DSP实验指导书前三个实验.docx

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DSP实验指导书前三个实验

DSP原理及应用

实验指导

哈力旦编

新疆大学电气工程学院

2014.10

实验一：

CCS开发环境的使用……………………………………2

实验二：

编写算术运算程序……………………………………8

实验三：

编写程序实现长字运算…………………………………13

附录　程序开发平台CCS………………………………………16

实验一CCS开发环境的使用

一．实验目的

1.熟悉CodeComposerStudio开发环境，了解相关的开发工具。

2.掌握DSP软件开发流程。

通过使用CCS软件，学会创建工程、编译、连接工程

3.掌握CCS软件的调试方法。

学习使用CCS的探针和断点调试工程，能够用图形窗口观察数据。

二．实验设备

PC兼容机一台，操作系统为Windows2000（或Windows98，WindowsXP，以下默认为Windows2000），安装CodeComposerStudio2.0软件。

三．实验原理

CCS（CodeComposerStudio）是TI公司为其TMS320系列DSP提供的一个高度集成的软件开发和调试环境，它将DSP工程项目管理、源代码的编辑、目标代码的生成、调试和分析都打包在一个环境中，使其可以基本涵盖软件开发的每一个环节。

CCS主要包括以下工具:

1.C编译器、汇编优化器和连接器（代码生成工具）

2.指令集仿真器（Simulator）

3.实时的基础软件（DSP/BIOS）

4.主机和目标机之间的实时数据交换（RTDX）

5.实时分析和数据可视化

利用CCS，用户可以方便地建立一个DSP的工程项目，并对相应的源文件进行管理或编辑修改。

所有源文件的编译、汇编和连接只需要一个按钮就可以一次完成，用户不必再通过输入冗长的命令行来完成这些操作。

经过上面的过程产生的目标代码可以在CCS的环境下通过硬件仿真工具，如XDS510等，下载到用户目标系统中进行调试和运行。

如果没有用户目标系统，还可以将目标代码装载到Simulator中运行。

Simulator利用计算机的资源模拟DSP的运行情况，可以帮助用户熟悉DSP的内部结构和指令，在有的情况下还可以对部分的程序功能进行非实时的验证。

在CCS中，用户可以利用其提供的数据可视化工具按照数据的格式来观察数据，如眼图、星座图、FFT瀑布图等，较好的分析数据。

四．实验内容与步骤

1．创建一个新项目工程

1）从菜单或者快捷方式中打开CCS，如图1.1所示。

图1.1CCS界面

2）选择Project→New。

在myprojects文件夹中建立一个以自己姓名拼音命名的新的工程文件，如“jiafa”,如下图1.2所示：

图1.2项目创建对话框

3）在Target中选择器件类型"TMS320C54x"。

4）点击“完成”。

这样CCS就新建了一个名为“jiafa.pjt”的工程文件。

2．向工程中添加文件

1）选择Project→AddFilestoProject，选择汇编源文件（*.asm）或（*.*）类型的文件。

2）选择Project→AddFilestoProject，添加链接文件（*.cmd）文件。

3）在ProjectView中展开文件夹，如下图1.3所示。

图1.3项目文件查看窗口

此时，工程中文件有:

·jiafa.asm这是主程序的源代码。

·jiafa.cmd这个CMD文件。

如果你要从你的工程中删除一个文件，在ProjectView中右击文件，在弹出的菜单中选择“RemovefromProject"。

3．查看源代码

双击jiafa.asm，源代码会出现在CCS窗口的右半窗口,如图1.4所示。

图1.4源程序jiafa.asm

4．编译和运行程序

按以下步骤编译运行程序:

1）选择Project→RebuildAll或者单击窗口菜单

，CCS将编译、连接工程中的所有文件，这个工程的编译连接消息将在底部的一个窗口显示。

显示：

Buildcomplete

0Error,0Warning,0Remarks

（注：

调试程序至显示无错误为止。

）

默认方式编译过程中，在当前项目文件存在目录下将生成一个Debug子目录，生成可执行jiafa.out文件放在该目录下。

2）选择File→LoadProgram，选择在\jiafa\debug（ti——myProject——工程名——debug）目录刚刚生成的jiafa.out文件。

CCS将把程序载入到DSP内，并且打开一个反汇编（Disassembly）窗口，如图1.5所示。

在反汇编窗口你可以看到一个绿色或黄色的箭头，它表示当前DSP的程序指针地址（PC值），注意此时PC指针将指向c_int00的位置。

3）在反汇编窗口中点击一条汇编指令，按下F1，CCS寻找该条指令的帮助文件。

这是一个熟悉的汇编指令的帮助信息的好办法。

4）选择Debug→Run或单击工具条中的

。

5）选择Debug→Halt或单击工具条中的，使程序退出运行状态。

图1.5加载过后的初始图

5．使用断点和观察窗

当你开发并测试一个程序的时候，你经常需要查看在程序执行过程中一个变量的值的变化。

本节中，你将使用断点

和观察窗口

来查看这些值，你也可以在到达断点以后使用单步调试命令

。

1）选择File→loadProgram，装载jiafa.out。

2）双击打开jiafa.asm程序，把你的光标移到（ADDy1,A）这一行：

3）单击

ToggleBreakpoint工具栏按钮，或者按下F9，此时将在这一行设置一个断点，用红色的小点表示。

4）选择View→WatchWindow或者

，一个单独的窗口将出现在CCS窗口的右下方。

在程序运行中，该区域将显示被观察的变量的值。

在默认方式下，首先选中的是WatchLocals选项，在函数执行时，局部变量被显示出来，如图1.6所示。

图1.6变量观察窗口

5）选择Debug→Run或者按下F5或者

。

6）选择Watch1选项，在Name栏单击表达式按钮，并将z1作为变量名输入。

单击观察窗口的空白处保存设置，变量值会立即显示出来，如图1.7所示。

图1.7变量观察窗口

9）单出

（StepOver）或按F10键单步调用执行指令。

10）结束本练习，使用

，清除所有断点。

五．实验思考题

1.建立一项工程文件，一般包括哪些文件，每个文件的作用是什么？

2.编写汇编程序实现;x-y=z

实验二编写算术运算程序

一.实验目的

1．学习用汇编语言编制程序。

2．了解TMS320C54x汇编语言程序结果和一些简单的汇编语句用法。

3．学习在CCS环境中调试汇编代码。

二.实验设备

PC兼容机一台，操作系统为Windows2000（或Windows98，WindowsXP，以下默认为Windows2000），安装CodeComposerStudio2.0软件。

三.实验原理

1．汇编语言程序：

利用所学过的汇编语言编写一段程序实现算数运算

2．程序设计要求：

使用C54x汇编语言编程计算z1=x1+y1、z2=x1-y1、z3=x1*y1、z4=x2*y2,并在simulator上调试运行，观察计算结果。

其中x1=20,y1=54,x2=0.5,y2=0.5837。

四．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：

⑴双击桌面上图标，启动CodeComposerStudio2.0。

图2.1项目创建对话框

⑵进行以下设置：

建立suanshu.pjt。

4．编辑输入源程序：

⑴汇编语言程序：

-先新建源程序窗口：

（建立过程参考实验二）

-输入源程序：

.title"suanshu.asm"

.mmregs

.defstart,_c_int00

.bssx1,1

.bssx2,1

.bssy1,1

.bssy2,1

.bssz1,1

.bssz2,1

.bssz3_h,1

.bssz3_l,1

.bssz4,1

v1.set014H;20-----x1

v2.set036H;54-----y1

v3.set04000H;0.5（fraction）----x2

v4.set00b548H;-0.5837（fraction）-----y2

_c_int00

bstart

nop

nop

start:

LD#x1,DP

ST#v1,x1

ST#v2,y1

;**********testADD************

LDx1,A;loadx1->A

ADDy1,A;A+y1->A

STLA,z1;saveA（low16bits）->z1

NOP

;**********testSUB************

LDx1,A

SUBy1,A

STLA,z2

NOP

;**********testMPY（integer）********

RSBXFRCT;准备整数乘法

LDx1,T;x1->T

MPYy1,A;x1*y1->A（resultis32bit）

STHA,z3_h;乘法结果高16位在z3_h单元中

STLA,z3_l;乘法结果低16位在z3_l单元中

NOP

ST#v3,x2

ST#v4,y2

;**********testMPY（（fraction）*******

;**0.5*（-0.58374）=-0.29187（0x0daa4）**

SSBXFRCT;准备小数乘法

LDx2,16,A;loadx2intoA（high16bits）

MPYAy2;x2*y2->B,andy2->T

;LDB,1,A;计算1.125*1.5用Q14表示乘积，18.4*36.8用Q5,同时下一条中A改为B

STHB,z4;结果在z4单元中

nop

end:

Bend

注意：

在输入汇编语言源程序时，除了标号以外的程序行必须以一个空格或退格字符开始。

-保存源程序为suanshu.asm。

（2）连接命令文件：

建立空的源程序窗口。

-输入连接命令文件内容：

/*suanshu.cmd*/

suanshu.obj

-msuanshu.map

-osuanshu.out

MEMORY

{

PAGE0:

ROM:

origin=0080h,length=1000h

ROM:

origin=0060h,length=10h

PAGE1:

OTHER:

origin=0400h,length=40h

}

SECTIONS

{

.text:

{}>ROMPAGE0

.data:

{}>ROMPAGE0

.bss:

{}>OTHERPAGE1

.stack:

{}>OTHERPAGE1

}

将文件存为suanshu.cmd

（3）将上述编译的源程序加入工程suanshu.pjt。

4．编译源文件、下载可执行程序：

⑴选择菜单ProjectRebuildAll。

⑵执行FileLoadProgram，在随后打开的对话框中选择刚刚建立的D:

\ti\myprojects\suanshu\debug\suanshu.out文件。

5．打开观察窗口观察程序运行结果：

开启内存观察窗口：

选择“View”菜单中“Memory…”项，在“MemoryWindowOptions”窗口中的“Address”项中输入0x0400，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口显示选定的数据空间的内容（z1=0x004A,z2=0xFFDE,z3_l=0x0438,z4=0xDAA4）

在Memory选项窗口将Q-Value值设置为15，则可察看运行结果的小数形式（z4=-0.29187）。

当结果数据错误时可检查源程序进行修改，修改完毕，可重新汇编，链接，再加载运行.out文件，直到结果正确。

6．退出CCS：

五．实验结果

汇编语言程序可以从指定位置开始运行，但汇编程序需要完成对运行环境的初始化工作。

实验中的程序因为没有堆栈操作，所以没有初始化堆栈指针，这在编制大型应用程序中是必须要增加的功能。

在“MemoryWindowOptions”窗口中的“Address”项中输入0x0400，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口显示选定的数据空间的内容（z1=0x004A,z2=0xFFDE,z3_l=0x0438,z4=0xDAA4）

六．问题与思考

1.阅读实验汇编源程序，并在每条语句后写出注释；

2.简述本程序中代码指令的运行过程并写出实验报告。

实验三编写程序实现长字运算

一.实验目的

1．学习用汇编语言编制程序。

2．了解TMS320C54x汇编语言程序结果和一些简单的汇编语句用法。

3．学习在CCS环境中调试汇编代码。

二.实验设备

PC兼容机一台，操作系统为Windows2000（或Windows98，WindowsXP，以下默认为Windows2000），安装CodeComposerStudio2.0软件。

三.实验原理

1．汇编语言程序：

利用所学过的汇编语言编写一段程序实现32位整数加法运算。

2．程序设计要求：

使用C54x汇编语言编程计算Z32=X32+Y32的程序。

并在simulator上调试运行，观察计算结果。

四．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，建立ADD32.pjt。

3．编辑输入源程序：

⑴汇编语言程序：

-先新建源程序窗口：

（建立过程参考实验二）

-输入源程序：

.title"ADD32"

.mmregs

.defstart,_c_int00

.bssxhi,2,1,1

.bssyhi,2,1,1

.bsszhi,2,1,1

table.long13578468H

.long1020B30AH

.text

_c_int00

bstart

nop

nop

start:

LD#xhi,DP

STM#xhi,AR1

RPT#3

MVPDtable,*AR1+

DLDxhi,A

DADDyhi,A

DSTA,zhi

END:

BEND

.end

-保存源程序为ADD32.asm。

⑵连接命令文件：

建立空的源程序窗口。

-输入连接命令文件内容：

/*ADD32.cmd*/

ADD32.obj

-mADD32.map

-oADD32.out

MEMORY

{

PAGE0:

ROM:

origin=0080h,length=1000h

ROM:

origin=0060h,length=10h

PAGE1:

OTHER:

origin=0400h,length=40h

}

SECTIONS

{

.text:

{}>ROMPAGE0

.data:

{}>ROMPAGE0

.bss:

{}>OTHERPAGE1

.stack:

{}>OTHERPAGE1

}

4．编译源文件、下载可执行程序：

⑴选择菜单ProjectRebuildAll。

⑵执行FileLoadProgram，在随后打开的对话框中选择刚刚建立的D:

\ti\myprojects\suanshu\debug\ADD32.out文件。

5．打开观察窗口观察程序运行结果：

（开启内存观察窗口：

选择“View”菜单中“Memory…”项，在“MemoryWindowOptions”窗口中的“Address”项中输入0x0400，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口显示选定的数据空间的内容（zhi=0x23780x3772）

当结果数据错误时可检查源程序进行修改，修改完毕，可重新汇编，链接，再加载运行.out文件，直到结果正确。

6．退出CCS：

五．实验结果

汇编语言程序可以从指定位置开始运行，但汇编程序需要完成对运行环境的初始化工作。

实验中的程序因为没有堆栈操作，所以没有初始化堆栈指针，这在编制大型应用程序中是必须要增加的功能。

在“MemoryWindowOptions”窗口中的“Address”项中输入0x0400，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口显示选定的数据空间的内容（zhi=0x23780x3772）.

六．问题与思考

1.请编写程序完成Z64=X64+Y64的计算。

2.对本次实验做出小结

附录　程序开发平台CCS

由于DSP器件越来越复杂，DSP系统的开发技术也变得越来越接近大型的微处理器系统开发技术。

为了提高开发工作效率、缩短应用系统开发周期，TI公司开发研制出了针对TMS320C2000／5000／6000器件的开发平台――CodeComposerStudio即CCS。

CCS是基于PC机的DSP应用系统开发平台，它提供方便且功能丰富的窗口界面，使开发和调试的效率大大提高，并能与TI公司生产的目标系统实用工具链接使用，直接实现用户目标系统的开发。

CCS软件可以集成在Windows9x/2K/NT4.0环境中运行。

针对用户特定的目标系统，用创建项目（Projects）的方法来进行开发和管理，它的基本特性如下：

•可以在Windows9x/2K/NT4.0环境下运行

•分层次的项目管理

••Windows风格的可视化用户界面

•必要时可用Make重新编译、汇编和链接文件

•CCS的所有工具都完全集成在一起，以方便使用

•支持直观的拖放功能

•有超文本风格的操作帮助

下面对程序开发平台环境的使用作简略介绍

一.CCS系统安装与设置

1、CCS系统安装

CCS对PC机的最低要求为Windows95、32MRAM、100M剩余硬盘空间、奔腾90以上处理器、SVGA显示器（分辨率800×600以上）。

进行CCS系统安装时，先将CCS安装盘插入CD-ROM驱动器中，运行光盘根目录下的setup.exe，按照安装向导的提示将CCS安装到硬盘中。

安装完成后，安装程序将自动在计算机桌面上创建如图6-1所示的“CCS2（’C5000）”，“SetupCCS2（‘C5000）”等快捷图标。

图6-1

2、为CCS安装设备驱动程序

在安装CCS之后、运行CCS软件之前，首先需要运行CCS设置程序，根据用户所拥有的软、硬件资源对CCS进行适当的配置。

启动SetupCCS2（’C5000）应用程序，单击Close按钮关闭ImportConfiguration对话框，将显示CodeComposerStudioSetup窗口，如图6-2所示。

图6-2CodeComposerstudioSetup窗口

二.CCS菜单和工具栏

打开CSS后出现图6-3对话框，在Open菜单中选择C54xSimulator，弹出CCS主窗口图6-4。

图6-4CCS运行主窗口

CCS菜单

1．File菜单

2．Edit菜单

3．View菜单

4．Project菜单

5．Debug菜单

6．Profiler菜单

7．Option菜单

8．Tools菜单

CCS工具栏

1．StandardToolbar

Standard工具栏包括以下常用工具如图6-7所示

图6-7Standard工具栏

2．GELToolbar

GEL工具栏提供了执行GEL函数的一种快捷方法，如图6-8所示。

在工具栏的左侧文本输入框中键入GEL函数名，再单击右侧的执行按钮即可执行相应的函数。

如果不使用GEL工具栏，也可以使用Edit菜单下的EditCommandLine命令执行GEL函数。

图6-8GEL工具栏

3．ProjectToolbar

Project工具栏提供了与工程和断点设置有关的命令，Project工具栏提供了以下命令如图6-9所示

图6-9Project工具栏

4．DebugToolbar

Debug工具栏提供以下常用的调试命令如图6-10所示

图6-10Debug工具栏

5．EditToolbar

Edit工具栏提供了一些常用的编辑命令及书签命令如图6-11所示。

图6-11Edit工具栏

6．Plug-inToolbars

Plug-inToolbars包括WatchWindow和DSP/BIOS两个窗口，其中WatchWindow如图6-12所示。

图6-12WatchWindow工具栏

三.CCS中的编译器、汇编器和链接器选项设置

1编译器、汇编器选项

编译器（Compiler）包括分析器、优化器和代码产生器，它接收C/C++源代码并产生TMS320C54x汇编语言源代码。

汇编器（Assembler）的作用就是将汇编语言源程序转换成机器语言目标文件，这些目标文件都是公共目标文件格式（COFF）。

如图6-13、表6-1所示。

图6-13生成选项窗口——编译器标签

表6-1编译器、汇编器常用选项（在Compiler中）

2链接器选项

在汇编程序生成代码中，链接器的作用如下：

（1）根据链接命令文件（.cmd文件）将一个或多个COFF目文件链接起来，生成存储器映象文件（.map）和可执行的输出文件（.out文件）。

（2）将段定位于实际系统的存储器中，给段、符号指定实际地址。

（3）解决输入文件之间未定义的外部符号引用（如图6-14、表6-2所示）。

图6-14生成选项窗口——链接器标签

表6-2链接器常用选项（在Linker中）