哈工大DSP课程报告

2015年秋季学期《DSP原理及应用》课程课程设计报告院系：航天工程与力学系班号：1218201_____学号：1122110326___姓名：高小宁______2016年1月13日审阅教师：考核成绩：________________题目一：结合学习过的DSP基本知识，试论述如果采用DSP为核心器件设计系统，需要考虑哪些性能指标、遵循哪些设计原则？一、运算速度：首先我们要确定数字信号处理的算法，算法确定以后其运算量和完成时间也就大体确定了，根据运算量及其时间要求就可以估算DSP芯片运算速度的下限。在选择DSP芯片时，各个芯片运算速度的衡量标准主要有：1、MIPS(MillionsofInstructionsPerSecond)，百万条指令/秒，一般DSP为20~100MIPS，使用超长指令字的TMS320B2XX为2400MIPS。必须指出的是这是定点DSP芯片运算速度的衡量指标，应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应留有一定的裕量。2、MOPS(MillionsofOperationsPerSecond)，每秒执行百万操作。这个指标的问题是什么是一次操作，通常操作包括CPU操作外，还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。MOPS可以对DSP芯片的性能进行综合描述。3、MFLOPS（MillionFloatingPointOperationsPerSecond），百万次浮点操作/秒，这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。例如TMS320C31在主频为40MHz时，处理能力为40MFLOPS，TMS320C6701在指令周期为6ns时，单精度运算可达1GFLOPS。浮点操作包括浮点乘法、加法、减法、存储等操作。应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应注意留有一定的裕量。4、MBPS(MillionBitPerSecond)，它是对总线和I/O口数据吞吐率的度量，也就是某个总线或I/O的带宽。例如对TMS320C6XXX、200MHz时钟、32bit总线时，总线数据吞吐率则为800Mbyte/s或6400MBPS。5、指令周期，即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位，如TMS320LC549-80在主频为80MHz是的指令周期为12.5ns。MAC时间，执行一次乘法和加法运算所花费的时间：大多数DSP芯片可以在一个指令周期内完成一次MAC运算。6、FFT/FIR执行时间，运行一个N点FFT或N点FIR程序的运算时间。由于FFT运算/FIR运算是数字信号处理的一个典型算法，因此，该指标可以作为衡量芯片性能的综合指标。二、运算精度：一般情况下，浮点DSP芯片的运算精度要高于定点DSP芯片的运算精度，但是功耗和价格也随之上升。三、字长的选择：一般浮点DSP芯片都用32位的数据字，大多数定点DSP芯片是16位数据字。四、存储器等片内硬件资源安排：包括存储器的大小，片内存储器的数量，总线寻址空间等。五、开发调试工具：完善、方便的的开发工具和相关支持软件是开发大型、复杂DSP系统的必备条件，对缩短产品的开发周期有很重要的作用。六、功耗与电源管理：一般来说个人数字产品、便携设备和户外设备等对功耗有特殊要求，因此这也是一个该考虑的问题。七、价格及厂家的售后服务因素：价格包括DSP芯片的价格和开发工具的价格。八、其他因素：包括DSP芯片的封装形式、环境要求、供货周期、生命周期等。题目二：采用DSP处理器的CPU定时器进行10000次计数，写出定时器的设置程序代码。voidConfigCpuTimer(structCPUTIMER_VARS*Timer,floatFreq,floatPeriod){Uint32temp;///定时器计数值Timer-CPUFreqInMHz=Freq;Timer-PeriodInUSec=Period;temp=(long)(Freq*Period);Timer-RegsAddr-PRD.all=temp;Timer-RegsAddr-TPR.all=0;Timer-RegsAddr-TPRH.all=0;Timer-RegsAddr-TCR.bit.POL=0;Timer-RegsAddr-TCR.bit.TOG=0;Timer-RegsAddr-TCR.bit.TSS=1;Timer-RegsAddr-TCR.bit.TRB=1;Timer-RegsAddr-TCR.bit.FRCEN=0;Timer-RegsAddr-TCR.bit.PWIDTH=7;Timer-RegsAddr-TCR.bit.SOFT=1;Timer-RegsAddr-TCR.bit.FREE=1;Timer-RegsAddr-TCR.bit.TIE=1;Timer-InterruptCount=0;}ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,10000);题目三：如果采用DSP处理器的GPIO端口点亮小灯，试画出基本的电路原理图。当GPIO端为低电平时，小灯被点亮。题目四：设计DSP处理器SCI串口同计算机通信，采用中断方式收发数据，间隔3秒发送一次字符TheTMS320F2812-UARTisfine!；要求SCI配置为波特率19200，数据长度8Bit，无极性，2位停止位；使用TX缓冲寄存器空触发SCI-TXINT中断，CPU定时器0中断触发第一次传输，试给出相关程序代码。#includeDSP281x_Device.h//使用的函数原型声明voidGpio_select(void);voidInitSystem(void);voidSCI_Init(void);interruptvoidcpu_timer0_isr(void);interruptvoidSCI_TX_isr(void);//全局变量charmessage[]={TheF2812-UARTisfine!\n\r};intindex=0;//字符串指针voidmain(void){InitSystem();//初始化DSP内核寄存器Gpio_select();//配置GPIO复用功能寄存器InitPieCtrl();//调用外设中断扩展初始化单元PIE-unit(代码:DSP281x_PieCtrl.c)InitPieVectTable();//初始化PIEvector向量表(代码:DSP281x_PieVect.c)//重新映射PIE-Timer0的中断EALLOW;//解除寄存器保护PieVectTable.TINT0=&cpu_timer0_isr;EDIS;//使能寄存器保护InitCpuTimers();//配置CPU-Timer0周期50ms://150MHzCPU频率,50000微秒中断周期ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,150,50000);//使能PIE内的TINT0:Group1interrupt7PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;//使能CPUINT1（连接到CPU-Timer0中断）IER=1;EALLOW;//解除寄存器保护PieVectTable.TXAINT=&SCI_TX_isr;EDIS;//使能寄存器保护//使能PIE内的SCI_A_TX_INT中断PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx2=1;//使能CPUINT9IER|=0x100;//全局中断使能和更高优先级的实时调试事件EINT;//全局中断使能INTMERTM;//使能实时调试中断DBGMCpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS=0;//启动定时器0SCI_Init();while(1){while(CpuTimer0.InterruptCount60)//等待50ms*60{EALLOW;SysCtrlRegs.WDKEY=0x55;SysCtrlRegs.WDKEY=0xAA;//看门狗控制EDIS;}CpuTimer0.InterruptCount=0;//复位计数器index=0;SciaRegs.SCITXBUF=message[index++];}}voidGpio_select(void){EALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0;//所有GPIO端口配置为I/OGpioMuxRegs.GPBMUX.all=0x0;GpioMuxRegs.GPDMUX.all=0x0;GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5=1;//配置SCI-RXGpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITXDA_GPIOF4=1;//配置SCI-TXGpioMuxRegs.GPEMUX.all=0x0;GpioMuxRegs.GPGMUX.all=0x0;GpioMuxRegs.GPADIR.all=0x0;//GPIOPORT配置为输入GpioMuxRegs.GPBDIR.all=0x0;GpioMuxRegs.GPDDIR.all=0x0;GpioMuxRegs.GPEDIR.all=0x0;GpioMuxRegs.GPFDIR.all=0x00FF;GpioMuxRegs.GPGDIR.all=0x0;GpioMuxRegs.GPAQUAL.all=0x0;//设置所有GPIO输入的量化值等于0GpioMuxRegs.GPBQUAL.all=0x0;GpioMuxRegs.GPDQUAL.all=0x0;GpioMuxRegs.GPEQUAL.all=0x0;EDIS;}voidInitSystem(void){EALLOW;SysCtrlRegs.WDCR=0x00AF;//配置看门狗//0x00E8禁止看门狗，预定标系数Prescaler=1//0x00AF不禁止看门狗,预定标系数Prescaler=64SysCtrlRegs.SCSR=0;//看门狗产生复位SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV=10;//配置处理器锁相环，倍频系数为5SysCtrlRegs.HISPCP.all=0x1;//配置高速外设时钟分频系数：2SysCtrlRegs.LOSPCP.all=0x2;//配置低速外设时钟分频系数：4//使用的外设时钟时钟设置：//一般不使用的外设的时钟禁止，降低系统功耗SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1;//使能SCI模块的时钟SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=0;SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=0;EDIS;}voidSCI_Init(void){SciaRegs.SCICCR.all=0x13;//2bit停止位无循环模式//无极性，字符长度：8bits,//异步模式，空闲线协议SciaRegs.SCICTL1.all=0x0003;//使能TX,RX,内部SCICLK,//禁止RXERR,SLEEP,TXWAKESciaRegs.SCIHBAUD=0;//波特率：19200（LSPCLK=37.5MHz）;SciaRegs.SCILBAUD=0xf3;SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=1;//使能SCI发送中断SciaRegs.SCICTL1.all=0x0023;//使SCI退出复位}