五邑大学-TMS320VC5402定时器实验(DSP报告作业-)

五邑大学实验报告
实验课程名称：
院系名称：信息工程学院
专业名称：电子信息工程
实验项目名称：1、 TMS320VC5402定时器实验
2、基于DSPLib的FFT程序设计
3、基于DSPLib的滤波器程序设计
班级：学号：
报告人：
一、TMS320VC5402定时器实验
一实验目的
1. 了解DSP汇编程序与C语言程序的构成；
2. 了解DSP程序各段的含义；
3. 熟悉如何编写中断服务程序；
4. 掌握片内定时器的设置方法；
5. 掌握长时间间隔的定时器的处理
二实验内容
1. DSP的初始设置；
2. DSP中断向量表的建立；
3. 定时器的使用；
设实验板时钟频率为20MHz，编程实现以下要求：
1、TMS320C5402的时钟频率为100 MHz
2、TMS320C5402XF端输出一个周期为500ms的方波，周期性地点亮LED
3、采用定时中断方法实现
4、用C语言编程，画出程序流程图并给出源代码。

5、上机调试。

三实验背景知识
1 通用TIMER 简介
TMS320VC5402 的定时器的说明：
VC5416 中有两个可编程的片上定时器，总共包含有三个可由用户设置的寄存器，并可以申请主机的中断。

这三个寄存器分别为TIM、PRD、TCR。

这些寄存器与对应的存贮空间地址如下表所示：
时间寄存器（TIM）是一个16 位的存贮器映射寄存器，它的值由周期寄存器来进行装载，并且做减一操作。

周期寄存器（PRD）是一个16 位的存贮器映射寄存器，它是用来重装时间寄存器（TIM）寄存器的值的。

定时器控制寄存器（TCR）是一个16 位的存贮器映射寄存器，包含了定时器的控制与状态信息。

2、CMD 文件简介
cmd 文件用于DSP 代码的定位。

由3 部分组成：
1、（1）输入／输出定义：
.obj 文件：链接器要链接的目标文件。

.lib 文件：链接器要链接的库文件。

.map 文件：链接器生成的交叉索引文件。

.out 文件：链接器生成的可执行代码;链接器选项。

（2） MEMORY 命令：描述系统实际的硬件资源。

（3.） SECTIONS 命令：描述"段"如何定位。

下面例子则可说明其基本格式：
-o (可缺省)
-m (可缺省)
-stack 100 (可缺省)
(可缺省)
-l (可缺省)
MEMORY {
PAGE 0:
RESEVE: org = 00h len = 0x80
PAGE 0:
PROG1: org = 0x0100 len = 0x1200
PAGE 0:
VECT: org = 0x0080, len = 0x80
PAGE 1:
RESEVE1: org = 00h len = 0x1300
PAGE 1:
DARAM2: org = 0x1300 len = 0x400
PAGE 1:
DARAM1: org = 0x1700 len = 0x2900
}
SECTIONS{
.text : > PROG1 PAGE 0
.cinit : > PROG1 PAGE 0
.switch: > PROG1 PAGE 0
.vectors:> VECT PAGE 0
.const: > DARAM1 PAGE 1
.bss : > DARAM1 PAGE 1
.stack : > DARAM2 PAGE 1
.system: > DARAM2 PAGE 1
.data : > DARAM2 PAGE 1
}
下面介绍一下CMD 文件中常用的程序段名与含义
.cinit 存放C 程序中的已初始化的变量初值和常数表;
.const 存放C 程序中的字符常量和用const 声明的常量;
.text 存放C 程序的代码;
.bss 为C 程序中的未初始化的全局和静态变量保留存储空间;
.far 为C 程序中用far 声明的全局和静态变量保留空间;
.stack 为C 程序系统堆栈保留存储空间，用于保存返回地址、函数间的参数传递、存储局部变量和保存中间结果;
.sysmem 用于C 程序中malloc、calloc 和realloc 函数动态分配存储空间
.vectors 用于自定义的“.vectors”段，这里是中断向量表
.switch 用于C程序中的switch语句
.data 已初始化的数据段
3 中断向量表文件
中断服务程序的地址（中断向量）要装载到存储器的合适区域。

一般用中断向量表文件编制中断向量表，中断向量表文件多采用汇编语言编写；在文件中一般用汇编指令.sect 来生成一个表，表中各中断占4个字。

这个表包含中断向量的地址和跳转指令。

因为中断跳转地址的标志符在汇编语言模块外部使用，所以
标志符用.ref 或.global定义。

4、GEL文件
GEL文件有两大作用：（1）配置CCS工作环境。

（2）直接访问目标处理器（包括软硬件访真器），在这是主要使用GEL文件的初始化DSP。

以下面的例子介绍一下GEL 文件的构成
#define PRD0 0x0025u
#define TCR0 0x0026u
#define PRD1 0x0031u
#define TCR1 0x0032u
StartUp()
{
GEL_MapOn(); /*存储空间打开*/
GEL_MapReset(); /*存储空间复位*/
GEL_MapAdd(0x80u,0,0x3F80u,1,1); /* 定义程序空间0x80－0x3FFF 可读写*/
GEL_MapAdd(0x4000u,0,0xC000u,1,1);/* 定义程序空间0x4000－0xFFFF 可读写 */
/* 定义数据空间0－0xFFFF 可读写 */
GEL_MapAdd(0x0u,1,0x60u,1,1); /* MMRs */
GEL_MapAdd(0x60u,1,0x3FA0u,1,1); /* DARAM */
GEL_MapAdd(0x4000u,1,0xC000u,1,1); /* External */
}
实验流程图：
四、实验步骤
1、根据实验要求编写输出周期500ms方波的汇编语言源代码，和C语言源代码（c语言中加入外部中断，通过按键改变方波频率）。

2、编译无误后下载到C5402开发板中，运行程序，观察LED是否周期性亮灭。

3、下载c程序到开发板上，通过按下连接在外部中断上的按键，观察能否改变LED灯的亮灭频率。

五、程序源代码
1、主函数：
#include ""
int t0_count;
void main()
{ CLKMD=0x00; ect ".vectors"
.ref _c_int00
.ref timer
rs: BD _c_int00 ;Rest
nop
nop
nmi: .space 4*16 ;NMI, SINT16
sint17:.space 4*16 ;SINT17
sint18: .space 4*16 ;SINT18
sint19: .space 4*16 ;SINT19
sint20: .space 4*16 ;SINT20
sint21: .space 4*16 ;SINT21
sint22: .space 4*16 ;SINT22
sint23: .space 4*16 ;SINT23
sint24: .space 4*16 ;SINT24
sint25: .space 4*16 ;SINT25
sint26: .space 4*16 ;SINT26
sint27: .space 4*16 ;SINT27
sint28: .space 4*16 ;SINT28
sint29: .space 4*16 ;SINT29
sint30: .space 4*16 ;SINT30
int0: .space 4*16 ;INT0, SINT0
int1: .space 4*16 ;INT1, SINT1
int2: .space 4*16 ;INT2, SINT2
tint0: BD timer ;TINT0, SINT3
nop
nop
brint0: .space 4*16 ;BRINT0, SINT4
bxint0: .space 4*16 ;BXINT0, SINT5
dmac0: .space 4*16 ;DMAC0, brint2, SINT6
dmac1: .space 4*16 ;DMAC1, bxint2, SINT7
int3: .space 4*16 ;INT3, SINT8
hpint: .space 4*16 ;HPINT, SINT9
brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2, SINT10
bxint1: .space 4*16 ;BXINT1 or DMAC3, SINT11
dmac4: .space 4*16 ;DMAC4, SINT12
dmac5: .space 4*16 ;DMAC5, SINT13
rsvd1: .space 4*16 ;reserved
rsvd2: .space 4*16 ;reserved
.end
3、链接文件：
MEMORY
{
PAGE 0: RESERVER: origin = 0x00, len = 0x80
INT_VECT: origin = 0x80, len = 0x80 PROG_RAM: origin = 0x100, len = 0x1000
PAGE 1: DATA_1: origin = 0x1100, len = 0x0e00 DATA_2: origin = 0x2000, len = 0x2000
}
SECTIONS
{
.vectors: {} > INT_VECT PAGE 0
.text: {} > PROG_RAM PAGE 0
.stack: {} > DATA_1 PAGE 1
vars: {} > DATA_1 PAGE 1
.data:{} > DATA_2 PAGE 1
.bss:{} > DATA_2 PAGE 1
}
六、实验结果及体会
实验结果：每次按下按键，LED灯亮灭周期发生变化。

实验体会：一开始写入程序没成功，但是按下按键后，LED灯亮灭周期也发生变化，出现这种情况是实验板内部已经因为上一个人在试验中写入了程序，所以会出现插电后，程序没写入也能够按键改变亮灭周期。

最后在老师的提醒下，成功写入程序，验证发现功能也得到了实现。

在实验过程中每一步都要细心的去完成，多想想出现某种情况的原因，有不懂的就向老师、同学请教，这样才能在实验中进步。

二、基于DSPLib的FFT程序设计
一、实验目的
1、了解FFT的原理；
2、了解在DSP中FFT 的设计及编程方法；
3、熟悉对DSPLIB的调用方法；
二、实验内容
编写256点的实序列FFT的DSP程序，利用数据文件对FFT程序进行调试。

三、实验要求
1、产生256点的数据文件，表示方波、正弦等信号；
2、编写256点的实序列FFT的DSP程序对上述信号进行傅立叶变换；
3、利用CCS中VIEW菜单中的Graph调试工具观察信号时域波形及其频谱。

四、背景知识
1、时间抽选基2FFT算法的基本原理。

（参阅《数字信号处理》教材）
2、DSPLib的应用
CCS提供DSPLib，其中包含了基本的数学计算和数字信号处理常用算法模块的函数，可直接调用这些函数实现一些数字信号处理算法。

本实验主要使用了DSPLib的cbrev，rfft两个函数实现数字序列的逆序和DFT的计算。

有关这两个函数的说明请参阅《dsplib中文版__TMS32054X_函数库中文用户指南.pdf》
程序流程图为：
五、实验步骤
1、根据实验要求编写256点FFT的C语言代码，中断向量表和CMD文件；
2、编译成功无误后下载到C5402开发板中，然后运行程序；
3、程序运行完成后，通过CCS中的View->Graph选项查看输入和输出波形，
4、分析实验结果是否符合要求。

六、程序源代码
1、主程序：
#include""
#include <>
#include <>
#include <>
#define Nx 256 nput")
#pragma DATA_SECTION(x_tempt,".input_tempt")
#pragma DATA_SECTION(y,".output")
static void dataIO(void);
void main()
{
PMST=0x00a0; ef _c_int00 ;Rest
.sect ".vectors"
rs: BD _c_int00
nop
nop ;Rest
nmi: .space 4*16 ;NMI,SINT16
sint17:.space 4*16 ;SINT17
sint18: .space 4*16 ;SINT18
sint19: .space 4*16 ;SINT19
sint20: .space 4*16 ;SINT20
sint21: .space 4*16 ;SINT21
sint22: .space 4*16 ;SINT22
sint23: .space 4*16 ;SINT23
sint24: .space 4*16 ;SINT24
sint25: .space 4*16 ;SINT25
sint26: .space 4*16 ;SINT26
sint27: .space 4*16 ;SINT27
sint28: .space 4*16 ;SINT28
sint29: .space 4*16 ;SINT29
sint30: .space 4*16 ;SINT30
int0: .space 4*16 ;INT0,SINT0
int1: .space 4*16 ;INT1,SINT1
int2: .space 4*16 ;INT2,SINT2
tint0: .space 4*16 ;INT0,SINT3
brint0: .space 4*16 ;BXINT0,SINT4
bxint0: .space 4*16 ;BXINT0,SINT5
dmac0: .space 4*16 ;DMAC0,brint2,SINT6 dmac1: .space 4*16 ;DMAC0,brint2,SINT7
int3: .space 4*16 ;INT3,SINT8
hpint: .space 4*16 ;HPINT1,SINT9
brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2,SINT10 bxint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC3,SINT11 dmac4: .space 4*16 ;DMAC4,SINT12
dmac5: .space 4*16 ;DMAC5,SINT13
rsvd1: .space 4*16 ;reserved
rsvd2: .space 4*16 ;reserved
.end
3、链接文件：
MEMORY
{
PAGE 0: RESERVER: origin = 0x00, len = 0x80
FFT_VECT: origin = 0x80, len = 0x80
PROG: origin = 0x100, len = 0x1000
PAGE 1: DATA_1: origin = 0x1100, len = 0x0e00 DATA_2: origin = 0x2000, len = 0x2000
}
SECTIONS
{ .vectors: {} > FFT_VECT PAGE 0
.text: {} > PROG PAGE 0
.data: {} > PROG PAGE 0
.bss: {} >DATA_2 PAGE 1
.cinit: {} >PROG PAGE 0
.stack: {} > DATA_2 PAGE 1
.input:{} > DATA_2 PAGE 1 ,align(512)
.input_tempt:{} > DATA_2 PAGE 1
.output: {} > DATA_2 PAGE 1
.sintab:{} > DATA_1 PAGE 1
.const: {} > PROG PAGE 0
}
七、实验结果及体会
实验结果：
实验体会：
傅里叶变换是将信号从时域的一种变换形式，是信号处理领域中的一种重要
的分析工具，所以学好FFT 变换在DSP 技术中很重要。

在这次实验中，进一步熟悉了CCS 软件的使用，实验过程中感觉自己的基础
知识很不牢固，需要多加强对CCS 软件的操作，对编译环境的熟悉对实验的完成和理解则有更加的帮助。

感觉要想学好DSP 这门课程，必须脚踏实地的一步步努力的学好基础知识，才能更加顺利的完成实验。

三、基于DSPLib 的滤波器程序设计
一、实验目的
1、了解FIR 、IIR 数字滤波器的原理；
2、掌握FIR 、IIR 数字滤波器的设计方法。

3、熟悉对DSPLib 的调用方法以及数字滤波器在DSP 系统中的实现；
二、实验内容（要求）
现有连续时间信号()2000cos(2000)4000cos(4000)x t t t ππ=+，已基于采样频
率16000s f Hz =对()x t 采样，获得离散数据()x n 。

设计一个FIR （或IIR ）数字低通滤波器，对数据()x n 滤波，滤除()x n 中2000Hz 频率分量，保留1000Hz 频率分量。

要求：
1、设计FIR（或IIR）数字低通滤波器，得到滤波器的有关参数；
2、基于DSPLib编制DSP的C语言程序，实现上述低通滤波，并对数据()
x n滤波。

3、利用CCS中VIEW菜单中的Graph调试工具观察信号时域波形及其频谱。

三、背景知识
1、FIR、IIR数字滤波器的基本原理。

（参阅《数字信号处理》教材）。

2、MATLAB的数字滤波器设计工具FDAtool。

（详细请参阅MATLAB帮助文档。

）启动滤波器设计分析器
在MATLAB的start菜单中选择Toolboxes->Filter Design->Filter Design & Analysis Tools(fdatool)，或者在命令行中输入fdatool来启动滤波器设计分析器。

启动后界面如图所示：
图
滤波器设计
在选项中选择或输入滤波器参数，然后点击”Design Filter”按钮完成滤波器设计。

设计成功后的结果如图所示。

图
导出FIR滤波器系数。

在fdatool中，选择Targets->Code Composer Studio™IDE。

在出现的对话框中选择输出文件类型为 file,输出系数类型为signed
16-bit integer，如图所示。

点击OK按钮，选择路径，即可输出前一步设计出的FIR滤波器系数表。

图
3、DSPLib的应用
CCS提供DSPLib，其中包含了基本的数学计算和数字信号处理常用算法模块的函数，可直接调用这些函数实现一些数字信号处理算法。

本实验主要使用了fir、firs、firs2、iircas4、iircas5、iircas5I等函数实现数字滤波。

有关这些函数的说明请参阅《dsplib中文版__TMS32054X_函数库中文用户指南.pdf》
实验程序流程图为：
开始
设置PMST
1、存储空间的配置；
2、确定中断向量表的首地址
输入待分析数据
FIR函数的参数初始化
计算FIR滤波
返回
四、实验步骤
1、根据实验要求，利用Matlab的fdatools设计FIR低通滤波器和带通滤
波
器，导出有FIR系数数组的头文件。

2、根据实验要求编FIR滤波器的C语言代码，中断向量表和CMD文件；
3、编译成功无误后下载到C5402开发板中，然后运行程序；
4、程序运行完成后，通过CCS中的View->Graph选项查看输入和输出波形，
分析实验结果是否符合要求。

五、程序原代码
1、主函数：
#include <>
#include <>
#include <>
#include ""
#include "" oeffs")
#pragma DATA_SECTION(db,".dbuffer")
void dataIO(void); ect ".vectors"
.ref _c_int00
.ref _timer
.ref _change_frequency
rs: BD _c_int00 ;Rest
NOP
NOP
nmi: .space 4*16 ;NMI, SINT16
sint17:.space 4*16 ;SINT17
sint18: .space 4*16 ;SINT18
sint19: .space 4*16 ;SINT19
sint20: .space 4*16 ;SINT20
sint21: .space 4*16 ;SINT21
sint22: .space 4*16 ;SINT22
sint23: .space 4*16 ;SINT23
sint24: .space 4*16 ;SINT24
sint25: .space 4*16 ;SINT25
sint26: .space 4*16 ;SINT26
sint27: .space 4*16 ;SINT27
sint28: .space 4*16 ;SINT28
sint29: .space 4*16 ;SINT29
sint30: .space 4*16 ;SINT30
int0: .space 4*16 ;INT0, SINT0
int1: .space 4*16 ;INT1, SINT1
int2: .space 4*16 ;INT2, SINT2
tint0: .space 4*16;BD _timer ;TINT0, SINT3
brint0: .space 4*16 ;BRINT0, SINT4
bxint0: .space 4*16 ;BXINT0, SINT5
dmac0: .space 4*16 ;DMAC0, brint2, SINT6
dmac1: .space 4*16 ;DMAC1, bxint2, SINT7
int3: .space 4*16;BD _change_frequency ;INT3, SINT8
hpint: .space 4*16 ;HPINT, SINT9
brint1: .space 4*16 ;BRINT1 or DMAC2, SINT10
bxint1: .space 4*16 ;BXINT1 or DMAC3, SINT11
dmac4: .space 4*16 ;DMAC4, SINT12
dmac5: .space 4*16 ;DMAC5, SINT13
rsvd1: .space 4*16 ;reserved
rsvd2: .space 4*16 ;reserved
.end
3、链接文件：
MEMORY
{
PAGE 0:RESERVE: origin=00h, length=80h
PAGE 0: FFT_VECT: origin=0080h,length=80h
PAGE 0: PROG: origin=100h,length=1000h
PAGE 1: DATA_1: origin=1100h,length=0E00h
PAGE 1: DATA_2:origin=2000h,length=2000h
}
SECTIONS
{ .vectors:>FFT_VECT PAGE 0
.text:>PROG PAGE 0
.data:> PROG PAGE 0
.bss:> DATA_2 PAGE 1
.cinit:>PROG PAGE 0
.stack:>DATA_2 PAGE 1
.coeffs:>PROG PAGE 0,align(128)
.dbuffer:>DATA_2 PAGE 1,align(128)
.const:>PROG PAGE 0
}
六、实验结果及体会
实验结果：
实验结果图
实验体会：
在实验之前，尝试了一下使用matlab按照老师的要求生成了一个数字滤波器文件，并进行实验，但是并不太成功，最后还是请教了一些同学之后，发现自己的不足，才把实验完成了。

在学习的过程中，和同学的交流时必不可少的。

经过此次实验，对实时FIR数字滤波器的设计的知识有了进一步的了解和认识，体会到了数字滤波器的方便，数字滤波器是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。

所以数字滤波器对工程设计非常的方便，掌握数字滤波器的设计具有举足轻重的作用。

也对CCS软件的使用更加的熟悉，在matlab软件的运用方面也有了一定的了解。