TMS320LF2407_DSP_流水灯的课程设计

TMS320LF2407 DSP 流水灯学院：中南大学软件学院专业：软件+电气工程及自动化姓名：林爽学号：序言1.1 DSP芯片的特点DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。

DS P芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：⑴在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。

⑵程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。

⑶片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。

⑷具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。

⑸快速的中断处理和硬件I/O支持。

⑹具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。

⑺可以并行执行多个操作。

⑻支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

⑼与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

1.2 DSP芯片的分类DSP芯片可以按照下列三种方式进行分类。

1．按基础特性分这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。

如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，DSP芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称为静态DSP芯片。

例如，日本OKI 电气公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片属于这一类如果有两种或两种以上的DSP芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类DSP芯片称为一致性DSP芯片。

例如，美国T I公司的TMS320C54X就属于这一类。

2．按数据格式分这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。

数据以定点格式工作的D SP芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16 A，Motolora公司的MC56000等。

以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的D SP32/32C，Motolora公司的MC96002等。

不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN 公司的ZR35325等。

3．按用途分按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。

通用型D SP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。

专用DSP芯片是为特定的DSP运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就属于专用型DSP芯片。

1.3 DSP芯片的应用数字信号处理(DSP)芯片是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器可实时快速地实现各种数字信号处理算法。

自20世纪80年代初诞生以来已广泛应用于通信、电子、航空航天、军事及家电产品成为一种十分重要的电子产品的核心部件。

DSP芯片得到了飞速的发展。

DSP芯片的高速发展，一方面得益于集成电路技术的发展，另一方面也得益于巨大的市场。

在近20年时间里，DSP 芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。

目前，DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。

DSP芯片的应用主要有：(1) 信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等；(2) 通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等；(3) 语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等；(4) 图形/图像——如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；(5) 军事——如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等；(6) 仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；(7) 自动控制——如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；(8) 医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等；(9) 家用电器——如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。

随着DSP芯片性能价格比的不断提高，可以预见DSP芯片将会在更多的领域内得到更为广泛的应用。

数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。

因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。

而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。

数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如DSP和专用集成电路（ASIC）等。

数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入．特别是对于谱分析的本质研究，对于非平稳和非高斯随机信号的研究，对于多维信号处理的研究等，都具有广阔前景。

数字信号处理技术发展很快、应用很广、成果很多。

多数科学和工程中遇到的是模拟信号。

以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。

模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。

数字系统的优点：体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。

随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们所需要的信号形式。

数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。

数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。

数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。

数字信号处理是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。

它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。

其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。

数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。

例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。

第一章、整体设计原理一、原理通过对DSP结构、原理及应用的学习。

在初步了解DSP结构和原理的基础上，进行简单的应用实验，掌握DSP的基本应用。

通过熟悉DSP模板的内部结构以及CCS软件，掌握DSP2407的汇编语言编程和调试方法，了解DSP的指令和I/O端口的寄存器的配置，并结合DSP实验模板对DSP进行编程控制数字输入/输出端口点亮LED显示管。

实验的具体要求如下：实现LED显示管的循环显示：先第1个LED亮，然后是第2个LED亮，第3个LED 显示管亮。

第4个灯亮。

如此循环显示。

二、基本理论指导实验的基本理论是DSP的数字I/O端口以及其寄存器的配置。

通过对这些理论的掌握和运用，达到了解和熟悉一般DSP数字I/O的知识。

（1）数字I/O端口TMS320LF2407系列有多达41个通用、双向的数字I/O（GPIO）引脚，其中大多数是基本功能和一般I/O复用引脚，TMS320LF2407系列的大多数都可以用来实现其他功能。

数字I/O端口模块采用了一种灵活的方法，以控制专用I/O和复用I/O引脚的功能，所有I/O 和复用引脚的功能可以通过9个16位控制寄存器来设置，这些寄存器可以分为两类：●I/O口复用控制寄存器（MCRx）：用来控制选择I/O引脚作为基本功能或一般I/O引脚功能。

●数据和方向控制寄存器（PxDATDIR）：当I/O引脚作为一般I/O引脚功能时，用数据和方向控制寄存器可控制数据和I/O引脚的数据方向，这些寄存器直接和I/O引脚相连。

（2）数字I/O端口寄存器图1给出了TMS320LF2407系列I/O端口复用引脚配置简图，从图上可以看出一些寄存器单元的配置对应于实际I/O引脚的内部结构之间的联系。

图1 复用引脚配置图表1中所列的是数字I/O模块可用的寄存器单元，和其他240xA外设一样，这些寄存器被存储器映射到数据空间，地址从7090h到709Fh。

寄存器单元中保留的位所是无效的，读时为0，写对它无影响。

表1 数字数字I/O模块控制寄存器地址下面介绍I/O口复用输出控制寄存器。

下面描述了I/O口复用控制寄存器A（MCRA）I/O口复用控制寄存器B（MCRB），I/O口复用控制寄存器C（MCRC），其中表2是I/O口复用控制寄存器A(MCRA)的配置，对寄存器的每个位的值做了详细的描述;表3是I/O口复用控制寄存器B(MCRB)的配置，对寄存器的每个位的值做了详细的描述。

表4是I/O口复用控制寄存器C(MCRC)的配置，对寄存器的每个位的值做了详细的描述。

●I/O口复用控制寄存器A（MCRA）—地址7090h注：R=可读，W=可写，_0=复位后的值表2 I/O口复用控制寄存器A(MCRA)的配置●I/O口复用控制寄存器B(MCRB——地址7092h)注：R=可读，W=可写，_0=复位后的值表3 I/O口复用控制寄存器B(MCRB)的配置I/O口复用控制寄存器C(MCRC——地址7094h)注：R=可读，W=可写，_0=复位后的值表4 I/O口复用控制寄存器C(MCRC)的配置以下介绍DSP的I/O口数据和方向寄存器。

TMS320LF2407系列总共有6个数据和方向控制寄存器（PxDATADIR），当I/O口用作一般I/O引脚功能时，用数据和方向控制寄存器，可控制数据和到双向I/O引脚的数据方向。

这些寄存器直接和双向I/O引脚相连。

当I/O用作基本功能时，这些寄存器的设置对相应的引脚无影响。

●端口A数据和方向控制寄存器A（PADATADIR）—地址7098h注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值●端口B数据和方向控制寄存器（PBDATDIR）——地址709Ah注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值●端口C数据和方向控制键寄存器（PCDATDIR）——地址709Ch注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值●端口D数据和方向控制键寄存器（PDDATDIR）——地址709Eh注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值●端口E数据和方向控制键寄存器（PEDATDIR）——地址7094h注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值●端口F数据和方向控制键寄存器（PFDATDIR）——地址7096h注：_+复位后的值和相应引脚的状态有关，R=可读，W=可写，_0=复位后的值二、硬件电路1．原理图及说明电源及LED显示电路根据TMS320LF2407的数字I/O口复用寄存器和数据、方向寄存器，可应用到LED显示管的点亮上。