实验二用定时器实现数字振荡器

电子科技大学通信学院标准实验报告

（实验）课程名称DSP设计与实践

电子科技大学教务处制表

电子科技大学

实验报告

学生姓名：学号：指导教师：向超

实验地点：实验时间：

一、实验室名称：

电子科技大学—美国德州仪器DSP技术/培训中心

二、实验项目名称：

用定时器实现数字振荡器

三、实验学时：4学时

四、实验原理：

数字振荡器原理

设一个传递函数为正弦序列sinkωT，其z变换为

H(z)=

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

v儭丌ａ=2cosÉ, B=-1, C=sinÉ

其中，A=2cosωT, B=-1, C=sinωT。设初始条件为0，求出上式的反Z变换得：

y[k]=Ay[k-1]+By[k-2]+Cx[k-1]

这是一个二阶差分方程，其单位冲击响应即为sinkωT。利用单位冲击函数x[k-1]

的性质，即仅当k=1时，x[k-1]=1，代入上式得：

k=0 y[0] = Ay[-1] + By[-2] + 0 = 0

k=1 y[1] = Ay[0] + By[-2] + c = c

k=2 y[2] = Ay[1] + By[0] + 0 = Ay[1]

k=3 y[3] = Ay[2] + By[1]

.

.

k=n y[n]= Ay[n-1] + By[n-2]

在k>2以后，y[k]能用y[k-1]和y[k-2]算出，这是一个递归的差分方程。

根据上面的说明，我们可以开始数字振荡器的设计。设该振荡器的频率为

2kHz，采样率为40kHz（通过定时器设置，每隔25us中断一次，即产生一个y[n]），则递归的差分方程系数为：

A=2cosωT=2cos (2 x PI x 2000 / 40000)=2 x 0.95105652 x4 1e6f0

B=-1

C=sinωT=sin (2 x PI x 2000 / 40000)=0.30901699 x4 =9e4b

为了便于定点DSP处理，我们将所有的系数除以2，然后用16位定点格式表示为：a f378 c 4f25

这便是本实验中产生2KHz正弦信号的三个系数。在本实验中，主程序在初始化时先计算出y[1]和y[2]，然后开放定时器中断。以后每次进入定时器中断服务程序时，利用前面的y[1]和y[2]，计算出新的有y[0]，通过CCS提供的图形显示工具，我们将在图形窗口中看到一个正弦信号波形。下面是初始化和中断服务程序代码片段：

初始化y[1]和y[2]：

ssbx FRCT ；置FRCT=1，准备进行小数乘法运算

st #INIT_A,AA ；将常数A装入变量AA

st #INIT_B,BB ；将常数B装入变量BB

st #INIT_C,CC ；将常数C装入变量CC

pshd CC ；将变量CC压入堆栈

popd y2 ；初始化y2=CC

ld AA, T；装AA到T寄存器

mpy y2,a ；y2乘系数A，结果放入A寄存器

sth a,y1 ；将A寄存器的高16位存入变量Y1

中断服务程序片段：

ld BB,T ；将系数B装入T寄存器

mpy y2,a ；y2乘系数B，结果放入A寄存器

ltd y1 ；将y1装入T寄存器，同时复制到y2

mac AA,a ；完成新正弦数据的计算，a寄存器中为

；y1*AA+y2*BB

sth a,1,y1 ；将新数据存入y1，因所有系数都除过2，所以在保

；存结果时转移一位，恢复数据正常大小。

sth a,1,y0 ；将新正弦数据存入y0

（2）C54X的定时器操作

C54X的片内定时器利用CLKOUT时钟计数，用户使用三个寄存器（TIM，PRD，TCR）来控制定时器，参见表4-1。在表4-2中列出了定时器控制寄存器的各个比特位的具体定义。‘VC5402的另一个定时器（定时器1）的控制寄存器分别为：0x30（TIM1）,0x31（PRD1）,0x32（TCR1）。

从上面的介绍可以看到定时器实际上可以有20个比特的周期寄存器。它对CLKOUT信号计数，先将PSC减1，直到PSC为0，然后用TDDR重新装入PSC，同时将TIM减1，直到TIM减为0。这时CPU发出TINT中断，同时在TOUT引脚输出一个脉冲信号，脉冲宽度为CLKOUT一致。然后用PRD重新装入TIM，重复下去直到系统或定时器复位。因而定时器中断的频率由下面的公式决定：TINT的频率=

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

v儭乴ch蠺祃LKOUT

其中tc表示CLKOUT的周期。定时器当前的值可以通过读取TIM寄存器和TCR寄存器的PSC比特位得到。下面是本实验中初始化定时器的程序片段：

stm #10h,TCR ；停止定时器

stm #2499,PRD ；设置PRD寄存器值为2499，TINT中断频率为

；Foutclk /（2499+1）= 100MHz/2500 = 40 KHz stm #20h,TCR ；重新装入TIM和PSC，然后启动定时器

（3）C54X中断的使用

在C54X中用户可以通过中断屏蔽寄存器IMR来决定开放或关闭一个中断

请求。其中，HPINT表示HPI接口中断，INT3-INT0为外部引脚产生的中断，TXINT 和TRINT为TDM串口的发送和接收中断，BXINT0和BRINT0为BSP串口的发送和接收中断，TINT0为定时器0中断。在中断屏蔽寄存器IMR中，1表示允许CPU响应对应的中断，0表示禁止。当然要CPU响应中断，ST1寄存器中的INTM还应该