DSP原理及其应用技术课程设计报告.（24页）

时间：2020-09-08 00:09:34　来源：勤学考试网本文已影响人

DSP原理及其应用技术课程设计

姓名 :

班级：电技 09-1 班

学号：

学院：自动化学院

指导教师：

目

录

第一章、设计的目的和意义

第二章、 CCS软件概述

2.1 CCS

2.2 CCS

2.3 CCS

2.4 CCS

2.5 CCS

第三章、基于 DSP原理及应用的课程设计题目选择

3.1

DSP

3.2

DSP5000

3.3

DSP5000

第四章、设计原理概述

4.1

4.2

DSP

4.3

DSP5000

4.4

DSP5000

第五章、程序设计流程图

5.1

DSP

5.2DSP5000

5.3DSP5000

第六章、主要工程文件程序代码

6.1

DSP

6.2DSP5000

6.3DSP5000

第七章、设计结果分析

7.1DSP

7.2DSP5000

7.3DSP5000

第八章、参考资料及实验设备

第一章、课程设计的目的

一、课程设计的目的：

掌握如何使用 DSP仿真平台；掌握 DSP内部结构和工作原理；熟悉 DSP的指令系统；熟悉用 DSP实现各种基本算法。

熟悉 VC5509A 的定时器；掌握 VC5509A 定时器的控制方法；掌握 VC5509A 的中断结构和对中断的处理流程；学会 C 语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。

(3) 掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法；熟悉线性相位 FIR 数字滤波器特性；了解各

种窗函数对滤波器特性的影响。

了解 ICETEK-VC5509-A 板上语音 codec 芯片 TLV320AIC23 的设计和程序控制原理；了解数字回声

产生原理、编程及其参数选择、控制；熟悉VC5509DSP扩展存储器的编程使用方法。

第二章、 CCS软件概述

2.1. CCS 软件安装

． CCS 软件安装

⑴在硬盘上建立一个临时目录，如： c:\install 。⑵将实验箱附带的教学光盘插入计算机光盘驱动器。

⑶打开教学光盘的“ CCS 开发软件”目录，用鼠标右键单击文件 ccs5000.exe

⑷打开第⑴步建立的临时文件夹，双击其中的“ Setup.exe ”，进入安装程序。

⑸选择“ Code Composer Studio ”，按照安装提示进行安装，并重新启动计算机。

⑹安装完毕，桌面上出现两个新的图标 .

⑺清空在第⑴步建立的临时文件夹。

⑻按照第⑶步的方法，安装“ CCS 开发软件”目录中的压缩文件

2．安装 DSP 通用仿真器：

⑴仿真器的 Windows 驱动程序；⑵仿真器在 CCS 环境中的驱动程序。

3. 安装实验程序：

将教学光盘上的“软件测试程序”目录中的“ ICETEK-VC5509-EDULab”子目录复制到上，并将目录

中所有文件 ( 包含子目录中的文件 ) 的只读属性去除。

4．安装初始化仿真器程序

将“ C:\ICETEK-VC5509-EDULab”目录下的“ ICETEKEMUReset.bat”复制到“ c:\ti\cc\bin ”目录。将

“C:\ICETEK-VC5509-EDULab”目录下的“ icetek.cfg ”复制到“ c:\ti\cc\bin\BrdDat ”目录。用鼠标右键单击“ C:\ICETEK-VC5509-EDULab”目录下的“初始化 ICETEK-5100 USB2.0仿真器”文件名，选择“发送

到” -> “桌面快捷方式”。

2.2. CCS 软件设置

1．设置 CCS 工作在软件仿真环境 ,CCS 可以工作在纯软件仿真环境中，就是由软件在 PC 机内存中构造一个

虚拟的 DSP 环境，可以调试、运行程序。但一般软件无法构造 DSP 中的外设，所以软件仿真通常用于调试

纯软件的算法和进行效率分析等。在使用软件仿真方式工作时，无需连接板卡和仿真器等硬件

双击桌面上图标：进入 CCS 设置窗口。

在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：

接着在下面出现的窗口中选择“否 (N) ”。此时 CCS 已经被设置成 Simulator 方式 ( 软件仿真

TMS320VC5509器件的方式 ) ，如果一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。

4．设置 CCS 通过 ICETEK-5100USB 仿真器连接 ICETEK-VC5509-A 硬件环境进行软件调试和开发：

⑴双击桌面上图标：进入 CCS 设置窗口。⑵在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：

⑶接着在下面的窗口中按标号顺序进行如下选择：

⑷在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：

⑸在出现的窗口中按标号顺序进行如下设置：

以上设置完成后， CCS 已经被设置成 Emulator 的方式 ( 用仿真器连接硬件板卡的方式 ) ，并且指定通过

ICETEK-5100USB 仿真器连接 ICETEK-VC5509-A 评估板。如果您需要一直使用这一方式就不需要重新进行以上设置操作了。

2.3. CCS 软件启动

1．启动 Simulator 方式：双击桌面上图标：

2．启动 Emulator 方式：

⑴ 首先将实验箱电源关闭。连接实验箱的外接电源线。

⑵ 检查 ICETEK-5100USB 仿真器的黑色 JTAG 插头是否正确连接到 ICETEK-VC5509-A 板的 J1 插头上。注：

仿真器的插头中有一个孔加入了封针，与 J1 插头上的缺针位置应重合，保证不会插错。

⑶ 检查是否已经用电源连接线连接了 ICETEK-VC5509-A 板上的 POW1插座和实验箱底板上 +5V 电源插座。

⑷ 检查其他连线是否符合实验要求。检查实验箱上三个拨动开关位置是否符合实验要求。

⑸ 打开实验箱上电源开关 ( 位于实验箱底板左上角 ) ，注意开关边上红色指示灯点亮。 ICETEK-VC5509-A 板

上指示灯 D5 和 D6 点亮。如果打开了 ICETEK-CTR 的电源开关， ICETEK-CTR 板上指示灯 L1、L2 和 L3 点亮。

如果打开了信号源电源开关，相应开关边的指示灯点亮。

⑹ 用实验箱附带的 USB 信号线连接 ICETEK-5100USB 仿真器和 PC 机后面的 USB 插座，注意 ICETEK-5100USB

仿真器上指示灯 Power 和 Run 灯点亮。

⑺ 双击桌面上仿真器初始化图标如果出现下面提示窗口，表示初始化成功，按一下空格键进入下一步操作。

如果窗口中没有出现“按任意键继续 ”，请关闭窗口，关闭实验箱电源，再将 USB电缆从仿真器上拔出，

返回第⑵步重试。如果窗口中出现“ The adapter returned an error. ”，并提示“按任意键继续 ”，

表示初始化失败。

⑻ 双击桌面上图标：启动 CCS2.21。

⑼如果进入 CCS 提示错误，先选“ Abort ”，然后用“初始化 ICETEK-5100 USB2.0 仿真器”初始化仿真器，

如提示出错，可多做几次。如仍然出错，拔掉仿真器上 USB 接头 ( 白色方形 ) ，按一下 ICETEK-VC5509-A 板

上S1 复位按钮，连接 USB 接头，再做“初始化 ICETEK-5100USB2.0 仿真器”。

2.4. CCS 软件退出

2.5. CCS 软件应用

1．可创建工程：通过 Code Composer Studio 2.21 创建工程，完成系统的软件开发和调试。

2．可编辑修改工程中的文件：可查看工程文件，查看源文件，编辑修改源文件，修改工程文件的设置。

3．可实现基本调试功能：设置软件调试断点，利用断点调试程序。

4．可使用观察窗口：在观察窗口中双击变量，则可以在这个窗口中改变变量的

5．可使用文件输入 / 输出：从 PC 机上加载数据到 DSP 上，用于利用已知的数据流测试算法。

6．可使用图形功能：使用 CCS 的图形功能检验结果

第三章、基于 DSP原理及应用的课程设计题目

3.1 基于 DSP的定时器的系统设计

3.2 基于 DSP5000系列的有限冲击响应滤波器的系统设计

3.3 基于 DSP5000的电机控制方案设计

第四章、设计原理概述

4.1 基本原理概述

一、数字信号处理的基本理论，包括信号处理系统的概念、离散时间信号处理系统的基本分析方法、连续

时间系统的离散化处理等。

二、利用科学计算软件 MATLAB来帮助求解数字信号理论的内容。

三、 DSP器件的基本理论，包括器件的结构（总线、 CPU、寄存器、存储器等）和工作原理，器件中片内外

部设备（定时器、计数器、串行 I/O 接口等）的工作原理，器件的代数指令系统等。

四、 DSP仿真开发技术基本理论。

4.2 基于 DSP的定时器的系统设计原理

1．通用定时器介绍及其控制方法（详见 spru595b.pdf ）：

TMS320VC5509A 内部有两个 20 位通用定时器（ GP）：

每个通用定时器包括：

-1

个 16

位的减计数的计数器

TIM；

-1

个 16

位的定时器周期寄存器

PRD；

-1

个 16

位的定时器控制寄存器

TCR；

-1

个 16

位的定时器预定标寄存器

PSCR；

PSCR寄存器说明 :

PSC:4 位的预定标值 , 与 TIM 共同组成 20 位的定时计数器；TDDR:预定标周期寄存器 ( 在需要时重装入 PSC 的值 )；

TCR 寄存器说明（详见 spru595b.pdf ）；

2．中断响应过程（详见 spru595b.pdf ）：

外设事件要引起 CPU 中断，必须保证： IER 中相应使能位被使能， IFR 相应中断也被使能。在软件中，当设置好相应中断标志后，开中断，进入等待中断发生的状态；外设（如定时器）中断发生时，首先跳转

到相应中断高级的服务程序中（如：定时器 1 会引起 TINT 中断），程序在进行服务操作之后，应将本外设

的中断标志位清除以便能继续中断，然后返回。

3．中断程序设计：

- 程序中应包含中断向量表， VC5509A 默认向量表从程序区 0 地址开始存放，根据 IPVD 和 IPVH 的值确定

向量表的实际地址。

注意观察程序中 INTR_init() 函数的定义部分，其中 IPVD 和 IPVH 的值都为 0x0d0；同时观察配置文件

ICETEK-VC5509-A.cmd 中的 VECT 段描述中 o=0x0d000。

- 向量表中每项为 8 个字，存放一个跳转指令，跳转指令中的地址为相应服务程序入口地址。第一个向量表

的首项为复位向量，即 CPU 复位操作完成后自动进入执行的程序入口。

服务程序在服务操作完成后，清除相应中断标志，返回，完成一次中断服务。

4.3 基于 DSP5000系列的有限冲击响应滤波器的系统设计原理

1．有限冲激响应数字滤波器的基础理论。

2．模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。

3．数字滤波器系数的确定方法。

4．根据要求设计低通 FIR 滤波器。

要求：通带边缘频率 10kHz，阻带边缘频率 22kHz，阻带衰减 75dB，采样频率 50kHz。

设计：

过渡带宽度 =阻带边缘频率 - 通带边缘频率 =22-10=12kHz

- 采样频率： f1= 通带边缘频率 +( 过渡带宽度 )/2=10000+12000/2=16kHz； Ω1=2πf1/fs=0.64 π

- 理想低通滤波器响应： h1[n]=sin(n Ω1)/n/ π=sin(0.64 π n)/n/ π

- 根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为： N=5.98fs/ 过渡带宽度 =5.98*50/12=24.9

- 选择 N=25，窗函数为： w[n]=0.42+0.5cos(2 π n/24)+0.8cos(4 π n/24)

- 滤波脉冲响应为： h[n]=h1[n]w[n] |n| ≤12；h[n]=0 |n| ＞12

- 根据上面计算，各式计算出 h[n] ，然后将脉冲响应值移位为因果序列。

- 完成的滤波器的差分方程为：

y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]-0.002x[n-4]+0.01x[n-5]-0.009x[n-6]-0.018x[n-7]-0.049x[n-8]-0.0

2x[n-9]+0.11x[n-10]+0.28x[n-11]+0.64x[n-12]+0.28x[n-13]-0.11x[n-14]-0.02x[n-15]+0.049x[n-16]

-0.018x[n-17]-0.009x[n-18]+0.01x[n-19]-0.002x[n-20]-0.002x[n-21]+0.001x[n-22]

4.4 基于 DSP5000的电机控制方案设计原理

对 PWM 控制直流电机的原理及构成的分析，设计一个采用数字信号处理器 DSP5000 系

第五章、程序设计流程图

5.1 基于 DSP的定时器的系统设计流程图

5.2 基于 DSP5000系列的有限冲击响应滤波器的系统设计流程图

5.3 基于 DSP5000的电机控制方案设计流程图

DSP

PWM

LM298

数字

直流

信号

电机

处理器

驱动器

方向

反馈

键盘

信号

与

调理

显示

电路

给定

控制器

直流电机

测速传感器

系统功能初始化模块

模块化分 PWM 模块

控制模块

联合测试

文档归类

键盘模块

显示模块

结束

第六章、主要工程文件程序代码

6.1 基于 DSP的定时器的系统设计主要工程文件代码

1、 clk_init.c 文件内容

#include"myapp.h"

void CLK_init()

{ioport unsigned int *clkmd;

clkmd=(unsigned int *)0x1c00;

*clkmd =0x21f3; // 0x2033;//0x2413;// 144MHz=0x2613} void SetDSPPLL(unsigned int uPLL) {ioport unsigned int *clkmd;

clkmd=(unsigned int *)0x1c00;

*clkmd =uPLL;}

void TMCR_reset( void )

{ ioport unsigned int *TMCR_MGS3=(unsigned int *)0x07FE; ioport unsigned int *TMCR_MM =(unsigned int *)0x07FF; *TMCR_MGS3 =0x510;

*TMCR_MM =0x000;}

2、 main.c 文件内容

#include "myapp.h"// 定义指示灯寄存器地址和寄存器类型

#define LBDS (*((unsigned int *)0x400001))

void INTR_init( void );

void TIMER_init(void);

int nCount;

main()

{nCount=0;

CLK_init();

SDRAM_init();

LBDS=0;

INTR_init();

TIMER_init();

while ( 1 ){}}

void interrupt Timer()

{nCount++; nCount%=16;

if ( nCount==0 )

LBDS^=1;}

void INTR_init( void )

{IVPD=0xd0;

IVPH=0xd0;

IER0=0x10;

DBIER0 =0x10;

IFR0=0xffff;

asm(" BCLR INTM");}

void TIMER_init(void)

{ioport unsigned int *tim0;

ioport unsigned int *prd0;

ioport unsigned int *tcr0;

ioport unsigned int *prsc0;

tim0 = (unsigned int *)0x1000;

prd0 = (unsigned int *)0x1001;

tcr0 = (unsigned int *)0x1002;

prsc0 = (unsigned int *)0x1003;

*tcr0 = 0x04f0;

*tim0 = 0;

*prd0 = 0x0ffff;

*prsc0 = 2;

*tcr0 = 0x00e0;}

3、 ICETEK-VC5509-A.cmd 工程文件内容

-w

-stack 500

-sysstack 500

-l rts55x.lib

MEMORY

{DARAM: o=0x100, l=0x07f00

VECT : o=0x0d000,

l=0x100

DARAM2: o=0x0d100,

l=0x1f00

SARAM: o=0x10000,

l=0x30000

SDRAM: o=0x40000, l=0x3e0000}

SECTIONS

{.text: {} > DARAM

.vectors: {} > VECT

.trcinit: {} > DARAM

.gblinit: {} > DARAM

frt: {} > DARAM

.cinit: {} > DARAM

.pinit: {} > DARAM

.sysinit: {} > DARAM

.bss: {} > DARAM2

.far: {} > DARAM2

.const: {} > DARAM

.switch: {} > DARAM

.sysmem: {} > DARAM

.cio: {} > DARAM

.MEM$obj: {} > DARAM

.sysheap: {} > DARAM

.sysstack {} > DARAM

.stack: {} > DARAM }

6.2 基于 DSP5000系列的有限冲击响应滤波器的系统设计主要工程文件代码

1、 fir.c 工程文件内容

#include "myapp.h"

#include "ICETEK-VC5509-EDU.h"

#include "scancode.h"

#include <math.h>

#define FIRNUMBER 33

#define SIGNAL1F 1000

#define SIGNAL2F 4500

#define SAMPLEF 10000

#define PI 3.1415926

float InputWave();

float FIR();

float

fHn[FIRNUMBER]={0.002494178517912,0.0006805543241302,-0.003870283836164,-0.008165619507879, -0.007330172880412, 0.00129585175512, 0.01413105008236, 0.02142970494199,

0.01323933002194, -0.01165544117543, -0.04031755283788, -0.0494259832874, -0.01815518553849, 0.05691830045762, 0.1549724986511, 0.2382835156828, 0.2709505092575, 0.2382835156828, 0.1549724986511, 0.05691830045762, -0.01815518553849, -0.0494259832874, -0.04031755283788, -0.01165544117543, 0.01323933002194, 0.02142970494199, 0.01413105008236, 0.00129585175512,

-0.007330172880412,-0.008165619507879,-0.003870283836164,0.0006805543241302, 0.002494178517912};

float fXn[FIRNUMBER]={ 0.0 };

float fInput,fOutput;

float fSignal1,fSignal2,fSignal3;

float fStepSignal1,fStepSignal2,fStepSignal3;

float f2PI;

int i;

float fIn[256],fOut[256];

int nIn,nOut;

main()

{ nIn=0; nOut=0;

f2PI=2*PI;

fSignal1=0.0;

fSignal2=-2*PI*2*0.2;

fSignal3=-2*PI*2*0.36;

fStepSignal1=2*PI*0.08;

fStepSignal2=-2*PI*0.2;

fStepSignal3=2*PI*0.36;

while ( 1 )

{ fInput=InputWave();

fIn[nIn]=fInput;

nIn++; nIn%=256;

fOutput=FIR();

fOut[nOut]=fOutput;

nOut++; /* break point */

if ( nOut>=256 )

{

nOut=0;

}

}}

float InputWave()

{

for ( i=FIRNUMBER-1;i>0;i-- )

fXn[i]=fXn[i-1];

fXn[0]=sin((double)fSignal1)+sin((double)fSignal2)-cos((double)fSignal3); fSignal1+=fStepSignal1;

if ( fSignal1>=f2PI ) fSignal1-=f2PI;

fSignal2+=fStepSignal2;

if ( fSignal2<=0 ) fSignal2+=f2PI;

fSignal3+=fStepSignal3;

if ( fSignal3>=f2PI ) fSignal3-=f2PI;

return(fXn[0]);

}

float FIR()

{

float fSum;

fSum=0;

for ( i=0;i<FIRNUMBER;i++ )

{

fSum+=(fXn[i]*fHn[i]);

}

return(fSum);}

2、 ICETEK-VC5509-A.cmd 工程文件内容

-w

-stack 500

-sysstack 500

-l rts55x.lib

MEMORY

{

DARAM: o=0x100, l=0x7f00

VECT : o=0x8000, l=0x100

DARAM2: o=0x8100, l=0x7f00

SARAM: o=0x10000, l=0x30000

SDRAM: o=0x40000, l=0x3e0000}

SECTIONS

{

.text: {} > DARAM

.vectors: {} > VECT

.trcinit: {} > DARAM

.gblinit: {} > DARAM

frt: {} > DARAM

.cinit: {} > DARAM

.pinit: {} > DARAM

.sysinit: {} > DARAM

.bss: {} > DARAM2

.far: {} > DARAM2

.const: {} > DARAM2

.switch: {} > DARAM2

.sysmem: {} > DARAM2

.cio: {} > DARAM2

.MEM$obj: {} > DARAM2

.sysheap: {} > DARAM2

.sysstack {} > DARAM2

.stack: {} > DARAM2

}

6.3 基于 DSP5000系列芯片的语音采集和放送系统设计主要工程文件代码

第七章、设计结果分析

7.1 基于 DSP的定时器的系统设计结果分析

一．实验程序分析：

由于控制指示灯闪烁的延时控制是用循环计算方法得到的，延时不精确也不均匀，采用

中断方式可以实现指示灯的定时闪烁，时间更加准确。

实验程序的工程中包含了两种源代码，主程序采用 C 语言编制利于控制，中断向量表在

vector.asm 汇编语言文件中，利于直观地控制存储区分配。

在工程中只需将它们添加进来即可，编译系统会自动识别分别处理完成整合工作。

实验程序的 C 语言主程序中包含了内嵌汇编语句，提供一种在需要更直接控制 DSP 状态

时的方法，同样的方法也能提高 C 语言部分程序的计算效率。

二．实验结果

1．指示灯在定时器的定时中断中按照设计定时闪烁。

2. 使用定时器和中断服务程序可以完成许多需要定时完成的任务，比如 DSP 定时启动

A/D 转换，日常生活中的计时器计数、空调的定时启动和关闭等。

3．在调试程序时，有时需要指示程序工作的状态，可以利用指示灯的闪烁来达到，指

示灯灵活的闪烁方式可表达多种状态信息。

7.2 基于 DSP5000系列的有限冲击响应滤波器的系统设计结果分析

一．实验结果

输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的正弦波叠加而成。通过观察频域和时域图，得知：输入波形中的低频波形通过了滤波器，而高频部分则大部分被滤除。

二、输出图形结果如图所示：

7.3 基于 DSP5000的电机控制方案设计

一．实验结果

通过麦克和耳机可以听到相应的声音，也可听到延时的声音。

　并可通过设置改变声音的效果。二、声音效果

声音放送可以加入数字回声，数字回声的强弱和与原声的延迟均可在程序中设定和调整。

第八章、参考资料及实验设备

一、参考资料

《 ICETEK评估板硬件使用指导书》

《 DSP原理与应用》邹彦等北京：电子工业出版社

《 DSP技术的发展与应用》彭启琮北京：高教出版社

《 MATLAB7.0在数字信号处理中的应用》罗军辉北京：电子工业出版社

《 MATLAB在电子信息类课程中应用》唐向宏等北京：电子工业出版社

《数字信号处理的硬件实现》戴明桢主编

航空工业出版社

《 TMS320C54X》 DSP结构、原理及应用

戴明桢北京航空航天大学出版社

《 DSP基本理论与应用技术》

李哲英主编

机械出版社

《 TMS320C54x DSP应用程序设计与开发》

刘益成编机械工业出版社

10.

《 DSP集成开发与应用实例》

张伟雄

北京电子工业出版社

二、实验设备

1． PC 兼容机一台，操作系统为 Windows2000

2． Code Composer Studio 2.21

3． DSP实验箱及配套装置。

5．计算机（ windowsXP 环境）一台。

第九章、课程设计心得

每次课程设计总会让我们学到很多知识，

让我们将课本上学到的知识在实践操作中，

让

我们加深对课本理论知识的理解和掌握，

也提高了我们得实践操作能力。我觉得做课程设计

是十分有意义的，这不仅是锻炼培养独立分析与解决问题的能力，

也是一次团队合作开发过

程。

　通过这次用 DSP来实现正弦函数的课程设计，我更熟悉了

CCS的开发环境以及正弦波

的设计、运行和调试整个过程。在用

CCS软件仿真的过程中，由于程序文件在书写过程中出

现了格式的错误，有些字母漏掉或者输入错误，导致我在仿真的过程中，编译出现了很多的

错误，影响了仿真的效率。不过，在我一遍遍的查找课本、同学的帮助下我终于更正了错误

最终得到正确的仿真波形图，

这使我意识到在进行实验的过程中哪怕一个细节的错误也会导

致实验的失败，也警示我在以后的工作和生活中要养成细心的习惯。在我们的生活和学习中

DSP的实训让我知道，生活

中我不仅有书本，更是有同学、朋友的遇到问题不要一个人只看课本，还要和同学沟通互相

学习。毕竟三人行必有我师焉，遇到问题我们要向身边的人学习。

通过对课程设计任务的完成，我理解了课题教学的理论内容，并且能够掌握和熟悉

DSP

的开发流程和基本的编程方法，

熟悉 DSP5000系列芯片，并利用 CCS5000系列的开发环境进

行程序设计，完成相应功能。同时，由于设计中涉及到各种器件的使用，起到综合运用各种技术和知识的作用。使我自己的实验技能、动手能力、分析问题、解决问题的能力得到培养和锻炼，为进一步进行工程实践奠定良好的基础。

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DSP原理及其应用技术课程设计报告.（24页）

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