DSP技术及应用实验指导书

《DSP技术及应用》实验指导书DSP技术及应用课程组编写电子通信工程学院审定电子通信工程学院二零一四年一月前言一．数字信号处理实验的任务数字信号处理实验是数字信号处理理论课程的一部分，它的任务是：1.通过实验进一步了解和掌握数字信号处理的基本理论及算法、数字信号处理的分析方法和设计方法。2.学习和掌握数字信号处理的仿真和实现技术。3.提高应用计算机的能力及水平。二．实验设备DSP原理及应用实验所使用的设备由计算机、CPU板、语音单元、开关量输入输出单元、液晶显示单元、键盘单元、信号扩展单元、CPLD模块单元、模拟信号源等组成。其中计算机是CCS软件的运行环境，是程序编辑和调试的重要工具。语音单元是语音输入和输出模块，主要完成语音信号的采集和回放。开关量输入输出单元可以对DSP输入或输出开关量。液晶显示单元可以对运行结果进行文字和图形的显示。模拟信号源可以产生频率和幅度可调的正弦波、方波、三角波。装有CCS软件计算机与整个实验系统共同构成整个的DSP软、硬件开发环境。所有的DSP芯片硬件的实验都是在这套实验装置上完成的。三．对参加实验学生的要求1.阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确实验目的。2.按实验指导书要求进行程序设计。3.在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指导教师复查后才能结束实验。4.实验后应断电，整理实验台，恢复到实验前的情况。5.认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚，画曲线要用坐标纸，结论要明确。爱护实验设备，遵守实验室纪律。目录实验一CODECOMPOSERSTUDIO入门...........................................................1实验二编写一个以C语言为基础的DSP程序...................................................11实验三DSP数据存取实验.......................................................................................18实验四指示灯实验...................................................................................................21实验五DSP定时器实验...........................................................................................25实验六外中断实验...................................................................................................29实验七直流电机控制实验.......................................................................................33实验八液晶显示器控制显示实验...........................................................................39实验九语音采集与放送...........................................................................................44实验十语音信号的FIR滤波................................................................................48附录一ICETEK–VC5509-A评估板硬件使用指导..............................................55附录二ICETEK-VC5509A教学系统软件实验指导............................................60附录三高保真语音编解码芯片TLV320AIC23编程指南.....................................681实验一CodeComposerStudio入门一．实验目的1．掌握CodeComposerStudio3.3的安装和配置步骤过程。2．了解DSP开发系统和计算机与目标系统的连接方法。3．了解CodeComposerStudio3.3软件的操作环境和基本功能，了解TMS320C55xx软件开发过程。⑴学习创建工程和管理工程的方法。⑵了解基本的编译和调试功能。⑶学习使用观察窗口。⑷了解图形功能的使用。二．实验设备1．PC兼容机一台；操作系统为WindowsXP(indowsNT、Windows98、Windows200假定操作系统为WindowsXP)。Windows操作系统的内核如果是NT的应安装相应的补丁程序（如：Windows2000为ServicePack3，WindowsXP为ServicePack1）。2．ICETEK-VC5509-A实验箱一台。如无实验箱则配备ICETEK-USB仿真器和ICETEK–VC5509-A或ICETEK-VC5509-C评估板，+5V电源一只。3．USB连接电缆一条。三．实验原理*开发TMS320C55xx应用系统一般需要以下几个调试工具来完成：-软件集成开发环境(CodeComposerStudio3.3)：完成系统的软件开发，进行软件和硬件仿真调试。它也是硬件调试的辅助手段。-开发系统(ICETEK5100-USB)：实现硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的状态和数据。-评估模块(ICETEKVC5509-A或ICETEKVC5509-C等)：提供软件运行和调试的平台和用户系统开发的参照。2CodeComposerStudio3.3主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C语言程序编译连接生成COFF(公共目标文件)格式的可执行文件，并能将程序下载到目标DSP上运行调试。*用户系统的软件部分可以由CCS建立的工程文件进行管理，工程一般包含以下几种文件：-源程序文件：C语言或汇编语言文件(*.C或*.ASM)-头文件(*.H)-命令文件(*.CMD)-库文件(*.LIB,*.OBJ)四．实验步骤1．实验准备系统连接进行DSP实验之前，先必须连接好仿真器、DSPCPU挂箱及计算机，连接方法如下所示：2．设置CodeComposerStudio3.3在硬件仿真(Emulator)方式下运行3．启动CodeComposerStudio3.3选择菜单Debug→ResetCPU。成功地启动了CCS后会出现如下窗口：USB接口JTAG接口计算机仿真器DSPCPU挂箱CPU板34．创建工程：⑴创建新的工程文件：选择菜单“Project”的“New…”项。弹出下图，按编号顺序操作建立volume.pjt工程文件：4展开主窗口左侧工程管理窗口中“Projects”下新建立的“volume.pjt”，其中各项均为空。⑵在工程文件中添加程序文件：选择菜单“Project”的“AddFilestoProject…”项；在“AddFilestoProject”对话框中选择文件目录为C:\ICETEK\VC5509AE\VC5509AE\Lab0101-UseCCS，改变文件类型为“CSourceFiles(*.c;*.ccc)”，选择显示出来的文件“volum.c”；重复上述各步骤，添加volume.cmd文件到volume工程中；添加C:\CCStudio_v3.3\C5500\cgtools\lib\rts55.lib文件到工程中。⑶编译链接工程：选择菜单“Project”的“RebuildAll”项，或单击工具条中的按钮；注意编译过程中CCS主窗口下部的“Build”提示窗中显示编译信息，最后将给出错误和警告的统计数。5．编辑修改工程中的文件：⑴查看工程文件：①输入新建工程名volume②单击此按钮，选择工程所在目录为C:\ICETEK\VC5509AE\VC5509AE\Lab0101-UseCCS③单击完成设置展开CCS主窗口左侧工程管理窗中的工程各分支，可以看到“volume.pjt”工程中包含“volume.h”、“rts55.lib”、“volume.c”和“volume.cmd”文件，其中第一个“volume.h”为程序在编译时根据程序中的“include”语句自动加入的。5⑵查看源文件：*双击工程管理窗中的“volume.c”文件，可以查看程序内容。可以看到，用标准C语言编制的程序，大致分成几个功能块：-头文件。描述标准库程序的调用规则和用户自定义数据、函数头、数据类型等。具体包含哪一个头文件，需要根据程序中使用了哪些函数或数据而定。比如：如果程序中使用了printf函数，它是个标准C提供的输入/输出库函数，选中“printf”关键字，按Shift+F1会启动关于此关键字的帮助，在帮助信息中可发现其头函数为stdio.h，那么在此部分程序中需要增加一条语句：#include“stdio.h”。-工作变量定义。定义全局变量。-子程序调用规则。这部分描述用户编制的子程序的调用规则。也可以写到用户自己编制的.h文件中去。-主程序。即main()函数。它可分为两部分：变量定义和初始化部分、主循环部分。主循环部分完成程序的主要功能。-用户自定义函数。这个程序是一个音频信号采集、处理输出的程序。程序的主循环中调用自定义的函数read_signals来获得音频数据并存入输入缓存inp_buffer数组；再调用自定义函数write_buffer来处理音频数据并存入输出缓存；output_signals将输出缓冲区的数据送输出设备；最后调用标准C的显示信息的函数printf显示进度提示信息。整个系统可以完成将输入的音频数据扩大volume倍后再输出的功能。read_signals子程序中首先应有从外接AD设备获得音频数据的程序设计，但此例中由于未采用实际AD设备，就未写相应控制程序。此例打算用读文件的方式获得数据，模拟代替实际的AD输入信号数据。write_buffer子程序中首先将输入缓冲区的数据进行放大处理，即乘以系数volume，然后放入输出缓冲区。output_signals函数完成将处理后的设备输出的功能，由于此例未具体操作硬件输出设备，所以函数中未写具体操作语句。*双击工程管理窗中的“volume.h”文件，打开此文件显示，可以看到其中有主程序中要用到的一些宏定义如“BUF_SIZE”等。*volume.cmd文件定义程序所放置的位置，此例中描述了ICETEK–6VC5509-A评估板的存储器资源，指定了程序和数据在内存中的位置。比如：它首先将ICETEK–VC5509-A评估板的可用存储器分为五个部分，每个区给定起始地址和长度(区域地址空间不允许重叠)；然后指定经编译器编译后产生的各模块放到哪个区。这些区域需要根据评估板硬件的具体情况来确定。⑶编辑修改源文件及编译程序：打开“volume.c”，找到“main()”主函数，将语句“input=inp_buffer;”最后的分号去掉，这样程序中就出现了一个语法错误；重新编译连接工程，可以发现编译信息窗口出现发现错误的提示；双击红色错误提示，CCS自动转到程序中出错的地方；将语句修改正确(将语句末尾的分号加上)；重新编译；注意，重新编译时修改过的文件被CCS自动保存。⑷修改工程文件的设置：通过以上设置操作，重新编译后，程序中的用户堆栈的尺寸被设置成1024个字。6．基本调试功能：⑴下载程序：执行File�LoadProgram,在随后打开的对话框中选择刚刚建