀应为.c(如：volume.c)。CCS 在编译标准C 语言程序时，首先将其编译成相应汇编语言程序，再进一步编译成目标DSP 的可执行代码。最后生成的是coff 格

21、式的可下载到DSP 中运行的文件，其文件名后缀为.out。由于使用 C 语言编制程序，其中调用的标准C 的库函数由专门的库提供，在编译连接时编译系统还负责构建C 运行环境。所以用户工程中需要注明使用C 的支持库。2、 命令文件的作用命令文件(文件名后缀为cmd)为链接程序提供程序和数据在具体DSP 硬件中的位置分配信息。通过编制命令文件，可以将某些特定的数据或程序按照设计人员的意图放置在DSP 所管理的内存中。命令文件也为链接程序提供了DSP 外扩存储器的描述。在程序中使用CMD 文件描述硬件存储区，可以只说明使用部分，但只要是说明的，必须和硬件匹配，也就是只要说明的存储区必须是存在的和可用的

22、。3、 内存映射(map)文件的作用设计、开发的DSP 程序在调试好后，要固化到系统的ROM 中。为了更精确地使用ROM 空间，需要知道程序的大小和位置，通过建立目标程序的map 文件可以了解DSP 代码的确切信息。当需要更改程序和数据的大小和位置时，就要适当修改cmd 文件和源程序，再重新生成map 文件来观察结果。另外，通过观察map 文件，可以掌握DSP 存储器的使用和利用情况，以便进行存储器方面的优化工作。4、程序设计要求程序流程图：三、实验步骤1、实验准备设置软件仿真模式。2、建立新的工程文件(1)双击桌面上图标，启动 Code Composer Studio 3.3。(2)进行以下

23、设置：存储目录自己设定图 2.1 建立CProgram.pjt3、编辑输入源程序(1)C 语言程序编写-先新建源程序窗口：图 2.2 新建源文件-输入源程序：int x,y,z;main()x=1; y=2;while ( 1 )z=x+y;-保存源程序为CProgram.c： 图2.3 保存为c 文件(2)命令文件编写（cmd文件）-如同第(1)步操作，建立空的源程序窗口。-输入连接命令文件内容：-l rts2800.lib-stack 400h-heap 100MEMORYPAGE 0 : PROG(R) : origin = 0x3E8000, length = 0x10000PAGE

24、0 : BOOT(R) : origin = 0x3FF000, length = 0xFC0PAGE 0 : RESET(R) : origin = 0x3FFFC0, length = 0x2PAGE 0 : VECTORS(R) : origin = 0x3FFFC2, length = 0x3EPAGE 1 : M0RAM(RW) : origin = 0x000000, length = 0x400PAGE 1 : M1RAM(RW) : origin = 0x000400, length = 0x400PAGE 1 : L0L1RAM(RW) : origin = 0x008000

25、, length = 0x2000PAGE 1 : H0RAM(RW) : origin = 0x3F8000, length = 0x2000SECTIONS/* 22-bit program sections */.reset : RESET, PAGE = 0vectors : VECTORS, PAGE = 0.pinit : PROG, PAGE = 0.cinit : PROG, PAGE = 0.text : PROG, PAGE = 0/* 16-Bit data sections */.const : L0L1RAM, PAGE = 1.bss : L0L1RAM, PAGE

26、 = 1.stack : M1RAM, PAGE = 1.sysmem : M0RAM, PAGE = 1/* 32-bit data sections */.ebss : H0RAM, PAGE = 1.econst : H0RAM, PAGE = 1.esysmem : H0RAM, PAGE = 1-如同第(1)步操作，将文件存为：CProgram.cmd(3) 将上述编译的源程序加入工程CProgram.pjt，具体操作参考实验1。（注意加入的是C源程序文件和cmd文件）4、编译源文件、下载可执行程序(1) 单击菜单“Project”、“Rebuild All”。如出现CCS 编译错误

27、fatal error: file C:CCStudio_v3.3MyProjectsMotorrts2800.lib has a Tag_Memory_Model attribute value of 1 that is different than one previously seen (2); combining incompatible files将project 下build option 中 advanced 下 large memory model 去掉即可(2) 执行File Load Program ，在随后打开的对话框中选择刚刚建立的debugCProgram.out 文

28、件。完成后，系统自动打开一个反汇编窗口“Disassembly”，并在其中指示程序的入口地址为“_c_int00”。5、打开观察窗口开启CPU 寄存器观察窗口：单击菜单View-Registers-CPU Registers（调试C语言程序也可不观察此项）。6、观察程序运行结果在“Disassembly”代表程序运行位置的绿色箭头指向程序的入口地址，程序将从此处开始执行。(1) 选择菜单中Debug-Go Main，CCS 自动打开CProgram.c，程序会停在用户主程序入口main 上，这从反汇编窗口和CProgram.c 窗口中的指示箭头位置可以看出。(2) 在内存观察窗口中观察变量的值

29、：选择“View”菜单中“Memory”项，在“Memroy Window Options”窗口中的“Adress”项中输入&x，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口中x 的当前取值显示在第1 个地址的后。(3) 将变量x、y、z 分别加入观察窗口：在源程序中双击变量名，再单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”。这时，这3个变量还未作初始化。(4) 单步运行2 次，在观察窗中观察到变量x、y 被赋值。变化的值被显示成红色。同时在“Memory”窗口中也能观察到x 和y 值的改变。(5) 再单步运行，可观察到z 的值被计算出来。双击观察窗口中变量x、y 在“Value

30、”栏中的取值并修改成其他取值，单步运行后观察结果。(6) 双击观察窗口中变量x、y 在“Value”栏中的取值，并修改成0；选择菜单Debug-Restart，返回程序起点。(7) 重新单步运行程序，观察在CPU 寄存器窗口中，各寄存器使用情况，观察哪个寄存器参与了运算。7、内存映像文件(1) 选择菜单Project-Build Options，启动“Build Options”工程设置对话框。(2) 单击“Linker”属性页，在“Map Filename”项中观察生成的map 文件名和路径。(3) 单击“取消”退出。8、对照观察map 文件和cmd 文件的内容(1) 选择菜单File-Op

31、en，将找到C:Debug 目录，将文件类型改为“Memory Map Files”，选择CProgram.map 文件、打开。(2) 打开CProgram.cmd 文件。(3) 程序的入口地址：map 文件中“ENTRY POINT SYMBOL”中说明了程序入口地址(_c_int00)。(4) 内存使用情况：-map 文件中“MEMORY CONFIGURATION”标明了程序占用RAM 的使用情况，共占用93H 个存储单元。-观察map 文件中的“SECTION ALLOCATION MAP”段，可以看出CProgram.obj 的入口地址为0x3e801e，这也是main 函数的入口地址