《DSP技术与应用》上机实验指导书.docx
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《DSP技术与应用》上机实验指导书
北京印刷学院
信息与机电工程学院
信息工程系
DSP技术与应用
指
导
书
自动化教研室编
目录
实验一：
CODECOMPOSERSTUDUIO实验.........................3
实验二：
数据存取实验.......................................10
实验三：
I/O端口实验、定时器实验............................13
实验四：
数/模转换和数/模转换实验...........................15
实验五：
键盘输入实验.......................................22
实验六：
液晶显示器控制显示实验.............................25
实验一：
CODECOMPOSERSTUDUIO实验
一．实验目的
1．掌握CodeComposerStudio2.21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的连接方法。
3．了解CodeComposerStudio2.21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。
二．实验设备
1．PC兼容机一台；操作系统为Windows2000（或WindowsNT、Windows98、WindowsXP，
以下假定操作系统为Windows2000）。
Windows操作系统的内核如果是NT的应安装相应的补丁程序（如：
Windows2000为ServicePack3，WindowsXP为ServicePack1）。
2．ICETEK-F2812-EDU实验箱一台。
如无实验箱则配备ICETEK-ICETEK-USB仿真器或
ICETEK-ICETEK-PP仿真器和ICETEK-F2812-A评估板，+5V电源一只。
3．USB连接电缆一条（如使用PP型仿真器换用并口电缆一条）。
三．实验原理
*开发TMS320C5xxx应用系统一般需要以下几个调试工具来完成：
-软件集成开发环境（CodeComposerStudio2.21）：
完成系统的软件开发，进行软件和硬件
仿真调试。
它也是硬件调试的辅助手段。
-开发系统（ICETEK5100USB或ICETEK5100PP）：
实现硬件仿真调试时与硬件系统的
通信，控制和读取硬件系统的状态和数据。
-评估模块（ICETEKF2812-A等）：
提供软件运行和调试的平台和用户系统开发的参照。
*CodeComposerStudio2.21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）
四．实验步骤
1．实验准备
由于本实验采用软仿真模式，不要打开实验箱电源。
2．设置CodeComposerStudio2.21在软仿真（Simulator）方式下运行
请参看本书第三部分、第一章、四、1。
3．启动CodeComposerStudio2.21
请参看本书第三部分、第一章、五、2。
选择菜单Debug→ResetCPU。
成功地启动了CCS后会出现如下窗口：
图2-1-1CCS软件界面介绍
4．创建工程
（1）创建新的工程文件
选择菜单“Project”的“New…”项。
图2-1-2创建工程文件
如下图，按编号顺序操作建立volume.pjt工程文件：
图2-1-3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“AddFilestoProject…”项；在“AddFilestoProject”对话框中选择文件目录为C:
\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\Lab0101-UseCCS，改
变文件类型为“CSourceFiles（*.c;*.ccc）”，选择显示出来的文件“volum.c”；重复上述各步骤，添加C:
\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\Lab0101-UseCCS\volume.cmd文件到volum工程中；添加C:
\ti\c2000\cgtools\lib\rts2800_ml.lib。
（3）编译连接工程：
选择菜单“Project”的“RebuildAll”项，或单击工具条
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ICETEK-F2812-A评估板的
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ICETEK-F2812-A评估板的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。
这些区域需要根据评估板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2-1-4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。
6．基本调试功能
（1）下载程序：
执行FileLoadProgram,在随后打开的对话框中选择刚刚建立的
C:
\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\Lab0101-UseCCS\Debug\volume.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ToggleBreakpoint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：
选择DebugRun或按F5运行程序，程序会自动停在main（）函数上。
①按F10执行到write_buffer（）函数。
②再按F8，程序将转到write_buffer函数中运行。
③此时，为了返回主函数，按shift-F7完成write_buffer函数的执行。
④再次执行到write_buffer一行，按F10执行程序，对比与F8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
DebugGomain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ViewWatchWindow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“QuickWatch”，
CCS将打开QuickWatch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“AddtoWatchWindow”，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。
（6）把str变量加到观察窗口中；执行程序进入write_buffer函数，此时num变量超出了作用
范围，可以利用CallStack窗口察看在其他函数中的变量：
①选择菜单ViewCallStack打开堆栈窗口。
②双击堆栈窗口的main（）选项,此时可以察看num变量的值。
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。
在完成下面的操作以前，先介绍CodeComposerStudio的Probe（探针）断点，这种断点
允许用户在指定位置提取/注入数据。
Probe断点可以设置在程序的任何位置，.当程序运行到Probe断点时，与Probe断点相关的事件将会被触发，当事件结束后，程序会继续执行。
在这一节里，Probe断点触发的事件是：
从PC机存储的数据文件中的一段数据加载到DSP的缓冲区中。
（1）在真实的系统中，read_signals函数用于读取A/D模块的数据并放到DSP缓冲区中。
在
这里，代替A/D模块完成这个工作的是Probe断点。
当执行到函数read_signals时，Probe
断_______点完成这个工作。
①在程序行read_signals（input）;上单击鼠标右键选择“Togglebreakpoint”，设置软件断点。
②再在同一行上单击鼠标右键，选择“ToggleProbePoint”，设置Probe断点。
（2）执行以下操作
图2-1-5设置fileio文件
此时,已经配置好了Probe断点和与之关联的事件.进一步的结果在下面实验中显示。
9．图形功能简介
下面我们使用CCS的图形功能检验上一节的结果。
首先进行下面设置操作：
图2-1-6设置图形显示功能
图2-1-6设置图形显示功能
-在弹出的图形窗口中单击鼠标右键，选择“ClearDisplay”。
-按F12运行程序.观察input窗口的内容。
10．选择菜单File→workspace→saveworkspacsAs…，输入文件名SY.wks。
11．退出CCS。
请参看本书第三部分、第一章、六。
五．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2-1-7结果显示
六.问题与思考
实验二：
数据存取实验
一.实验目的
1.了解TMS320F2812A的内部存储器空间的分配及指令寻址方式。
2.了解ICETEK-F2812-A评估板扩展存储器空间寻址方法，及其应用。
3.了解ICETEK-F2812-EDU实验箱扩展存储器空间寻址方法，及其应用。
4.学习用CodeComposerStudio修改、填充DSP内存单元的方法。
5.学习操作TMS32028xx内存空间的指令。
二.实验设备
计算机，ICETEK-F2812-A-EDU实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEK-F2812-A评估板+相关连线及电源）。
三.实验原理
TMS32028xxDSP内部存储器资源介绍：
TMS32028xx系列DSP基于增强的哈佛结构，可以通过三组并行总线访问多个存储空间。
它们分别是：
程序地址总线（PAB）、数据读地址总线（DRAB）和数据写地址总线（DWAB）。
由于总线工作是独立的，所以可以同时访问程序和数据空间。
TMS32028xx系列DSP的地址映象请参考ICETEK–F2812-A评估板硬件使用指导部分I－4
页的介绍。
四.实验步骤
1．实验准备
连接实验设备：
请参看本书第三部分、第一章、二。
关闭实验箱上扩展模块和信号源电源开关。
2．设置CodeComposerStudio2.21在硬件仿真（Emulator）方式下运行
请参看本书第三部分、第一章、四、2。
3．启动CodeComposerStudio2.21
请参看本书第三部分、第一章、五、2。
选择菜单Debug→ResetCPU。
4．打开工程文件
工程文件为：
:
\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\Lab0201-Memory\Memory.pjt
5．编译、下载程序。
6．程序区的观察和修改
（1）运行到main函数入口：
选择菜单Debug->GoMain，当程序运行并停止在main函数入口
时，展开“Disassembly”反汇编窗口，发现main函数入口地址为81000H，也就是说从
此地址开始存放主函数的程序代码。
（2）显示程序区：
（3）修改程序区的存储单元
程序区单元的内容由CCS的下载功能填充，但也能用手动方式修改；双击“Code”
窗口地址“0x81000:
”后的第一个数，显示“EditMemory”窗口，在“Data”中输入0x20，
修改page：
为program，单击“Done”按钮，观察“Code”窗口中相应地址的数据被修改，
同时在反汇编窗口中的反汇编语句也发生了变化，当前语句被改成了“TRAP#0”。
将地
址0x81000上的数据改回0xfe08，程序又恢复成原样。
（4）观察修改数据区
①显示数据存储区：
图2-5-1显示数据存储器
同样请打开窗口Data1，起始地址在0x80100。
②修改数据单元：
数据单元可以单个进行修改，只需双击想要改变的数据单元即可，如同
第（3）步中修改程序区单元的操作相同。
③填充数据单元：
图2-5-2观察DATA数据
观察“Data”窗口中的变化。
请同样将0x80100开始的头16个单元的值用0填充。
7．运行程序观察结果
（1）打开Memory.c，在有注释的行上加软件断点。
（2）按“F5”键运行到各断点，注意观察窗口“Data”和“Data1”中的变化，体会用程序修
改数据区语句的方法。
8．退出CCS
请参看本书第三部分、第一章、六。
五.实验结果
实验程序运行之后，位于数据区地址80000H开始的16个单元的数值被复制到了数据区
80100H开始的16个单元中。
*通过改写内存单元的方式，我们可以手工设置DSP的一些状态位，从而改变DSP工作
的状态。
六.问题与思考
实验三：
I/O端口实验、定时器实验
一．实验目的
1．通过实验熟悉F2812A的定时器；
2．掌握F2812A定时器的控制方法；
3．掌握F2812A的中断结构和对中断的处理流程；
4．学会C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。
二．实验设备
计算机，ICETEK-F2812-EDU实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEK-F2812-A系统板+相关连
线及电源）。
三．实验原理
1．通用定时器介绍及其控制方法（详见spru078a.pdf）
TMS320F2812A内部有三个32位通用定时器（TIMER0/1/2），定时器1和2被保留给
实时操作系统（DSPBIOS）用，只有定时器0可以提供给用户使用。
2．中断响应过程（详见spru078a.pdf）
a．接受中断请求。
必须由软件中断（从程序代码）或硬件中断（从一个引脚或一个基于
芯片的设备）提出请求去暂停当前主程序的执行。
b．响应中断。
必须能够响应中断请求。
如果中断是可屏蔽的，则必须满足一定的条件，
按照一定的顺序去执行。
而对于非可屏蔽中断和软件中断，会立即作出响应。
c．准备执行中断服务程序并保存寄存器的值。
d．执行中断服务子程序。
调用相应得中断服务程序ISR，进入预先规定的向量地址，并
且执行已写好的ISR。
3．中断类别
可屏蔽中断：
这些中断可以用软件加以屏蔽或解除屏蔽。
不可屏蔽中断：
这些中断不能够被屏蔽，将立即响应该类中断并转入相应的子程序去执
行。
所有软件调用的中断都属于该类中断。
4．中断的优先级
如果多个中断被同时激发，将按照他们的中断优先级来提供服务。
中断优先级是芯片内
部已定义好的，不可修改。
4．实验程序流程图
5．实验程序分析
本实验设计的程序是在上实验3.1基础上修改得来，由于实验3.1控制指示灯闪烁的延时
控制是用循环计算方法得到的，延时不精确也不均匀，采用中断方式可以实现指示灯的定时闪烁，时间更加准确。
四．实验步骤
1．实验准备
连接实验设备：
请参看本书第三部分、第一章、二。
关闭实验箱上扩展模块和信号源电源开关。
2．设置CodeComposerStudio2.21在硬件仿真（Emulator）方式下运行
请参看本书第三部分、第一章、四、2。
3．启动CodeComposerStudio2.21
请参看本书第三部分、第一章、五、2。
选择菜单Debug→ResetCPU。
4．打开工程文件
打开菜单“Project”的“Open”项；选择
C:
\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\Lab0303-Timer目录中的“Timer.pjt”。
在项目浏览器中，双击time.c，激活time.c文件，浏览该文件的内容，理解各语句作
用。
5．编译、下载程序。
6．运行程序，观察结果。
7．改变“CpuTimer0Regs.PRD.all=0xffff;”函数里的值;重复步骤5，6观察实验现象。
8．退出CCS
请参看本书第三部分、第一章、六。
五．实验结果
-指示灯在定时器的定时中断中按照设计定时闪烁。
-使用定时器和中断服务程序可以完成许多需要定时完成的任务，比如DSP定时启动A/D转
换，日常生活中的计时器计数、空调的定时启动和关闭等。
-在调试程序时，有时需要指示程序工作的状态，可以利用指示灯的闪烁来达到，指示灯灵
活的闪烁方式可表达多种状态信息。
六．问题与思考
实验四：
数/模转换和数/模转换实验
（一）单路，多路模数转换（AD）
一．实验目的
1．通过实验熟悉F2812A的定时器。
2．掌握F2812A片内AD的控制方法。
二．实验设备
计算机，ICETEK-F2812-EDU实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEK-F2812-A系统板+相关连
线及电源）。
三．实验原理
1．TMS320F2812A芯片自带模数转换模块特性
-12位模数转换模块ADC，快速转换时间运行在25mhz，ADC时钟或12.5MSPS。
-16个模拟输入通道（AIN0—AIN15）。
-内置双采样-保持器
-采样幅度：
0-3v，切记输入ad的信号不要超过这个范围，否则会烧坏2812芯片的。
2．模数模块介绍
ADC模块有16个通道，可配置为两个独立的8通道模块以方便为事件管理器A和B
服务。
两个独立的8通道模块可以级连组成16通道模块。
虽然有多个输入通道和两个序列
器，但在ADC内部只有一个转换器，同一时刻只有1路ad进行转换数据。
3．模数转换的程序控制
模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。
一般采用中断方式启动转换或保存
结果，这样在CPU忙于其他工作时可以少占用处理时间。
设计转换程序应首先考虑处理过
程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地
保存结果。
关于TMS320F2812ADSP芯片内的A/D转换器的详细结构和控制方法，请参见文档
spru060a.pdf。
4．实验程序流程图
四．实验步骤
1．实验准备
（1）连接实验设备：
请参看本书第三部分、第一章、二。
（2）准备信号源进行AD输入。
①取出2根实验箱附带的信号线（如右图，两端均为单声道语音插头）。
②用1根信号线连接实验箱底板上信号源I模块（图2-10-1中单实线框
中部分）的“波形输出”插座（图2-10-1中的3或4）和“A/D输入”模块（图2-10-1中虚
线框中部分）的“ADCIN0”插座（图2-10-1中的A），注意插头要插牢、到底。
这样，信
号源I的输出波形即可送到ICETEK-F2812-A评估板的AD输入通道0。
③用1根信号线连接实验箱底板上信号源
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