数字信号处理器实验.ppt

1、信息工程系实验中心,数字信号处理器实验 （DSP实验）,实验一 常用指令实验,一、实验目的 1.了解DSP开发系统的组成和结构； 2.熟悉DSP开发系统的连接； 3.熟悉DSP的开发界面； 4.熟悉C54X系列的寻址系统； 5.熟悉常用C54X系列常用指令的用法。 二、实验设备计算机，CCS 2.0版以上软件，DSP仿真器，DSP CPU挂箱。,三、实验原理外部标志输出（软件可控信号）XF可用于 在多处理器结构中相互通信，也可作通用输 出脚。本实验中XF引脚先接到CPLD，然后 把XF再通过CPLD输出给LED灯。XF为低时 LED亮，XF为高时LED灭。,四、实验步骤与内容 1.系统连接进行

2、DSP实验之前，先必须连接好仿真器、 DSP CPU挂箱及计算机，连接方法如下所示：,2.上电复位在硬件安装完成后，确认安装正确、各实验部件及电源连接正常 后，接通仿真器电源或启动计算机，此时，仿真盒上的“红色小灯”应点 亮，否则DSP开发系统与计算机连接有问题。 3.运行CCS程序待计算机启动成功后，DSP CPU挂箱220V电源置 “ON”，DSP CPU挂箱上电，启动CCS，此时仿真器上的 “绿色小灯”应点亮，并且CCS正常启动，表明系统连接正 常；否则仿真器的连接、JTAG接口或CCS相关设置存在问 题，掉电，检查仿真器的连接、JTAG接口连接，或检查 CCS相关设置是否正确。 注：如

3、在此出现问题，可能是系统没有正常复位或连接错误，应重新检查系统硬件并复 位；也可能是软件安装或设置有问题，应尝试调整软件系统设置，具体仿真器和仿真,4.修改样例程序，尝试DSP其他的指令。 5.样例程序实验操作说明 下面以exp01_xf的操作过程说明CCS的工程建立连 接编译的方法：(其他实验的操作过程和实验一相同) 1）把”exp01_xf目录拷贝到” C:ti5xmyprojects”目录下,去掉其只读属性. 2)删除除了”.asm、.cmd”后缀外的其它所有文件和文件夹 3）打开CCS的“Projectnew”菜单 4）按下图建立工程”exp01_xf” 5)打开”add files

4、to project”菜单，把”exp01_xf”目录下的.asm、.cmd文件添加到exp01_xf的工程中。 6）点击“rebuld all”按钮，编译连接工程。,7）如果有如下的警告“ warning: entry point symbol _c_int00 undefined” 打开“projectbuild options”菜单的linker选项，把”autoinit mode”选项设置为“no autoinitialzation”,再重新编译连接工程。 8）在”fileload program”菜单，并加载“exp01_xf.out”； 加载完毕，单击“Run”运行程序； 实验结果

5、：可见“CPLD单元”的指示灯D3以一定频率闪烁；单击“Halt”暂停程序运行，则指示灯D3停止闪烁，如再单击“Run”，则指示灯D3又开始闪烁；,五、程序框图其中初始化包括SP及PMST寄存器值的设 定延时子程序为一嵌套循环 主程序流程图,六，思考题 1，XF直接驱动LED和XF通过CPLD驱动LED的区别？ 2，怎样判断5416内部的PLL已经切换到分频模式？,实验二 数据存储实验 一、实验目的 1、掌握TMS320C54的程序空间的分配； 2、掌握TMS320C54的数据空间的分配； 3、熟悉操作TMS320C54数据空间的指令。 二、实验设备计算机，CCS 2.0版软件，DSP仿真器，

6、DSP CPU挂箱。 三、实验原理 C54x的存贮空间分为三个部分，分别是程序空间，数据空间和输入输出（I/O）空间。程序空间的大小为1M字，数据和输入输出空间大小都是64K字。对于程序空间和数据空间，有些地址段已经被系统内部定义，我们不能使用。下图描述了VC5402的存贮空间的分配。,存贮空间的配置有两种模式，一种是微处理器方式（MP），另一种是微计算机方式，而这两种方式主要影响程序空间的分配。如果是微处理器模式，那么程序地址空间FF80FFFF是外部的，也就是我们可以配置的，这也很好理解，因为所谓微处理器也就是仅把该芯片当成是一个处理器，仅完成任务的处理。而如果是微计算机模式，那么程序地址

7、空间FF80FFFF是被系统占用了的，用于存放系统中断向量表，同时F000FEFF地址空间也被系统使用，这段地址里面包含了引导程序。由此可以看出，微计算机方式就是把该DSP看成了独立的一个系统，要自己能够单独工作起来，因此需要引导程序。数据空间分成了6个部分，如上图所示。其中005F是存贮器映射空间。这段地址空间的值和DSP内部寄存器的值是一致的，访问这个地址空间就等于访问DSP内部的相对应寄存器。而这段空间是在DSP的片上RAM内。,607F是一个散空间，相当于系统给自己保留了一个空间用于特殊之用。比如说，在系统引导的时候，引导程序往往把程序执行的入口地址先放到这个空间的某个位置，等引导玩以

8、后，系统再从这个地址里面取出程序的入口地址，然后跳转到相应地址开始执行程序。803FFF是DSP的片上RAM所映射的地址空间，如果我们程序的代码比较小时，可以不用外扩RAM。4000EFFF，这段空间是外部寻址空间。假如程序比较大，片上RAM放不下下的时候，可以外扩一个RAM，然后将程序放在这段空间里执行。F000FEFF，这段空间可以是外部，也可以是片上ROM，主要受CPU的控制寄存器DROM位的控制。关于CPU各控制寄存器的意义，在下一节会详细介绍。FF00FFFF，可以是外部也可以是保留不能使用。主要受DROM位影响。输入输出（I/O）空间的64K字全部是外部的。另外，C54x的程序空间

9、采用了分页机制。每64K字为一页。因此程序空间1M字可以划分为16页。如下图所示。,另外要注意，在操作数寻址过程中，数据空间也采用了分页地址，而数据空间的分页方法是每128字分为一页，每页是连续的，因此数据空间分为512页。对于输入输出空间没有任何分页机制，直接访问。 四、实验步骤与内容 连接好DSP开发系统，运行CCS软件； 在CCS的Memory窗口中查找C54各个区段的数据存储器地址， 在可以改变的数据地址随意改变其中内容； 在CCS中装载实验示范程序，单步执行程序，观察程序中写入和 读出的数据存储地址的变化； 结合其他寻址方式一起使用。 样例程序实验操作说明启动CCS 2.0，并加载“

10、NORMALEXP02_MEMDEBUGexp02.out”；,用“View”下拉菜单中的“Memory”查看内存单元；,输入要查看的内存单元地址，本实验要查看0x1000H0x100FH单元的数值变化，输入地址0x1000H；,查看0x1000H0x100FH单元的初始值，单击“Run”运行程序，也可以“单步”运行程序；,单击“Halt”暂停程序运行；,查看0x1000H0x100FH单元内数值的变化；,关闭各窗口，本实验完毕。,源程序查看：用下拉菜单中Project/Open，打开“NORMALEXP02_MEM Exp02.pjt”，双击“Source”，可查看源程序。 五、实验说明：本

11、实验程序将对0x1000开始的8个地址空间，填写入0xAAAA的数值，然后读出，并存储到0X1008开始的8个地址空间。在CCS中可以观察DATA存储器空间地址0X10000X100F值的变化。,六、思考题54X访问内部RAM和访问外部RAM的区别？,实验三 键盘接口及七段数码管显示实验 一、实验目的 1了解串行口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片HD7279A的基本原理； 2学习用TMS320C54XDSP芯片控制芯片HD7279A键盘和LED的基本方法和步骤； 二、实验设备 计算机，CCS 2.0 版软件，DSP仿真器，DSP CPU挂箱。 三、实验原理 HD7279A是比高公司生产

12、的单片具有串行接口、可同时驱动位共阴式数码管（或只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时可连接多达64键的键盘矩阵，一片即可完成LED显示及键盘接口的全部功能。HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。HD7279和微处理器之间采用串行接口，其接口和外围电路比较简单，且占用端口线少，加之它具有较高的性能价格比，因此，在微型控制器、智能仪表、控制面板和家用电器等领域获得了日益广泛的应用。,HD7279A具有片选信号，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。 HD7279A的主要特点如下：有串行接口，无需外围元件便可直接驱动；独立控制译码不

13、译码、消隐和闪烁等属性；（循环）左移（循环）右移指令；段寻址指令，可方便地用来控制独立的显示管；盘控制器内含去抖动电路。 引脚图:,引脚说明： 12、VDD：正电源； 3、NC：无连接，必须悬空； 4、VSS：接地； 5、NC：无连接，必须悬空； 6、CS：片选输入端，此引脚为低电平时，可向芯片发送指令及读取键盘数据； 7、CLK：同步时钟输入端，向芯片发送数据及读取键盘数据时， 此引脚电平上升沿表示数据有效； 8、DATA：串行数据输入/输出端，当芯片接收指令时，此引脚为输入端；当读取键盘数据时，此引脚在读指令最后一个时钟的下降沿变为输出端； 9、KEY：按键有效输出端，平时为高电平，当检测

14、到有效按键时，此引脚变为低电平； 1016：SGSA：段g段a驱动输出； 17、DP：小数点驱动输出； 1825、DIG0DIG7：数字0数字7驱动输出；,26、CLKO：振荡输出端； 27、RC：RC振荡器连接端，其中电阻的典型值为1.5，电容的典型值为15； 28、RESET：复位端。HD7279A与微处理器仅需条接口线，其中CS为片选信号（低电平有效）。DATA为串行数据端，当向HD7279A发送数据时，DATA为输入端；当HD7279A输出键盘代码时，DATA为输出端。CLK为数据串行传送的同步时钟输入端，时钟的上升沿表示数据有效。KEY为按键信号输出端，该端在无键按下时为高电平；而在

15、有键按下时变为低电平，并一直保持到按键释放为止。,串行接口时序图： 纯指令：,带数据指令：,读键盘指令：,健值表如下：,典型电路：,资源分配： -写 0005H，DIR7279=1，7279的数据给D0 -读 0005H，DIR7279=0，数据给7279 -上电复位，DIR7279=0， 数据给7279 -写 0006H，CS7279=0 -读 0006H，CS7279=1 -上电复位，CS7279=1 -写 0007H，CLK7279=1 -读 0007H，CLK7279=0 -上电复位，CLK7279=0 -写 0008H，D7279=0 -读 0008H，D7279=1 -上电复位，D

16、7279=1,DSP接口电路：,四、实验步骤和内容 1、正确完成计算机、DSP仿真器和DSP CPU挂箱的连接后，系统上电； 2、跳线设置： 跳线“J100”用短接块短接（使能外部中断0）。 3. 启动CCS 2.0，用Project/Open打开NORMALexp06_7279目录下的“exp9.pjt”工程文件；双击“exp9.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加载“DEBUG”目录下的 “exp9.out”；,4单击“Run”运行程序，然后观察实验的结果。,五、实验结果 可以看到LED全部点亮后，LED1和LED2显示出0123456789等字符，并逐渐左移，直到“F”出现后，

17、LED 全部变暗。此时按键，便可从LED1和LED2上显示出123456789等按键对应的键值，每个键对应一个数,当按下一键时LED就会显示出相对应的数，且向左移动一位。 在本实验程序中，中断选用的是外部中断0，由CPLD程序译码，每按一次键，就可以产生一个外部中断。,主程序流程图,中断程序流程图,实验四 数字图像处理 一、实验目的 1、了解数字图像处理的基本原理； 2、学习灰度图像二值化处理技术。 3、学习灰度图像反色处理技术； 二、实验设备 计算机，CCS 2.0 版软件，DSP仿真器，DSP CPU挂箱。 三、实验原理图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全

18、、不精确，但在某种意义上是适当的表示。而数字图像是图像的数字表示，像素是其最小的单位。数字图像的描述有两种分类：一是无彩色图像，二是彩色图像。数字图像处理就是将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，是图像到图像的过程或是将一幅图像转化为一种非图像的表示，如一个决策等。在本实验中，我们是将一个图像处理成特殊图像的过程。 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。黑白图像是指图像的每个像素只能是黑或者白，,没有中间的过渡，故又称为值图像。2值图像的像素值为0、1。二值化处理是将得到的灰度图像转化为二值数字图像。灰度变换的目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰。更具体

19、的算法原理可以参考数字图像处理的相关书籍。,四、实验步骤样例程序实验操作说明1启动CCS 2.0，用Project/Open打开“exp10_diggraph”目录下“exp10.pjt”工程文件；双击该工程文件可查看各源程序；并加载“exp10_ diggraph debugexp10.out”；在主程序diggraph.c中，在两个“i = 0”处设置断点；单击“Run”，程序运行到第一个断点处停止；,如下图所示；,用View / Graph / Image打开一个图形观察窗口，以观察程序载入的“Lena64.bmp”图像，该图像应保存在“exp10_ diggraph”目录中；按下图设置

20、该图形观察窗口，观察变量y，为6464的二维数组；,下图为“Lena64.bmp”在CCS环境下的显示图像；,单击“Run”，程序运行到第二个断点处停止，这时可在图形观察窗口中，观察到原图像经二值化处理后的结果图像；,本程序中，二值化处理阈值设为128；关闭各窗口，本实验结束。,五、 程序框图 主程序流程图,实验五 语音信号的FFT分析 一、实验目的 加深对DFT算法原理和基本性质的理解； 熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用； 学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便在实际中正确应用FFT。 二、实验设备 计算机，CCS 2.0 版软件，DSP

21、 CPU挂箱，DSP仿真器，音频线，音源。 三、基本原理 1、离散傅立叶变换DFT的定义：将时域的采样变换成频域的周期性离散函数，频域的采样也可以变换成时域的周期性离散函数，这样的变换称为离散傅立叶变换，简称DFT。 2、FFT是DFT的一种快速算法，将DFT的N2步运算减少为（N/2）log2N步，极大的提高了运算的速度。,3、旋转因子的变化规律。 4、蝶形运算规律。 5、基2FFT算法。 四、实验步骤 1、复习DFT的定义、性质和用DFT作谱分析的有关内容； 2、复习FFT算法原理与编程思想，并对照DIT-FFT运算流程图和程序框图，了解本实验提供的FFT子程序； 3、阅读本实验所提供的样

22、例子程序； 4、运行CCS软件，对样例程序进行跟踪，分析结果；记录必要的参数。 5、填写实验报告。 提供样例程序实验操作说明A实验前准备： 1利用自备的音频信号源，或把计算机当成音源,从DSP CPU挂箱的“语音单元”的音频接口“麦克输入”输入音频信号，进行AD采集。 2连接耳机和“耳机输出”接口； 3拨码开关,DSP CPU挂箱上拨码开关设置：利用语音模块时，SW1、SW2均置为“ON”，反之为“OFF”。 “语音接口”模块小板的拨码开关设置：（缺省设置已设置好，不需用户设置）,B实验启动CCS 2.0，用Project/Open打开“Algorithm”目录中“exp01_audiofft

23、”子目录下的“audiofft.pjt”工程文件；双击“audiofft.pjt”及“Source”可查看源程序；加载“audiofft.out”；在主程序中，k+处设置断点；单击“Run”运行程序，程序将运行至断点处停止；,用View / Graph / Time/Frequency打开一个图形观察窗口；设置该观察图形窗口变量及参数；采用双踪观察在启始地址分别为px和pz，长度为128的单元中数值的变化，数值类型为16位有符号整型变量，这两段存储单元中分别存放的是经A/D转换后的语音信号和对该信号进行FFT变换的结果；,单击“Animate”运行程序，或按F10运行；调整观察窗口并观察输入信

24、号波形及其FFT变换结果；单击“Halt”暂停程序运行，关闭窗口，本实验结束。 实验结果：在CCS2.0环境，同步观察输入语音信号波形及其FFT变换结果。,思考题 1、于不同的N，幅频特性会相同吗？为什么？ 2、FT进行谱分析，可以应用的什么方面？ 程序参数说明void kfft(pr,pi,n,k,fr,fi,l,il)：基2快速傅立叶变换子程序，n为变换点 数，应满足2的整数次幂，k为幂次（正整数）；数组x ：输入信号数组，A/D转换数据存放于地址为px数组中，转为浮点型后，生成x数组，长度128；数组mo：FFT变换数组，长度128，浮点型，整型后，写入pz数组中。 五、子程序流程图：,

25、实验六 语音信号的DCT算法实验 一、实验目的学习DCT算法的实现方法。 二、实验设备计算机，CCS 2.0 版软件，DSP CPU挂箱，DSP仿真器。 三、实验原理离散余弦变换与离散傅立叶变换紧密相关的，属于正弦类正交变换，由于其优良的去冗余性能及高效快速算法的可实现性，被广泛用于语音及图象的有损和无损压缩。在开始实验之前，应了解以下基本原理。 语音或图像的压缩手段； DCT变换在数据压缩中的作用与应用。 四、实验步骤 阅读本实验所提供的样例子程序； 运行样例程序，分析结果； 样例程序实验操作说明,A实验前准备 1、利用自备的音频信号源，或把计算机当成音源,从DSP CPU挂箱的“语音单元”

26、的音频接口“麦克输入”输入音频信号，进行AD采集。 2、连接耳机和“耳机输出”接口； 3、拨码开关,DSP CPU挂箱上拨码开关设置：利用语音模块时，SW1、SW2均置为“ON”，反之为“OFF”。“语音接口”模块小板的拨码开关设置：（缺省设置已设置好，不需用户设置）,SW2拨码开关：,用音频对录线，连接DSP CPU挂箱语音单元的麦克输入与外部音频源；B实验启动CCS 2.0，Project/Open打开“Algorithm”目录中“exp06_dct”子目录下“audiodct.pjt”工程文件；双击“audiodct.pjt” 及“Source”可查看各源程序；加载“audiodct.o

27、ut”；在主程序中，在“k+”处设置断点；单击“Run”运行程序，程序将运行至断点处停止；,用View / Graph / Time/Frequency打开两个图形观察窗口；采用双踪观察在启始地址分别为x和y，长度为128的单元中数值的变化，数值类型为32位浮点型，这两个数组分别存放的是经A/D转换的输入信号和对该信号进行DCT变换的结果；,再打开一个图形观察窗口，设置观察变量为z；变量z为输入信号的DCT变换及逆DCT变换的结果，长度128，32位浮点型，即输入信号的重构信号；,调整各图形观察窗口，观察正变换与逆变换结果；单击“Animate”运行程序，调整各图形观察窗口，动态观察变换结果；

28、改变输入信号的波形、频率、幅值，动态观察变换结果；,单击“Halt”暂停程序运行，关闭窗口，实验结束； 实验结果：在CCS2.0环境，同步观察输入信号及其DCT变换结果。 五、思考题 1、压缩的实质是什么？ 2、实际压缩处理时，应该有那些流程？ 六、实验报告要求 1、简述DCT的基本原理。 2、说明DCT系数是如何确定的？ 3、以8*8矩阵描述输入、输出。 七、DCT子程序,式中系数：,程序说明： void dct1c2 (double x, double y, int n)：DCT正变换子程序； void idct1c2 (double y, double z, int n)：逆DCT变换子程序； 两子程序中，各参数为： 数组x ：音频信号经语音芯片转换后输入的信号，转为浮点型后，生成x数组，长度128； 数组y ：DCT正变换输出信号数组，也是逆DCT变换输入数组，浮点型，长度128； 数组z ：逆DCT变换输出信号数组，即重构信号，浮点型，长度128。 八、程序流程图（DCT）,