DSP大作业——控制蜂鸣器

基于DSP控制蜂鸣器演奏音乐
设计课题：基于DSP控制蜂鸣器演奏音乐
学院名称：电气工程学院
专业班级：
学生姓名：
学号：
前言：
数字信号处理器DSP (Digital Signal Processor) 是基于超大规模集成技术和计算机技术、适用于高速数字信号处理的单片计算机，现已经广泛应用于科研、军事以及消费类电子产品中。

本论文介绍了基于瑞泰ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU DSP 实验箱的系列研究，描述了一个功能简单的蜂鸣器播放过程。

一、实验目的：
通过实验学习使用5416DSP 的扩展I/O 端口接收外围设备信息的方法，了解
二、实验原理：
图1.1
一、蜂鸣器的应用：
(1)蜂鸣器是接在多缓冲串行口McBSP0 的DX0端。

DX0工作在通用I/O的输出状态。

(2)蜂鸣器控制相关寄存器：
映射到I/O空间的0x8000地址，所以在定义寄存器的访问方式为：ioport unsigned char port8000;
port8000=0;
port8000=0x80;
port8000=8;
（3）McBSP0子块地址寄存器SPSA0 其映射到数据存储器空间0x38地址，其功能是CPU 访问McBSP 中不能直接访问的寄存器时装载这些寄存器的子块地址，定义访问方式为：#define SPSA0 *(unsigned int *)0x38。

其功能是传送CPU 访问McBSP 中不能直接访问的寄存器时装载这些寄存器的子块地址，定义访问方式为：#define SPSD0 *(unsigned int *)0x39。

（5）引脚控制寄存器PCR。

CPU不能直接访问的该寄存器，必须通过子块数据寄存器SPSD来访问PCR,其子地址为0x0e。

其定义为：
SPSD0=uWork1;
SPSA0=0x0e; // set McBSP0's PCR
uWork1=SPSD0;
uWork1|=0x2020; // set XIOEN=1, Enable IO,DX for output
（6）串行口控制寄存器SPCR2。

CPU不能直接访问的该寄存器，必须通过子块数据寄存器SPSD来访问SPCR2,其子地址为0x1。

其定义为：SPSA0=1; // set McBSP0's SPCR2
uWork1=SPSD0;
uWork1&=0xfffe; // set XRST=0
二、音频发声实现：
由于蜂鸣器接到DX0端，通过使用SDP定时器定时，使BDX0以一定音频频率输出信号，就可以形成音频发生器。

1.发`声控制。

将定时器定时时间定为输出信号的半周期，并设置定时器为定时中断方式，在定时器中断函数中队BDX0端进行取反操作，就可以在BDX0端产生一定频率的信号，如图
BDX0:
图2.1
2.按一定节奏变化的音频信号的控制。

如果要产生有节奏的音乐：产生的音频信号一定节奏变化，如图
频率f1，音长t1频率f2，音长t2频率f3，音长t3
图2.2
3.音乐参数由不断变化的音频参数和音乐常数组组成，可用二维数组music 【freq ，length】来表示。

变化的音频信号可按照下列步骤编写程序。

a. 定义寄存器CLKMD数据存储器映射地址：0x58
b. 根据工作频率与晶振频率的关系设置寄存器CLKMD的值。

以晶振
c. 根据音频半周期的大小设置DSP定时器时间常数PDR的值，从而确定音频参数。

在进行编程时我们使用的中音C调频率其定义为表2.2
以“1”为例：时钟频率为8MHz，时钟周期Tout=0.125us，TDDR=2，PRD=151，产生“1”音的半周期t=0.125us*(2+1)*(151+1)=57us，则“1”的音频为1/（2*57）=877Hz。

音乐的长度：节拍每拍以480为基准，音长越短，数值越小。

音乐的长度与音符节拍、延迟程序内循环次数及指令的运行时间有关。

音频参数计算公式：T/2=T（work）*(PRD+1)(TDDR+1)
三、键盘控制：
1.键盘的中断工作方式。

TMS320C5416实验系统分系统模块和显示/控制模块，显示/控制模块通过PS/2接口连接键盘，当按下键盘时，接受该键的扫描码。

读完扫描码后，通过外中断2（int2）向CPU请求中断，如果允许外中断2（int2）中断，将产生两次中断（键盘每次按下一键产生2次中断）。

键盘的信息可以通过编写外中断2函数来读取。

这种开外中断2的键盘工作方式称为中断工作方式。

2.键盘的查询工作方式。

当按下键盘上键时，接受该键的扫描码，但不产生外中断2中断，键盘的信息可以通过死循环程序来读取。

这种键盘工作方式称为键盘的查询工作方式。

3.键盘控制相关的寄存器及扫描码。

键盘控制相关的寄存器通过映射到I/O
4.键盘的初始设置
ioport unsigned char port8000;
ioport unsigned int port8001;
ioport unsigned int port8002;
ioport unsigned char port8007;
ioport unsigned char port3004;
nScanCode=port8001; //读扫描码
nScanCode&=0x0ff; //扫描码只有8bit
uPort8000=port8002; //清键盘缓冲区
错误!未指定书签。

三、部分代码以及注释：
乐谱数组定义
unsigned int music[nMusicNumber][2]=
{
{151,480},{135,480},{121,480},{114,480},{100,480},{90,480},{86,480},{75,4 80}
};
扫描码转换数字函数
char ConvertScanToChar(unsigned char cScanCode)
{
unsigned int cReturn;
cReturn=0;
switch(cScanCode)
{
case SCANCODE_1:cReturn=1;break;
case SCANCODE_2:cReturn=2;break;
case SCANCODE_3:cReturn=3;break;
case SCANCODE_4:cReturn=4;break;
case SCANCODE_5:cReturn=5;break;
case SCANCODE_6:cReturn=6;break;
case SCANCODE_7:cReturn=7;break;
case SCANCODE_8:cReturn=8;break;
case SCANCODE_9:cReturn=9;break;
case SCANCODE_Enter:cReturn=10;break;
}
return cReturn;
}
{
TCR = 0x422;
PRD = music[nCOUNT][0]; // 切换音符
Delay(music[0][1]*12); // 音长
nState = 9;//控制单个音符只演奏一遍并停止
}
void interrupt time(void) //定时器中断控制BEEP
{
SPSA0=1; // set McBSP0's SPCR2
uWork=SPSD0;
uWork&=0xfffe; // set XRST=0
SPSD0=uWork;
SPSA0=0x0e; // set McBSP0's PCR
uWork=SPSD0;
uWork|=0x2000; // set XIOEN=1, Enable IO,DX for output
uWork^=0x20; // DX=^DX
SPSD0=uWork;
}
void interrupt xint2(void) //xint2中断服务程序间键盘扫描用{
nCount++;
nCount%=256; //中断计数
if(nCount%2==1) //两次中断只处理一次{
Delay(100);
nScanCode=port8001; //读扫描码
nScanCode&=0x0ff; //扫描码只有8bit
uPort8000=port8002; //清键盘缓冲区
cKey=ConvertScanToChar(nScanCode); //将扫描码转换为数字
if(cKey==n) //返回KEY的值
{
Delay(100);
nState = n;
}
}
}
四、实验现象：
程序中
键值查找表可实现按键的重新布局或修改，并实现对蜂鸣器的控制使蜂鸣器演奏Do~Ti的音调，长按任意按键都可实现连续发声。

五、遇到难题及创新：
在编程过程中在移植key工程中，一些库文件没有添加使得scancode.h 头文件没有，在键盘扫描中发生错误，其次是在键盘控制时第一方案是直接运用分支语句直接对键盘I/O 口进行扫描，但是在实现中发现直接扫描速度慢而且经常跑错程序，因此我们使用外部中断后再嵌入扫描键盘状态，解决了之前的问题。

六、参考文献：
《基于DSP技术的音乐播放系统设计》
---- 陈芬周亚训严迪群清华大学出版社。