哈工大DSP课程报告.docx
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哈工大DSP课程报告
哈工大DSP课程报告
————————————————————————————————作者：
————————————————————————————————日期：
2015年秋季学期
《DSP原理及应用》课程
课程设计报告
院系：
航天工程与力学系
班号：
_____
学号：
1122110326___
姓名：
高小宁______
2016年1月13日
审阅教师：
考核成绩：
________________
题目一：
结合学习过的DSP基本知识，试论述如果采用DSP为核心器件设计系统，需要考虑哪些性能指标、遵循哪些设计原则？
1、运算速度：
首先我们要确定数字信号处理的算法，算法确定以后其运算量和完成时间也就大体确定了，根据运算量及其时间要求就可以估算DSP芯片运算速度的下限。
在选择DSP芯片时，各个芯片运算速度的衡量标准主要有：
1、MIPS（Millions of Instructions Per Second），百万条指令/秒，一般DSP为20~100MIPS，使用超长指令字的TMS320B2XX为2400MIPS。
必须指出的是这是定点 DSP芯片运算速度的衡量指标，应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应留有一定的裕量。
2、MOPS（Millions of Operations Per Second），每秒执行百万操作。
这个指标的问题是什么是一次操作，通常操作包括CPU操作外，还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。
一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。
MOPS可以对DSP芯片的性能进行综合描述。
3、MFLOPS（Million Floating Point Operations Per Second），百万次浮点操作/秒，这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。
例如TMS320C31在主频为40MHz时，处理能力为40MFLOPS， TMS320C6701在指令周期为6ns时，单精度运算可达1GFLOPS。
浮点操作包括浮点乘法、加法、减法、存储等操作。
应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应注意留有一定的裕量。
4、MBPS（Million Bit Per Second），它是对总线和I/O口数据吞吐率的度量，也就是某个总线或I/O的带宽。
例如对TMS320C6XXX、200MHz时钟、32bit总线时，总线数据吞吐率则为800Mbyte/s或6400MBPS。
5、指令周期，即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位，如TMS320LC549-80在主频为80MHz是的指令周期为12.5ns。
MAC时间，执行一次乘法和加法运算所花费的时间：
大多数DSP芯片可以在一个指令周期内完成一次MAC运算。
6、FFT/FIR执行时间，运行一个N点FFT或N点FIR程序的运算时间。
由于FFT运算/FIR运算是数字信号处理的一个典型算法，因此，该指标可以作为衡量芯片性能的综合指标。
二、运算精度：
一般情况下，浮点DSP芯片的运算精度要高于定点DSP芯片的运算精度，但是功耗和价格也随之上升。
三、字长的选择：
一般浮点DSP芯片都用32位的数据字，大多数定点DSP芯片是16位数据字。
四、存储器等片内硬件资源安排：
包括存储器的大小，片内存储器的数量，总线寻址空间等。
五、开发调试工具：
完善、方便的的开发工具和相关支持软件是开发大型、复杂DSP系统的必备条件，对缩短产品的开发周期有很重要的作用。
六、功耗与电源管理：
一般来说个人数字产品、便携设备和户外设备等对功耗有特殊要求，因此这也是一个该考虑的问题。
七、价格及厂家的售后服务因素：
价格包括DSP芯片的价格和开发工具的价格。
八、其他因素：
包括DSP芯片的封装形式、环境要求、供货周期、生命周期等。
题目二：
采用DSP处理器的CPU定时器进行10000次计数，写出定时器的设置程序代码。
voidConfigCpuTimer（structCPUTIMER_VARS*Timer,floatFreq,floatPeriod）
{
Uint32temp;///定时器计数值
Timer->CPUFreqInMHz=Freq;
Timer->PeriodInUSec=Period;
temp=（long）（Freq*Period）;
Timer->RegsAddr->PRD.all=temp;
Timer->RegsAddr->TPR.all=0;
Timer->RegsAddr->TPRH.all=0;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.POL=0;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TOG=0;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS=1;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TRB=1;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.FRCEN=0;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.PWIDTH=7;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT=1;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE=1;
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE=1;
Timer->InterruptCount=0;
}
ConfigCpuTimer（&CpuTimer0,150,10000）;
题目三：
如果采用DSP处理器的GPIO端口点亮小灯，试画出基本的电路原理图。
当GPIO端为低电平时，小灯被点亮。
题目四：
设计DSP处理器SCI串口同计算机通信，采用中断方式收发数据，间隔3秒发送一次字符"TheTMS320F2812-UARTisfine!
"；要求SCI配置为波特率19200，数据长度8Bit，无极性，2位停止位；使用TX缓冲寄存器空触发SCI-TXINT中断，CPU定时器0中断触发第一次传输，试给出相关程序代码。
#include"DSP281x_Device.h"
//使用的函数原型声明
voidGpio_select（void）;
voidInitSystem（void）;
voidSCI_Init（void）;
interruptvoidcpu_timer0_isr（void）;
interruptvoidSCI_TX_isr（void）;
//全局变量
charmessage[]={"TheF2812-UARTisfine!
\n\r"};
intindex=0;//字符串指针
voidmain（void）
{
InitSystem（）;//初始化DSP内核寄存器
Gpio_select（）;//配置GPIO复用功能寄存器
InitPieCtrl（）;//调用外设中断扩展初始化单元PIE-unit（代码:
DSP281x_PieCtrl.c）
InitPieVectTable（）;//初始化PIEvector向量表（代码:
DSP281x_PieVect.c）
//重新映射PIE-Timer0的中断
EALLOW;//解除寄存器保护
PieVectTable.TINT0=&cpu_timer0_isr;
EDIS;//使能寄存器保护
InitCpuTimers（）;
//配置CPU-Timer0周期50ms:
//150MHzCPU频率,50000微秒中断周期
ConfigCpuTimer（&CpuTimer0,150,50000）;
//使能PIE内的TINT0:
Group1interrupt7
PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;
//使能CPUINT1（连接到CPU-Timer0中断）
IER=1;
EALLOW;//解除寄存器保护
PieVectTable.TXAINT=&SCI_TX_isr;
EDIS;//使能寄存器保护
//使能PIE内的SCI_A_TX_INT中断
PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx2=1;
//使能CPUINT9
IER|=0x100;
//全局中断使能和更高优先级的实时调试事件
EINT;//全局中断使能INTM
ERTM;//使能实时调试中断DBGM
CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS=0;//启动定时器0
SCI_Init（）;
while
（1）
{
while（CpuTimer0.InterruptCount<60）//等待50ms*60
{
EALLOW;
SysCtrlRegs.WDKEY=0x55;
SysCtrlRegs.WDKEY=0xAA;//看门狗控制
EDIS;
}
CpuTimer0.InterruptCount=0;//复位计数器
index=0;
SciaRegs.SCITXBUF=message[index++];
}
}
voidGpio_select（void）
{
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0;//所有GPIO端口配置为I/O
GpioMuxRegs.GPBMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5=1;//配置SCI-RX
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITXDA_GPIOF4=1;//配置SCI-TX
GpioMuxRegs.GPEMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPGMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPADIR.all=0x0;//GPIOPORT配置为输入
GpioMuxRegs.GPBDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPEDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFDIR.all=0x00FF;
GpioMuxRegs.GPGDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPAQUAL.all=0x0;//设置所有GPIO输入的量化值等于0
GpioMuxRegs.GPBQUAL.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDQUAL.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPEQUAL.all=0x0;
EDIS;
}
voidInitSystem（void）
{
EALLOW;
SysCtrlRegs.WDCR=0x00AF;//配置看门狗
//0x00E8禁止看门狗，预定标系数Prescaler=1
//0x00AF不禁止看门狗,预定标系数Prescaler=64
SysCtrlRegs.SCSR=0;//看门狗产生复位
SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV=10;//配置处理器锁相环，倍频系数为5
SysCtrlRegs.HISPCP.all=0x1;//配置高速外设时钟分频系数：
2
SysCtrlRegs.LOSPCP.all=0x2;//配置低速外设时钟分频系数：
4
//使用的外设时钟时钟设置：
//一般不使用的外设的时钟禁止，降低系统功耗
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1;//使能SCI模块的时钟
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=0;
EDIS;
}
voidSCI_Init（void）
{
SciaRegs.SCICCR.all=0x13;//2bit停止位无循环模式
//无极性，字符长度：
8bits,
//异步模式，空闲线协议
SciaRegs.SCICTL1.all=0x0003;//使能TX,RX,内部SCICLK,
//禁止RXERR,SLEEP,TXWAKE
SciaRegs.SCIHBAUD=0;//波特率：
19200（LSPCLK=37.5MHz）;
SciaRegs.SCILBAUD=0xf3;
SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=1;//使能SCI发送中断
SciaRegs.SCICTL1.all=0x0023;//使SCI退出复位
}
interruptvoidcpu_timer0_isr（void）
{
CpuTimer0.InterruptCount++;
//每个定时器中断清除一次看门狗计数器
//响应中断并允许系统接收更多的中断
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;
}
//===========================================================================
//SCI_A发送中断服务程序
//发送字符串message[]
//===========================================================================
interruptvoidSCI_TX_isr（void）
{
if（index<26）SciaRegs.SCITXBUF=message[index++];
//重新初始化PIE为下一次SCI-ATX准备接收下一次中断
PieCtrlRegs.PIEACK.all=0x0100;//响应中断
}
题目五：
采用查询方式实现题目四中功能，SCI配置要求相同，使用发送移位寄存器空标志位TXEMPTY触发发送数据，软件延时方法控制间隔时间3秒，试给出相关程序代码。
#include"DSP281x_Device.h"
//使用的函数声明
voidGpio_select（void）;
voidInitSystem（void）;
voidSCI_Init（void）;
voidmain（void）
{
charmessage[]={"TheF2812-UARTisfine!
\n\r"};
intindex=0;//字符指针定义
longi;
InitSystem（）;//初始化DSP内核寄存器
Gpio_select（）;//配置GPIO复用功能寄存器
SCI_Init（）;//SCI接口初始化
while
（1）
{
SciaRegs.SCITXBUF=message[index++];
while（SciaRegs.SCICTL2.bit.TXEMPTY==0）;
//状态检测模式：
//状态检测，等待发送标识为空：
TXEMPTY=0
EALLOW;
SysCtrlRegs.WDKEY=0x55;//看门狗控制
SysCtrlRegs.WDKEY=0xAA;
EDIS;
if（index>26）
{
index=0;
for（i=0;i<15000000;i++）//软件延时，近似2秒.
{
EALLOW;
SysCtrlRegs.WDKEY=0x55;//看门狗控制
SysCtrlRegs.WDKEY=0xAA;//看门狗控制
EDIS;
}
}
}
}
voidGpio_select（void）
{
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0;//所有GPIO端口配置为I/O
GpioMuxRegs.GPBMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5=1;//配置SCI-RX
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITXDA_GPIOF4=1;//配置SCI-TX
GpioMuxRegs.GPEMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPGMUX.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPADIR.all=0x0;//GPIOPORT配置为输入
GpioMuxRegs.GPBDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPEDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPFDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPGDIR.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPAQUAL.all=0x0;//设置所有GPIO输入的量化值等于0
GpioMuxRegs.GPBQUAL.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPDQUAL.all=0x0;
GpioMuxRegs.GPEQUAL.all=0x0;
EDIS;
}
voidInitSystem（void）
{
EALLOW;
SysCtrlRegs.WDCR=0x00AF;//配置看门狗
//0x00E8禁止看门狗，预定标系数Prescaler=1
//0x00AF不禁止看门狗,预定标系数Prescaler=64
SysCtrlRegs.SCSR=0;//看门狗产生复位
SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV=10;//配置处理器锁相环，倍频系数为5
SysCtrlRegs.HISPCP.all=0x1;//配置高速外设时钟分频系数：
2
SysCtrlRegs.LOSPCP.all=0x2;//配置低速外设时钟分频系数：
4
//使用的外设时钟时钟设置：
//一般不使用的外设的时钟禁止，降低系统功耗
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1;//使能SCI模块的时钟
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=0;
SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=0;
EDIS;
}
voidSCI_Init（void）
{
SciaRegs.SCICCR.all=0x13;//2bit停止位无循环模式
//无极性，字符长度：
8bits,
//异步模式，空闲线协议
SciaRegs.SCICTL1.all=0x0003;//使能TX,RX,内部SCICLK,
//禁止RXERR,SLEEP,TXWAKE
SciaRegs.SCIHBAUD=0;//波特率：
19200（LSPCLK=37.5MHz）;
SciaRegs.SCILBAUD=0xf3;
SciaRegs.SCICTL1.all=0x0023;//使SCI退出复位
}
题目六：
0
2
1
3
4
5
7
6
应用DSP处理器的SPI接口，以查询方式实现低电平点亮LED循环显示16进制字符“0~F”功能（LED定义如左图所示），SPI配置为上升沿无延时发送，数据长度为8位，波特率最小值，试设计给出相关程序代码。
#include"DSP28_Device.h"
Uint16table[15]={0xc000,0xf900,0xA400,0xB000,0x9900,0x9200,0x8200,0xF800,0x8000,0x9000,0x8800,0x8300,0xc600,0xa100,0x8600,0x8e00};
voidspi_intial（）//SPI初始化子程序
{
EALLOW;
SpiaRegs.SPICCR.all=0x0047;//使SPI处于复位模式，下降沿，8位数据
SpiaRegs.SPICTL.all=0x0006;//主控模式，一般时钟模式，使能talk，关闭SPI中断
SpiaRegs.SPIBRR=0x007F;//配置波特率
SpiaRegs.SPICCR.all=SpiaRegs.SPICCR.all|0x00C7;//退出复位状态
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x000F;//设置通用引脚为SPI引脚
EDIS;
}
voidgpio_init（）
{
EALLOW;
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