dsp技术实验讲义Word格式.docx
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实验成绩按照学校规定的比例计入该课程总成绩。
对于考核不及格的学生，必须重修。
课程简介：
“DSP原理及应用”实验课程是高等学校面向电子类专业开设的一门限选技术基础课。
通过本课程的各个教学环节的实践，通过实践，帮助学生理解DSP芯片的硬件结构和软件系统。
熟悉DSP芯片的内部结构和性能。
熟悉DSP软件开发环境及其开发工具。
在DSP实验板上进行编程及DSP芯片的加载调试过程。
熟悉TMS320C54x系列芯片的结构特点.工作原理.片内外设电路及应用场合；
掌握面向DSP芯片编程的方法和所采用的编程语言，以及CCS集成开发环境的使用，使学生初步具备面向DSP编程的能力。
为今后以DSP为核心的系统的使用和设计工作打下基础。
教学大纲要求总学时72，其中理论教学54学时.实验18学时，实验个数6个。
DSP原理及应用实验课实验项目一览表
序号
实验项目名称
实验类型及计划学时
开设学期
开出要求
演示
验证
综合
设计
1
DES综合外设试验
3
6
必修
2
C54x的基本算数运算
C54x的浮点数运算
4
用定时器实现数字振荡器
5
fir数字滤波器
快速傅立叶变换（fft）的实现
合计
18
实验一DES综合外设试验
实验目的:
1、学习外设的控制原理
2、学习在外设的控制程序中所使用的汇编和c混合编程
3、学习对C54x的中断、IO空间操作等基本DSP编程技巧
试验要求：
1、要求掌握和巩固DSP编程的基本方法
2、通过试验，能独立编写复杂的外设控制程序。
3、学习CCS开发环境
实验器材:
PC机，DSP54XX教学实验系统
实验原理:
（1）.‘C54XX的IO空间读写
‘C54XX提供64K字的IO空间访问能力。
在汇编指令中分别提供了读和写命令：
portr和portw。
你也可以在C中实现该IO操作，方法如下：
首先定义IO空间变量，
如：
ioportunsignedportXXXX;
/*其中，XXXX代表具体IO口地址*/
然后，就可以象访问普通变量一样访问IO口。
如
portXXXX=0x55;
/*将0x55写到XXXX指定的IO口*/
（2）.交通灯的控制
DES5402PP-U提供了16个LED，其控制地址为IO空间的0x0c000h。
该地址的D0-15
比特位分别对应这16个LED。
将1写入可以点亮LED，0则关闭。
请参考下面代码：
/*说明IO空间0x0c000h变量，以便用C实现IO空间操作*/
ioportunsignedportc000;
/*forLEDsshow*/
/*下面是LED控制代码*/
portc000=0;
/*关闭所有16个LED*/
/*该C语句等效于汇编指令portw#0,0c000h*/
mydelay（）;
/*使用空循环延时*/
portc000=0xffff;
/*点亮所有16个LED*/
/*下面依次逐个点亮LED（DS1-DS16）*/
led=1;
for（i=0;
i<
16;
i++）
{
portc000=led;
/*点亮一个LED*/
/*延时*/
/*关闭LED*/
led=led<
<
1;
}
（3）.直流电机控制
DES5402PP-U实验系统配有一个小型直流电机，可以DSP编程完成直流电机的调速控
制。
其控制方法为：
当向0x0e000h（‘VC5402的IO空间）的D0比特位写入1时，电机
正向转动；
当写入0时，电机反向转动。
用户可以通过DO位1或0的持续时间（即D0
输出方波的占空比）控制电机的转速。
注意，使用直流电机时，应该先接通电机的电
源，方法如下：
向IO空间的0x8000地址的D0比特位写入1。
若要关闭电源，请写入
0。
当写入1或0时，你可以听到继电器动作的声音。
/*说明IO空间0x8000和0x0e000变量，以便用C实现IO空间操作*/
ioportunsignedport8000;
/*forCTRLword*/
ioportunsignedporte000;
/*forDCMOTORrun*/
/*下面是直流电机的控制代码*/
CtrlWord|=0x1;
/*设置D0=1*/
port8000=CtrlWord;
/*接通DCMOTOR的电源*/
/*下面代码使直流电机正向全速转动*/
porte000=1;
/*正向电压*/
/*下面代码使直流电机反向全速转动*/
porte000=0;
/*反向电压*/
/*下面代码使直流电机左右摆动*/
20;
i++）/*左右摆动20次*/
/*下面代码使直流电机慢转（通过DO输出方波的占空比控制）*/
for（k=0;
k<
4;
k++）/*控制转动持续时间*/
1000;
{porte000=1;
for（j=0;
j<
10000;
j++）;
/*延时（长）*/
1300;
/*延时（短）*/
/*下面代码关闭电机电源*/
CtrlWord&
=0xfffe;
/*设置D0=0;
*/
（4）.步进电机的控制
DES5402PP-U实验系统还配有一个步进电机。
IO空间的0x0f000h的D0，D1，D2，D3
四个比特位分别对应步进电机的四相驱动端。
依次向这四个比特位写入1，便可以控制步
进的转动。
请参考下面的代码：
/*下面代码控制步进电机反向转动5步*/
motor=1;
6;
j++）
portf000=motor;
/*senddriveplusetomotor*/
motor=motor<
1;
k++）/*delay*/
if（motor==0x10）/*只有低4位有效*/
/*下面代码控制步进电机正向转动5步（转动速度较快）*/
motor=0x8;
motor=motor>
>
2;
k++）/*延时，决定转动速度*/
if（motor==0x0）
/*只有低4位有效*/
（5）.异步串口控制
‘VC5402本身并未提供异步串口，所以DES5402PP-U使用TLC16C550串口控制芯片
增加异步串口，以便与PC机RS232串口（DB9）直接通讯。
实验板上UART功能使用DSP
中断INT0，收与发都是同一中断，所以进入中断服务程序后应该判断是什么中断，然后
再做相应操作。
实验板上异步串口接口寄存器地址分配情况：
（IO空间）
0B000h：
发送与接受缓冲寄存器（线路控制寄存器D7=0）;
波特率因子寄存器低字节（线路
控制寄存器D7=1）
0B001h：
中断允许寄存器（线路控制寄存器D7=0）;
波特率因子寄存器高字节（线路控制寄
存器D7=1）
0B002h：
中断识别寄存器
0B003h：
线路控制寄存器
0B004h：
MODEM控制寄存器
0B005h：
线路状态寄存器
0B006h：
MODEM状态寄存器
0B007h：
Scratch寄存器
下面是初始化16C550的一段代码，串口通讯速率为9600波特率，8个数据位，1个停止
位，没有校验位：
;
/*PCUARTUSE15C550,itBASEADDRESSIS0B000h*/
uart_data.set0b000h;
uartRBR,THR（DLAB=0）;
DLL（DLAB=1）registeraddress
uart_ier.set0b001h;
uartIER（DLAB=0）;
DLM（DLAB=1）registeraddress
uart_iir.set0b002h;
uartIIR,FCRregisteraddress
uart_lcr.set0b003h;
uartLCRregisteraddress
uart_mcr.set0b004h;
uartMCRregisteraddress
uart_lsr.set0b005h;
uartLSRregisteraddress
uart_msr.set0b006h;
uartMSRregisteraddress
uart_scr.set0b007h;
uartSCRregisteraddress
（中间省略）
stm#08bh,temp
portwtemp,uart_lcr;
setLCR_D7=1tosetbaudrateregister
nop
stm#24,temp
portwtemp,uart_data;
setDLL=24（baudrate=9600,primaryF=3.6864M）
stm#0,temp
portwtemp,uart_iir;
setDLM=0（baudrate=9600,primaryF=3.6864M）
stm#03h,temp
setLCR_D7=0andlinecontrol
portruart_iir,temp;
tocleariir
portruart_lsr,temp;
toclearlsr
portwtemp,uart_ier;
enablereceive,sendints
有关异步串口与PC机的RS232通讯的操作请参阅TLC16C550的DATASHEET和系统配
套CD-ROM中的UART5402例程。
（6）.数码管的控制
DES5402PP-U提供8个七段数码管，他们直接由系统的MCU（89C52）管理。
DSP部分
与MCU部分之间通过异步串口连接。
所以本实验系统提供另一片16C550串口管理芯片
（U17）。
MCU与DSP的异步串口通讯速率设置为9600波特率，8个数据位，1个停止
位，没有校验位。
该串口控制芯片（U17）占用DSP一个外部中断资源，即INT1。
串口通
讯格式总共14个Byte，如下所示：
0x550x77xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx0x880x99
固定（2Byte）保留（2Byte）8Byte对应8个数码管，结束标志（2
Byte）
0x0-0x9显示数字0-9
例如，要在数码管上显示“85450520”8个数字，则需要将下面14Byte通过16C550发
往MCU，以便MCU正确显示。
这14Byte的内容为：
0x550x770xff0xff0x00x20x50x00x50x40x50x80x880x99
（7）.液晶屏的控制
DES5402PP-U提供一个64X128的图形点阵液晶显示屏。
该液晶显示模块自带汉字字
库，每屏可以显示4行8列共32个汉字。
液晶屏也由MCU部分（89C52）管理。
与数码
管控制一样，DSP将需要显示的信息通过异步串口（串口管理芯片为U17）发送到MCU，
由MCU负责完成对液晶屏的具体操作。
液晶屏与数码管使用的是同一串口资源。
讯格式总共23个Byte组成，具体分配如下所示：
0x550x66xxxxxxxxxx…………………xxxx0x880x99
固定（2Byte）行列显示字固定16个Byte，每个汉字结束标志
号号符个数（ASIIC内码）占用2个Byte（2Byte）
若少于8个汉字，后面保留
注意，行号为1-4，列号为0-7。
液晶屏每行最多显示8个汉字，若超过，系统将丢弃多
余汉字。
另外，由于汉字内码为2个Byte，所以要显示ASIIC码的英文字母、数字、符
号（1个Byte）时，每次显示的字符个数必须是2的整倍数。
例如，在1行，0列显示两
个汉字“我们”，这数据格式为：
0x550x660x10x00x40xce0xd20c30xc7………0x000x000x880x99
固定开头行、列，共“我们”两个汉字内码,4Byte，然后结束标志
显示4个字符是12个Byte的0x0
再如，需要在第2行，第0列显示ASCII码的‘3’,格式为：
0x550x660x20x00x20x330x200x000x0………0x000x000x880x99
固定开头行、列，共‘3’的ASCII码和空格的ASCII码，然后结束标志
显示2个字符是14个Byte的0x0
（8）.键盘的管理
DES5402PP-U系统提供了一个4X8共32个键的小键盘。
该键盘仍然由MCU
（89C52）部分管理。
DSP通过扩展的异步串口（U17）从MCU接收按键信息。
也就是
说，DSP通过该串口发送显示信息到数码管和液晶屏，并从该串口读取键盘按键。
键盘
通讯的格式如下：
‘E’‘K’‘Y’+键盘正码+键盘反码+0x0d
（EKY字母开头）结束标志
例如，当按下数字1键时，DSP接收到的数据为：
0x450x4b0x590x330xcc0x0d
实验内容:
在CCS环境中打开工程文件如图1所示，在该工程文件中，包括
存储器连接定位文件onchip.cmd，C的标准库文件以及用C和汇编编写的源程序。
整个
程序采用C做主程序，关键操作如中断服务程序，外设控制使用汇编的混合模式完成。
查看完整地代码段，设置断点，查看各个程序段的代码。
思考题：
1利用键盘控制直流电机的转速
2利用键盘控制步进电机的转动步数
3编写计算器程序
4编写募集交通灯控制程序
实验二C54x的基本算数运算
学习使用定点DSP实现16位定点加法、减法、乘法、除法运算的基本方法和编程技巧。
1、要求学生熟悉dsp中提供的大量指令。
2、通过试验，学生能独立编写实现定点加法、减法、乘法、除法运算的程序。
3、练习并掌TMS320C54X的汇编语言的汇编指令系统的使用方法。
4、练习并掌握用CCS调试程序的一些基本操作。
PC机，DSP54XX教学实验系统
实验原理
（1）定点DSP中数据表示方法
C54X是16位的定点DSP。
一个16位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表
示一个小数。
当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示20，D1位表示21，次高位
（D14）表示214。
如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0表示正数，1
表示负数。
例如，07FFFH表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH表示最大的负
数-1（负数用2的补码方式显示）。
当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，
而最高位（D15）表示符号位。
这样次高位（D14）表示2−1，然后是2−2，最低位
（D0）表示2−15。
所以04000H表示小数0.5，01000H表示小数2−3=0.125，而0001H
表示16位定点DSP能表示的最小的小数（有符号）2−15=0.000030517578125。
在后面的
实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。
在C54X中，将一个小数用16位定
点格式来表示的方法是用215乘以该小数，然后取整。
从上面的分析可以看出，在DSP中一个16进制的数可以表示不同的十进制数，或者
是整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘除
时，系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。
（2）实现16定点加法
加法运算：
ldtemp1,a；
将变量temp1装入寄存器A
addtemp2,a；
将变量temp2与寄存器A相加，结果放入A中
stla,add_result；
将结果（低16位）存入变量add_result中。
62
注意，这里完成计算temp3=temp1+temp2，我们没有特意考虑temp1和temp2是整数还是
小数，在加法和下面的减法中整数运算和定点的小数运算都是一样的。
（3）实现16位定点减法
减法运算：
stm#temp1,ar3；
将变量temp1的地址装入ar3寄存器
stm#temp3,ar2；
将变量temp3的地址装入ar3寄存器
sub*ar2+,*ar3,b；
将变量temp3左移16位同时变量temp1也左移16位，然后；
相减，结果放入寄存器B（高16位）中，同时ar2加1。
sthb,sub_result；
将相减的结果（高16位）存入变量sub_result。
（4）实现16定点整数乘法
数乘法运算：
rsbxFRCT；
清FRCT标志，准备整数乘
ldtemp1,T；
将变量temp1装入T寄存器
mpytemp2,a；
完成temp2*temp1，结果放入A寄存器（32位）
stha,mpy_I_h；
将结果（高16位）存入变量mpy_I_h
stla,mpy_I_l；
将结果（低16位）存入变量mpy_I_l
（5）实现16定点小数乘法
ssbxFRCT；
FRCT=1，准备小数乘法
ldtemp1,16,a；
将变量temp1装入寄存器A的高16位
mpyatemp2；
完成temp2乘寄存器A的高16位，结果在B中，同时；
将temp2装入T寄存器
sthb,mpy_f；
将乘积结果的高16位存入变量mpy_f
（6）实现16定点整数除法
将被除数装入T寄存器
mpytemp2,A；
除数与被除数相乘，结果放入A寄存器
ldtemp2,B；
将除数temp2装入B寄存器的低16位
absB；
求绝对值
stlB,temp2；
将B寄存器的低16位存回temp2
ldtemp1,B；
将被除数temp1装入B寄存器的低16位
rpt#15；
重复SUBC指令16次
subctemp2,b；
使用SUBC指令完成除法运算
bcddiv_end,agt；
延时跳转，先执行下面两条指令，然后判断A，若A>
0，
则；
跳转到标号div_end，结束除法运算
stlB,quot_i；
将商（B寄存器的低16位）存入变量quot_i
sthB,remain_i；
将余数（B寄存器的高16位）存入变量remain_i
xorB；
若两数相乘的结果为负，则商也应为负。
先将B寄存器清0
subquot_i,B；
将商反号
存回变量quot_i中
div_end:
（7）实现16定点小数除法
ldtemp1,16，B；
将被除数temp1装入B寄存器的高16位
and#0ffffh,B；
将B寄存器的高16位清为0。
这时余数被丢弃，仅保留商
延时跳转，先执行下面
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