DSP实验讲义-课程中心.docx
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1、DSP原理与应用实验指导书(适用于El-DSP-EXPIV型实验箱)刘忠国山东大学控制学院2013年7月目录第1部分:El-DSP-EXPIV型实验系统概述21.1EL-DSP-EXPIV型实验系统结构框图21.2实验系统主要资源概述及使用21. 3必做实验项目14第2部分软件硬件安装说明152. 1CCS的安装153. 2CCS的仿真器设置162. 3硬件安装说明23第3部分实验内容25实验一CCS及基本指令实验25实验二存储器寻址及I/O操作实验31实验三定时器及中断实验35实验四FIR滤波器实验42实验五FFT实验47实验六波形的数据采集处理及回放实验(选做)50第4部分附录52附录1:
2、TMS320C5402CPU及外设存储器寄存器映射表52附录2:C5402中的中断标志寄存器(IMR)和中断屏蔽寄存器(IFR)53附录3:TMS320C5402中断向量表与优先级54附录4:TMS320C5402状态和控制寄存器55附录5:片内4K掩模ROM的内部资源57附录6:TMS320C5402时钟方式引脚状态及时钟方式寄存器57附录7:软件等待状态寄存器(SWWSR)57附录8:TMS320C5402存储器分配58附录9:TMS320C5402-PQFP封装引脚排列顺序58第1部分:El-DSP-EXPIV型实验系统概述EL-DSP-EXPIV型实验箱是由北京达盛公司开发的专家型实验
3、系统,该实验系统主要用于辅助教学和科研开发使用,便于学生学习和掌握C54xDSP的开发应用。1.1El-DSP-EXPIV型实验系统结构框图系统结构框图本系统采用双CPU设计,可以实现双DSP的多处理器的协调工作,同时支持54X系列和2X系列的CPU板。用户可根据自己的需求选用不同类型的CPU板,通过更换CPU板即可做不同类型的DSP实验。还可以通过“Eab”和“Techv”扩展总线,来扩展机、电、声、光等不同领域的扩展模块,完成数据采集、图象处理、通讯、网络、控制等扩展实验。1.2实验系统主要资源概述及使用1.2.1CPU板接口实验箱支持dsp及可控资源表适用dsp类型控制的资源备注CPUl
4、5402、5409、5410、54162407语音单元、以太网单元、USB单元、E_labRE_lab2、Teehv、RS232、CAN、数字量输出单元、IO单元2、IO单元3RS232、CAN、IO单元2:配置2407CPU板有效语音单元:配置54XCPU板有效CPU25402、5409、5410、54162407AD、DA、LCD、键盘、开关量输入输出单元、RS232、CAN、IO单元1、电机控制接口RS232、CAN、电机控制接口:配置2407CPU板有效该实验系统采用底板加CPU板的结构方式,CPU板通过双排针扩展插槽扩展。用户可根据自己的需求选用不同类型的CPU板。不同类型的CPU板
5、在硬件上是完全兼容的。并且支持不同种类的CPU板混合使用。上表给出了支持的CPU板和控制的资源:其中CPU板主要由以下几个模块组成:CPU模块,时钟模块,复位模块,存储器模块,CPLD模块,扩展接口模块,电源模块。外观和接口示意图夕卜观各接口说明表序号12345含义DSPJTAG接口J1电源插口P4复位按钮Sl扩展接口PlFLASH写保护跳线J3序号67891011含义拨码开关SW2CPLD下载口J4扩展接口P3扩展接口P2HPI设置J2拨码开关SWlJI:DSPJTAG接口,符合IEEEStandard1149.1(JTAG)标准,引脚分配如下图所示:(空脚是第六脚,方形焊盘是第一脚)TMS
6、12TRSTTDI34GNDHeaderDimensionsPD(+5V)5Llnopin(key)Pin-to-Pinspacing,0.100in.(X,Y)TDO78GNDPinwidth,0.025-in.squarepostTCK-RET910GNDPinlength,0.235-in.nominalTCK1112GNDEMUO1314EMU1P4:电源插口,CPU板单独使用时,从此接口给CPU板供电,+5V,内正外负。CPU板插在实验箱底板上时,不需要从P4电源插口供电。SI:更位按钮,按下系统复位J3:FLASH写保护跳线,选配置;1、2短路,不允许擦除FLASH;2、3短路,允
7、许擦除FLASHJ4:CPLD下载口,引脚分配如下图所示:(方形焊盘是第一脚)J4CPLDJTAGJ2:HPI设置,54X的HP116的设置;1、2短接,HPI8位模式;2、3短接,HPI16位模式;(只有VC5409、VC54I0CPU板有效)SW1:拨码开关,设置CPU的工作状态设置见下表:SWl开关设置表1位2位3位FLASH的工作状态SW1-4位LED灯D5的工作状态ONONON数据空间0FFFF64KX16ON灭OFFONON程序空间O-FFFFF1MX16OFF亮XXX不使能SW2:拨码开关,设置CPLD的工作状态SW2开关的设置表位号ONOFF缺省位号ONOFF缺省1HPIENA
8、=O不选择HPl模块功能HPIENA=I选择HPI模块功能OFF4CLKMDl=OCLKMDl=IOFF2CLKMD3=0CLKMD3=1ON5MPZMC=ODSP工作微计算机方式MPZMC=IDSP工作微处理器方式OFF3CLKMD2二0CLKMD2=1OFF6CPUCS=OCPU板为54X系列CPUCS=ICPU板为2X系列ONPl:CPU数据地址总线扩展接表15PI管脚定义表Pl管脚对应54X管脚说明Pl管脚对应54X管脚说明1GND地29A7地址线72-17DO-D15数据线0-1530A6地址线618GND地31A9地址线919A17地址线1732A8地址线820A16地址线1633
9、All地址线1121A19地址线1934AlO地址线1022A18地址线1835A13地址线1323Al地址线136A12地址线1224AO地址线037A15地址线1525A3地址线338A14地址线1426A2地址线239+5V电源27A5地址线540+5V电源28A4地址线4P2:CPU外设总线扩展接口表1.6P2管脚定义表P2管脚对应54X管脚说明P2管脚对应54X管脚说明1GND地21DROMCBSPO输入数据2GND地22DRlMCBSPl输入数据3READY准备好信号23CLKXOMCBSPO输出位时钟4PS程序空间片选信号24CLKXlMCBSPl输出位时钟5DS数据空间片选信号
10、25FSXOMCBSPO输出侦时钟6ISIO空间片选信号26FSXlMCBSPl输出侦时钟7R/W读写信号27DXOMCBSPo输出数据8MSTRB存储器空间选择信号28DXlMCBSPl输出数据9IOSTRBIO空间选择信号29NMI不可屏蔽中断信号10MSC微状态完成信号30IACK中断响应信号11XFIO输出信号31INTl外部中断112HOLDA总线保持响应信号32INTO外部中断013IAQ指令地址采集信号33INT3外部中断314HOLD总线保持信号34INT2外部中断215BIOIO输入信号35CLKOUTCPU时钟输出16GND地36TOUTO定时器0输出17CLKROMCBS
11、PO输入位时钟37NC空脚18CLKRlMCBSPl输入位时钟38RESET复位信号19FSROMCBSPO输入侦时钟39GND地20FSRIMCBSPI输入侦时钟40GND地P3:HPI总线扩展接口表1.7P3管脚定义P3管脚对应54X管脚说明P3管脚对应54X管脚说明1HDOHPI数据线021HDS2HPI数据选通信号22GND地22DR2MCBSP2输入数据3HDlHPI数据线123HDSlHPI数据选通信号14GND地24FSR2MCBSP2输入侦时钟5HD2HPI数据线225HBILHPI字节指示信号6A21地址线2126CLKR2MCBSP2输入位时钟7HD3HPI数据线327HA
12、SHPl地址选通信号8A22地址线2228CLKX2MCBSP2输出位时钟9HD4HPI数据线429HCSHPI片选信号10A20地址线2030FSX2MCBSP2输出侦时钟11HD5HPI数据线531HR/WHPI读写信号12NC空脚32DX2MCBSP2输出数据13HD6HPI数据线633HCNTLOHPI控制信号014NC空脚34GND地15HD7HPI数据线735HCNTLlHPI控制信号116CPUCSCPU种类指示信号36GND地17NC空脚37HINTHPI中断信号18NC空脚38+3.3V电源19HP正NAHPI使能信号39HRDYHPI准备好信号20NC空脚40+3.3V电源
13、LED指示灯;DI:+5V,D2:+3.3V,D3:DSP核电压,D4:复位信号,D5:CPLD测试电平转换单元:由于5402输入输出接口电平为3.3V,对于数字量输出而言完全是可以与5VTTL系统电平兼容。但对于数字量输入而言,由于其内部是3.3V,因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V器件相连。通过LVTHI6245和LVTH16244进行电平转换和驱动。FLASH扩展单元:CPU板标准配置扩展FLASHIMX16BIT,使用器件型号为AM291v800o1.2.2Eab总线接口通过EJab接口,可扩展达盛的各种Eab扩展模块。1.2.3TECHjV总线接口TECH_V总线接口是
14、和Tl公司DSK兼容的信号扩展接口,可连接达盛公司的图像处理、高速AD、DA、USB、以太网等扩展板,也可以连接Tl公司的标准DSK扩展信号板,扩展到CPUl的IO空间和数据空间。1.2.4电机控制接口当使用2000系列的CPU板时,可以利用CPU的事件管理器(EVM)模块和AD模块,通过电机接口,控制各种类型的电机。当使用5000系列的CPU板时,此接口不能使用。1.2.5语音处理单元语音CodeC采用扩展板的形式通过语音接口与主板相连,以便开发不同接口Codec的语音板。标配的语音扩展板Codec芯片采用TLV320AIC23(以下简称AIC23),AIC23是TI推出的一款高性能的立体声
15、音频Codec芯片,内置耳机输出放大器,支持MlC和LlNEIN两种输入方式(二选一),且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23的模数转换(ADCS)和数模转换(DACS)部件高度集成在芯片内部,采用了先进的Sigma-delta过采样技术,可以在8K到96K的频率范围内提供16bit.20bk24bit和32bit的采样,ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和IOodB。与此同时,AIC23还具有很低的能耗,回放模式下功率仅为23mW,省电模式下更是小于15UW。语音处理单元由语音输接口、输出功率模块组成。语音输入接口提供线性和麦克风输入,输入信号由AIC23进行AD变换,由
16、DSP采集、处理AD变换后的数据,然后将处理后的数据送AIC23进行DA变换。DA变换后的信号经过功率放大送到板载扬声器或耳机接口。语音处理单元原理框图在实验箱底板的左中部(音频信号源的上面)有两个电位器和四个2号孔,其中“左声道输入、右声道输入”两个2号孔与“语音单元”的线性输入接口相连,提供外部到“语音单元”的输入通道。“左声道输出、右声道输出“两个2号孔是板上功放单元的输入接口,这样用户可以从“语音单元”或者“左声道输出、右声道输出”两个2号孔输入信号到功放单元。两个电位器“左声道调节、右声道调节”可以调节输入功放的信号的大小从而调节功放的输出。原理框图如下:语音处理原理框图语音单元设置
17、说明:拨码开关S6:状态ON,右声道开;OFF右声道关;缺省设置12ON,左声道开;OFF左声道关;缺省设置语音调节旋扭:旋扭备注右声道调节顺时针旋转:声音变小;逆时针旋转:声音变大左声道调节顺时针旋转:声音变小;逆时针旋转:声音变大语音2号孔接口:(最大允许输入电压范围0+33V,超出此范围,易引起器件损坏)2号孔接口名称备注右声道输出右声道信号输出端子左声道输出左声道信号输出端子左声道输入左声道信号输入端子右声道输入右声道信号输入端子语音扩展板拨码开关的设置:SWl拨码开关:状态备注1ON,MODE=ISPl模式、用SPl模式配置AIC232OFF3ON4ONSW2拨码开关:状态备注1ON
18、2ON3ON4空脚,OFF注:当不使用语音扩展板,MCBSP0、MCBSPl信号扩展到TeChV总线时,除SWl的1位外,SWUSW2的所有位都置为OFF。在“语音单元”中,有四个音频接口,两个输入,两个输出。“连路输入”可以接入由电脑声卡产生的语音信号。“麦克输入”可以通过MlC输入音频信号。“耳机输出”可以通过耳机听取声音。“扬声输出”可以与音箱相接。1.2.6仿真器接口板载仿真器接口符合IEEEStandard1149.1(JTAG)标准,通过总线开关来选择仿真的CPU板。引脚分配如图9所示:(空脚是第六脚,靠近缺口一排最左边是第一脚)JTG3TMSID+vDOTCKIWMIoCcccc
19、cc1 3I 3 5 7 9 11RSEMUlAGNDDC3-14PDSP-JTAG接口定义图JTAG3引脚序号JTAG功能组相关说明1TMSJTAG模式控制2TRSTJTAG复位3TDIJTAG数据输入4GND地5电源+5V6NC空脚7TDOJTAG数据输出8GND地9TCLKJTAG时钟10GND地11TCLKJTAG时钟12GND地13EMUO仿真中断014EMUl仿真中断1JTAG引脚信号表K9:开关,用于切换仿真器与CPU的连接。状态备注1-2JTAG3连接到JTAG1(仿真器连接到实验箱左边的CPUl上)2-3JTAG3连接到JTAG2(仿真器连接到实验箱右边的CPU2)1.2.7
20、DA转换单元DA转换芯片采用AnalogDeViCeS公司的AD7303。该芯片是单极性、双通道、串行、8位DA转换器,操作串行时钟最快可达30U,DA转换时间L2ns。采用SPl串行接口和DSP连接。DA输出通过放大电路,可以得到05V的输出范围。两个2号孔“输出1、输出2”分别对应AD7303的“OUTB、OUTAwo警告:(不允许把这两个二号孔直接和“地”相连,否则引起器件损坏)电位器R86、R85是调节DA输出的电压放大倍数的,出厂时已设置好,用户不需调节。(R86调节OUTA、2号孔“输出2”,R85调节OUTB、2号孔“输出1”)。1.2.8AD转换单元模数转换芯片选用AD7822
21、,单极性输入,采样分辨率8BIT,并行输出;内含取样保持电路,以及可选择使用内部或外部参考电压源,具有转换后自动PoWer-DoWn的模式,电流消耗可降低至5UA以下。转换时间最大为420ns,SNR可达48dB,INL及DNL都在0.75LSB以内。可应用在数据采样、DSP系统及移动通信等场合。在本实验系统中,参考电压源+25V,偏置电压输入引脚Vmid=+2.5V。模拟输入信号经过运放处理后输入AD7822,输入电压范围12V+12VVinD7D0Vref7200000000Vref10000000Vref+Verf72IinilllAD7822编码表A/D转换单元的资源分配如下:A/D转
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