實(shí)驗(yàn)用dsp系統(tǒng)evm板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-硬件部分學(xué)士學(xué)位論文

1、<p><b>　　北方民族大學(xué)</b></p><p><b>　　學(xué)士學(xué)位論文</b></p><p>　　論文題目: 實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-硬件部分</p><p>　　院(部)名 稱(chēng): 電氣與信息工程學(xué)院 </p><p&g

2、t;　　學(xué) 生 姓 名: 李欣洋 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè): 信息工程 學(xué) 號(hào): 20050052 </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名: 鄭 華 </p><p>　　論文提交時(shí)間

3、: 2009年5月19日 </p><p>　　論文答辯時(shí)間: 2009年5月23日 </p><p>　　學(xué)位授予時(shí)間: </p><p><b>　　北方民族大學(xué)教務(wù)處</b&g

4、t;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)，特別是實(shí)時(shí)處理的任務(wù)，在很大程度上需要由DSP器件或以DSP為核心的ASIC來(lái)完成．DSP芯片是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器?？捎脕?lái)快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。DSP技術(shù)在信號(hào)處理、通訊、雷達(dá)等方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高要求。</p><p&

5、gt;　　實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)的核心功能由信號(hào)處理模塊實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)下述功能；數(shù)據(jù)的輸入和輸出、各種常用算法的實(shí)現(xiàn)以及數(shù)據(jù)顯示和處理等。實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板主要包括DSP處理器及外部存儲(chǔ)器、接口部分、語(yǔ)音編/譯碼及通道、可編程邏輯器件（產(chǎn)生時(shí)鐘以及DSPI/O擴(kuò)展）、數(shù)碼管、液晶顯示屏、鍵盤(pán)等。用戶(hù)可在硬件平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軟硬件功能劃分是將系統(tǒng)的總體功能具體劃分到軟

6、件和硬件中,整個(gè)調(diào)試過(guò)程可以分為三個(gè)部分,獨(dú)立的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試,以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào).獨(dú)立的軟件調(diào)試確保整個(gè)信號(hào)處理的算法正確并能夠保證足夠的計(jì)算精度(性能指標(biāo)),系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是將硬件和軟件整合起來(lái)調(diào)試,從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做相應(yīng)修改。</p><p>　　關(guān)鍵詞：DSP，EVM，信號(hào)處理</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>

7、;　　The DSP is widely used in digital signal processing tasks, especially in real-time processing tasks .it is also the core ASIC based on special structure in DSP system .The DSP Can be used to quickly achieve a vari

8、ety of digital signal processing algorithms. DSP technology in signal processing, communications, radar fields. The special requirement is coming from higher education.</p><p>　　Experimental system based o

9、n DSP core is to achieved by the signal processing module; data input and output, the realization of a variety of commonly used algorithms and data display and processing. Experimental EVM board with DSP systems includ

10、ing DSP processors and external memory interface of the voice encoder / decoder and the channel, programmable logic device (as well as clock generation DSPI / O expansion), digital control, LCD display, keyboard, etc. Us

11、ers can carry out the hardware pl</p><p>　　KEY WORDS: DSP, EVM, signal processing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言5</b></p><p>　　第一章 DSP芯片結(jié)構(gòu)

12、及原理7</p><p>　　1.1 DSP芯片特點(diǎn)及應(yīng)用7</p><p>　　1.1.1 DSP發(fā)展歷史7</p><p>　　1.1.2 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)7</p><p>　　1.1.3 DSP芯片的選擇9</p><p>　　1.2 TMS320C54X系列主要特點(diǎn)9</p><

13、;p>　　1.2.1 CPU部分9</p><p>　　1.2.2 芯片外圍電路10</p><p>　　1.2.3 TMS320C54xDSP芯片內(nèi)部硬件功能單元11</p><p>　　第二章 DSP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體方案12</p><p>　　2.1 2.1實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板原理電路設(shè)計(jì)12</p>&l

14、t;p>　　2.1.1主模塊12</p><p>　　2.1.2外圍電路12</p><p>　　2.1.3電源產(chǎn)生電路13</p><p>　　2.1.4 A/D/A電路13</p><p>　　2.1.5邏輯控制電路15</p><p>　　2.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程17</p>

15、;<p>　　第三章DSP EVM板硬件設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1 TMS320C54X EVM 硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)20</p><p>　　3.2 TMS320C54X EVM對(duì)主機(jī)的要求21</p><p>　　3.3 TMS320C54X EVM操作22</p><p>　　3.31 TMS320C54X存儲(chǔ)接

16、口22</p><p>　　3.32 PC/AT主機(jī)接口22</p><p>　　3.33TMS320C54X I/O接口26</p><p>　　3.4 主機(jī)與目標(biāo)處理器的通信30</p><p>　　3.5 外部串行口31</p><p>　　3.6 模擬接口32</p><p&

17、gt;　　第四章 EVM板硬件初始化配置36</p><p>　　4.1 存儲(chǔ)器配置36</p><p>　　4.2 緩沖串口BSP的初始化37</p><p>　　4.3 主機(jī)接口HPI的初始化38</p><p>　　4.4 定時(shí)器初始化39</p><p>　　4.5 中斷的初始化39</p&g

18、t;<p>　　第五章 FIR數(shù)字濾波算法在EVM板上的軟件實(shí)現(xiàn)42</p><p>　　5.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)方法42</p><p>　　5.2 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與分析42</p><p><b>　　結(jié) 論44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45

19、</b></p><p><b>　　致 謝46</b></p><p>　　附錄1：英文原文47</p><p>　　附錄2：中文譯文53</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理，或者說(shuō)對(duì)信號(hào)的數(shù)字處理(包括對(duì)信號(hào)

20、進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等)，是20世紀(jì)60年代前后發(fā)展起來(lái)的并廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。進(jìn)入70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，以及微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理無(wú)論在理論上還是在工程應(yīng)用中，都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一，并且B趨完善和成熟。下圖是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。此系統(tǒng)先將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理后，再變換成模擬信號(hào)輸出。其中抗混疊濾波器的作用．是將輸入信號(hào)

21、x(t)中高于折疊頻率(其值等于采樣頻率的一半)的分量濾除，以防止信號(hào)頻諾的混疊。隨后，信號(hào)經(jīng)采樣和久A／D變換后，變成數(shù)字信號(hào)x(n)。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)x(n)進(jìn)行處理，得到輸出數(shù)字信號(hào)y(n)，經(jīng)D／A變換器變成模擬信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)低通濾波器，濾除不需要的高頻分量，最后輸出乎滑的模擬信號(hào)y(t)。</p><p>　　圖1 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖</p><p>　　實(shí)際的數(shù)字信號(hào)處

22、理系統(tǒng)，并不一定要包括上圖所示的所有方框。例如，有的系統(tǒng)只需輸出數(shù)字信號(hào)，不需要D／A變換器；有的系統(tǒng)的輸入已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)，也就不需要采樣／保持器和A／D變換器了；對(duì)于純數(shù)字系統(tǒng)，則只需要數(shù)字信號(hào)處理器這一核心部分即可。</p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信、雷達(dá)、遙感、聲納、語(yǔ)音合成、圖像處理、測(cè)員勺控制、高清晰度電視、數(shù)字音響、多媒體技術(shù)、地球物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、振動(dòng)工程以及機(jī)器人等各個(gè)

23、領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地發(fā)展和擴(kuò)大。</p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)之所以發(fā)展得這樣快，應(yīng)用得這樣廣，是與它的突出優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。歸納起來(lái)．它有以下4個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　　(1)精度高。</b></p><p><b>　　(2)靈活性大。</b></p>

24、;<p><b>　　(3)可靠性高。</b></p><p><b>　　(4)時(shí)分復(fù)用。</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，可以分為3類(lèi)</p><p><b>　　(1)軟件實(shí)現(xiàn)法。</b></p><p><b>　　(2)

25、硬件實(shí)現(xiàn)法。</b></p><p>　　(3)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)法。</p><p>　　第一章 DSP芯片結(jié)構(gòu)及原理 </p><p>　　1.1 DSP芯片特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　1.1.1 DSP發(fā)展歷史</p><p>　　在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的初期(上世紀(jì)50-60年代)，人們只能在微處理

26、器上完成數(shù)字信號(hào)的處理。一般認(rèn)為，世界上第一個(gè)單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811o1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一個(gè)具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認(rèn)為是第一塊單片DSP器件。隨著 大 規(guī) 模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年美國(guó)德州儀器公司柜櫥世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品，標(biāo)志著實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的重大突破。TI公司隨后推出了第二代DSP芯片TMS32020及其系列，至今，T

27、I公司己經(jīng)推出了其第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X, TMS320C64X等芯片。美國(guó) A na logD evice公司在DSP芯片市場(chǎng)也有一定的份額，推出了一系列具有自己特色的DSP芯片，如其定點(diǎn)的DSP芯片ADSP2101/2103/2105, ADSP2111/2115, ADSP2161/62/64，浮點(diǎn)DSP有ADSP21000/020, ADSP21060/21062等。20 世 紀(jì) 80年代以來(lái)，DSP芯片

28、得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，從運(yùn)算速度來(lái)看，MAC(一次</p><p>　　1.1.2 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)包括：</p><p><b>　　（1）哈佛結(jié)構(gòu)； </b></p><p>　?。?）流水線(xiàn)操作； </p><p>　?。?）專(zhuān)用的硬件乘法器； &l

29、t;/p><p>　?。?）特殊的DSP指令； </p><p>　　（5）快速的指令周期。 </p><p><b>　　哈佛結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　哈佛結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪(fǎng)問(wèn)。與 兩個(gè)存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)

30、中設(shè)置了程序總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲(chǔ)器在兩個(gè)分開(kāi)的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊。</p><p>　　流水線(xiàn)與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線(xiàn)以減少指令執(zhí)行的時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線(xiàn)的不同階段。</p><p><b>　　專(zhuān)用的硬件乘法器 </b></p&

31、gt;<p>　　乘法速度越快，DSP處理器的性能越高。由于具有專(zhuān)用的應(yīng)用乘法器，乘法可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成。</p><p>　　特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。 </p><p>　　快速的指令周期哈佛結(jié)構(gòu)、流水線(xiàn)操作、專(zhuān)用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。</p><p>

32、　　數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部特點(diǎn)： </p><p>　　接口方便：DSP系統(tǒng)與其它以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容，這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易的多。 </p><p>　　編程方便：DSP系統(tǒng)種的可編程DSP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活方便地對(duì)軟件進(jìn)行修改和升級(jí)。</p><p&g

33、t;　　穩(wěn)定性好：DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。 </p><p>　　精度高：16位數(shù)字系統(tǒng)可以達(dá)到的精度。 </p><p>　　可重復(fù)性好：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本上不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試，調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 </p><p>　　集成方便：DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于

34、大規(guī)模集成。</p><p>　　DSP芯片的上述特點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.1.3 DSP芯片的選擇</p><p>　　設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片時(shí)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)外圍電路集系統(tǒng)的其它電路?？偟膩?lái)說(shuō)，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。一般來(lái)說(shuō)，選擇DSP芯片時(shí)考慮

35、如下諸多因素。 </p><p>　　1． DSP芯片的運(yùn)算速度。運(yùn)算速度是DSP芯片的一個(gè)最重要的性能指標(biāo)，也是選擇DSP芯片時(shí)所需要考慮的一個(gè)主要因素。DSP芯片的運(yùn)算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來(lái)衡量： </p><p>　　（1） 指令周期。就是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，通常以ns為單位。 </p><p>　?。?） MAC時(shí)間。即一次乘法加上一次加法的時(shí)間

36、。</p><p>　?。?） FFT執(zhí)行時(shí)間。即運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間。 </p><p>　?。?） MIPS。即每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。</p><p>　　（5） MOPS。即每秒執(zhí)行百萬(wàn)次操作。 </p><p>　?。?） MFLOPS。即每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作。 </p><p>　　（7） BOP

37、S。即每秒執(zhí)行十億次操作。 </p><p>　　2． DSP芯片的價(jià)格。根據(jù)一個(gè)價(jià)格實(shí)際的應(yīng)用情況，確定一個(gè)價(jià)格適中的DSP芯片。 </p><p>　　3． DSP芯片的硬件資源。 </p><p>　　4． DSP芯片的運(yùn)算速度。 </p><p>　　5． DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具。 </p><p>　　6． D

38、SP 芯片的功耗。</p><p>　　1.2 TMS320C54X系列主要特點(diǎn)</p><p>　　1.2.1 CPU部分</p><p>　　(l)先進(jìn)的多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，具有1條程序存儲(chǔ)器總線(xiàn)、3條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線(xiàn)和4條地線(xiàn)。</p><p>　　(2)40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)，包括40位的桶形移位寄存器和2個(gè)獨(dú)立的</p>

39、<p><b>　　位的累加器。</b></p><p>　　(3)17位X17位并行乘法器與40位專(zhuān)用加法器相連，用于非排流水線(xiàn)的單周期乘加操作。</p><p>　　(4)比較、選擇、存儲(chǔ)單元(CSSU)。</p><p>　　(5)指數(shù)編碼器可以在單個(gè)周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。</p><p&g

40、t;　　(6)雙地址生成器包括8個(gè)輔助寄存器和兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元(ARAU)。</p><p>　　(7)l92 K字尋址存儲(chǔ)空間(64K字程序存儲(chǔ)器、64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及64空間)，在C548和C549中存儲(chǔ)空間可擴(kuò)展至8M字。</p><p>　　(8)片內(nèi)ROM，可配置為程序／數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p>　　(9)片內(nèi)雙尋址RAM(DARAM)。&

41、lt;/p><p>　　(10)片內(nèi)單尋址RAM(SARAM)(僅’C548和’C549)。</p><p>　　C54x中的DARAM分成若干塊。由于在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，允許對(duì)同一DARAM塊尋址(訪(fǎng)問(wèn))2次，因此cPu可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)對(duì)同一DARAM塊讀出1次和寫(xiě)入1次。一般情況下，DARAM總是映象到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，主要用于存放數(shù)據(jù)。但是，它也可以映象到程序存儲(chǔ)器空間，用來(lái)存放程序代碼

42、。</p><p>　　1.2.2 芯片外圍電路</p><p>　?。?）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器。</p><p>　?。?）可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路。</p><p>　?。?）帶有內(nèi)部振蕩器或用外部時(shí)鐘源的片內(nèi)鎖相環(huán)(PLL)時(shí)鐘發(fā)生器。</p><p>　?。?）全雙工串行口，支持8位或16位傳送(僅‘C541

43、、‘LC545和，‘LC546)。</p><p>　　（5）時(shí)分多路(TDM)串行口(僅‘C542、’C543、’C548和‘C549)。</p><p>　　（6）緩沖串行口(BSP)(僅’C542、’C543、’LC545、’LC546、‘C548和’C549)。</p><p>　　（7）16位可編程定時(shí)器。</p><p>　?。?

44、）8位并行主機(jī)接口(HPl)(‘L542、’LC545、’C548和’C549)。</p><p>　?。?）外部總線(xiàn)關(guān)斷控制，以斷開(kāi)外部的數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制信號(hào)。</p><p>　?。?0）數(shù)據(jù)總線(xiàn)具有總線(xiàn)保持器特性。</p><p><b>　　電源</b></p><p>　?。?1）可用IDLE1、IDL

45、E2和IDLE3指令控制功耗</p><p>　?。?2）CLOCKOUT輸出信號(hào)可以關(guān)斷。</p><p>　?。?3）具有符合IEEEll49．1標(biāo)推的在片仿真接口</p><p>　　1.2.3 TMS320C54xDSP芯片內(nèi)部硬件功能單元</p><p>　　(l)中央處理單元(CPU)?？梢赃M(jìn)行高速并行算術(shù)和邏輯處理。</p

46、><p>　　(2)內(nèi)部總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。TMS320C542DSP芯片有八條16位總線(xiàn)，包括四條程序/數(shù)線(xiàn)和四條地址總線(xiàn)，因此，可以在每個(gè)指令周期內(nèi)產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址，大大提并行數(shù)據(jù)處理數(shù)度。</p><p>　　(3)特殊功能寄存器。TMS320C542DSP芯片有26個(gè)特殊功能寄存器，用于對(duì)各功能模塊進(jìn)行控制。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。TMS320C542

47、DSP芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為10KDARAM。DARAM訪(fǎng)問(wèn)RAM。</p><p>　　(5)程序存儲(chǔ)器。TMS320C542DSP芯片的程序存儲(chǔ)器為2KROM。</p><p>　　(6)I/O端口。TMS320C542DSP芯片只有兩個(gè)通用I/O。</p><p>　　(7)主機(jī)通信接口(HPI)。HPI提供與主儲(chǔ)器接口的并行接口。通過(guò)TMS320C542芯片片內(nèi)

48、存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。TMS320C542DSP芯片與主處理器之間的信息交換。</p><p>　　(8)串行接口。TMS320C542DSP芯片有一個(gè)帶緩沖的同步串行接口(BSP)和時(shí)分復(fù)用端口(TDM)。</p><p>　　(9)定時(shí)器。TMS320C542DSP芯片具有一個(gè)帶4位預(yù)定標(biāo)器的16位定時(shí)電路。器可以有專(zhuān)門(mén)的狀態(tài)編程實(shí)現(xiàn)停止、重啟動(dòng)、復(fù)位和禁止。定時(shí)器計(jì)數(shù)器每次減少，則產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)

49、中斷。在每個(gè)CLKOUT周期，定時(shí)器計(jì)數(shù)器減少1。</p><p>　　(10)中斷系統(tǒng)。TMS320C542DSP芯片的中斷可以由硬件驅(qū)動(dòng)(硬件中斷)或軟動(dòng)(軟件中斷)。當(dāng)中斷產(chǎn)生后，TMS320C542DSP芯片會(huì)掛起它的主程序，而中斷服務(wù)程序，而執(zhí)行中斷服務(wù)程序(ISR)。一般的，中斷由需要去數(shù)據(jù)或給數(shù)硬件器產(chǎn)生(例如ADC、DAC和其他處理器等)。</p><p>　　上述硬件功能

50、單元將在下面的章節(jié)中有選擇地加以介紹，并為之增加初始化設(shè)置。</p><p>　　第二章 DSP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體方案</p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板原理圖</p><p>　　實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)的核心功能由信號(hào)處理模塊實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)下述功能；數(shù)據(jù)的輸入和輸出、各種常用算法的實(shí)現(xiàn)以及數(shù)據(jù)顯示和處理等。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)用DS

51、P系統(tǒng)EVM板主要包括DSP處理器及外部存儲(chǔ)器、接口部分、語(yǔ)音編/譯碼及通道、可編程邏輯器件（產(chǎn)生時(shí)鐘以及DSPI/O擴(kuò)展）、數(shù)碼管、液晶顯示屏、鍵盤(pán)等。用戶(hù)可在硬件平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。如圖2.1-1 實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板原理框圖 所示</p><p>　　圖2.1-1 實(shí)驗(yàn)用DSP系統(tǒng)EVM板原理框圖</p><p>　　2.1.1 主模塊</p><p&g

52、t;　　主要包含DSP 芯片TMS320VC5416，它是整個(gè)EVM板的核心，負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)各種常用算法。</p><p>　　圖2.1-2 DSP EVM板 電路原理圖</p><p>　　2.1.2 外圍電路</p><p>　　1. 39LF400(Flash ROM)，用于裝載DSP程序代碼；</p><p>　　2. MA

53、X706R，硬件復(fù)位及看門(mén)狗電路；</p><p>　　3.74LCX245，實(shí)現(xiàn)DSP芯片接口電平(3.3 V)與其他外圍電路接口電平(5 V)之間的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖2.1-3 DSP EVM板外圍電路FlashRA、硬件復(fù)位看門(mén)狗和電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.1.3 電源產(chǎn)生電路</p><p>　　主要含T

54、PS767D301，其功能是產(chǎn)生DSP所需電源，由其產(chǎn)生的1.8 V和3.3 V直流電源分別供給DSP芯片內(nèi)核和外部接口。</p><p>　　圖2.1-4 DSP EVM板 外圍電路FlashRA、硬件復(fù)位看門(mén)狗和電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.1.4 A/D/A電路</p><p>　　A/D/A電路，主芯片采用TMS320AIC10芯片，該芯片同時(shí)具

55、備模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)接口采用同步串行模式。DSP芯片TMS320VC5416通過(guò)自身的同步串行口與TMS320AIC10進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　圖2.1-5 DSP EVM板信號(hào)A/D/A電路</p><p>　　2.1.5 邏輯控制電路</p><p>　　邏輯控制電路，主要含CPLD芯片XCR3064XL，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序產(chǎn)生和邏輯控

56、制，如時(shí)鐘分頻、地址譯碼、控制信號(hào)產(chǎn)生等</p><p>　　圖2.1-6 DSP EVM板 邏輯控制電路</p><p>　　2.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程</p><p>　　設(shè)計(jì)需求規(guī)范，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，其實(shí)要解決二個(gè)方面的問(wèn)題：即信號(hào)處理方面和非信號(hào)處理的問(wèn)題。</p><p>　　信號(hào)處理的問(wèn)題包括：輸入、輸出結(jié)果特性的分析，D

57、SP算法的確定，以及按要求對(duì)確定的性能指標(biāo)在通用機(jī)上用高級(jí)語(yǔ)言編程仿真。</p><p>　　非信號(hào)處理問(wèn)題包括：應(yīng)用環(huán)境、設(shè)備的可靠性指標(biāo)，設(shè)備的可維護(hù)性，功耗、體積重量、成本、性能價(jià)格比等項(xiàng)目。</p><p>　　算法研究與仿真這是DSP應(yīng)用實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一步。系統(tǒng)性能指標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，以何種算法和結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)需求，都是在這一步考慮的。這種仿真是在通用機(jī)上用高級(jí)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)的，編程時(shí)最

58、好能仿DSP處理器形式運(yùn)行，以達(dá)到更好的真實(shí)性。</p><p>　　DSP芯片選擇中通常有下列幾條應(yīng)注意的：</p><p>　?。?）精度：表數(shù)格式（定點(diǎn)或浮點(diǎn)），通?？梢杂枚c(diǎn)器件解決的問(wèn)題，盡量用定點(diǎn)器件，因?yàn)樗?jīng)濟(jì)、速度快、成本低，功耗小。但是在編程時(shí)要關(guān)注信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，在代碼中增加限制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的定標(biāo)運(yùn)算。</p><p>　?。?）字長(zhǎng)的選擇：一般

59、浮點(diǎn)DSP芯片都用32位的數(shù)據(jù)字，大多數(shù)定點(diǎn)DSP芯片是16位數(shù)據(jù)字。而MOTOROLA公司定點(diǎn)芯片用24位數(shù)據(jù)字，以便在定點(diǎn)和浮點(diǎn)精度之間取得折中。字長(zhǎng)大小是影響成本的重要因素，它影響芯片的大小、引腳數(shù)以及存儲(chǔ)器的大小，設(shè)計(jì)時(shí)在滿(mǎn)足性能指標(biāo)的條件下，盡可能選用最小的數(shù)據(jù)字。 </p><p>　?。?）存儲(chǔ)器安排：包括存儲(chǔ)器的大小，片內(nèi)存儲(chǔ)器的數(shù)量，總線(xiàn)尋址空間等。片內(nèi)存儲(chǔ)器的大小決定了芯片運(yùn)行速度和成本，例如

60、TI公司同一系列的DSP芯片，不同種類(lèi)芯片存儲(chǔ)器的配置等硬件資源各不相同。</p><p>　　（4）開(kāi)發(fā)工具：在DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，開(kāi)發(fā)工具是必不可少的，一個(gè)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)，必須有功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具支持。</p><p>　　開(kāi)發(fā)工具包括軟件和硬件兩部分。軟件開(kāi)發(fā)工具主要包括：C編譯器、匯編器、鏈接器、程序庫(kù)、軟件仿真器等，在確定DSP算法后，編寫(xiě)的程序代碼通過(guò)軟件仿真器進(jìn)行仿真運(yùn)行，來(lái)

61、確定必要的性能指標(biāo)。硬件開(kāi)發(fā)工具包括在線(xiàn)硬件仿真器和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板。在線(xiàn)硬件仿真器通常是JTAG周邊掃描接口板，可以對(duì)設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行在線(xiàn)調(diào)試；在硬件系統(tǒng)完成之前，不同功能的開(kāi)發(fā)板上實(shí)時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)的DSP軟件，可以提高開(kāi)發(fā)效率。甚至在有的數(shù)量小的產(chǎn)品中，直接將開(kāi)發(fā)板當(dāng)作最終產(chǎn)品。</p><p>　　（5）功耗與電源管理：在一些手提便攜式的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中，供電電源的節(jié)省是很重要的問(wèn)題，因而目前DSP生產(chǎn)廠(chǎng)商越來(lái)越重視這

62、方面。它通常包括供電電壓的選擇和電源的管理功能。</p><p>　　供電電壓一般取得比較低，實(shí)施芯片的低電壓供電，通常有3.3V，2.5V，1.8V，0.9V等，在同樣的時(shí)鐘頻率下，它們的功耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5V供電電壓的芯片。</p><p>　　加強(qiáng)了對(duì)電源的管理后，通常用休眠、等待模式等方式節(jié)省功率消耗。例如TI公司提供了詳細(xì)的、功能隨指令類(lèi)型和處理器配置而改變的應(yīng)用說(shuō)明。</p&

63、gt;<p>　?。?）成本和廠(chǎng)家的銷(xiāo)售后服務(wù)：特別要注意DSP芯片的生產(chǎn)和主推產(chǎn)品，以便以低的成本實(shí)施來(lái)要求產(chǎn)品。但低價(jià)位的芯片必然是功能較少、片內(nèi)存儲(chǔ)器少、性能上差一些的，這就帶給編程一定的困難。</p><p>　　（7）支持多處理器：近來(lái)各類(lèi)軟件在無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品及雷達(dá)中的應(yīng)用中，都需要能處理高數(shù)據(jù)率、大運(yùn)算量的應(yīng)用系統(tǒng)。單一的處理器系統(tǒng)已難以承擔(dān)這類(lèi)復(fù)雜任務(wù)，因而采用多個(gè)處理器并行工作。這種情況

64、下，各處理器之間連接和通訊功能是必須要作為主要因素予以考慮的。近年新推出的DSP芯片系列都改善了這方面性能，注意增加專(zhuān)門(mén)的接口或DMA通道，來(lái)支持多處理器的DSP運(yùn)行等。</p><p>　　圖2.2-1 DSP 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程</p><p>　　第三章DSP EVM板硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　EVM硬件平臺(tái)主要是讓用戶(hù)調(diào)試和評(píng)估使用C54X DSP編寫(xiě)的算法，

65、以便確定該算法是否符合用戶(hù)的要求。用戶(hù)可以在此硬件平臺(tái)上運(yùn)行自己的程序，也可以以EVM硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行多種系統(tǒng)擴(kuò)展。</p><p>　　3.1 TMS320C54X EVM 硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖是C54X EVM基本配置結(jié)構(gòu)和連接圖，包括C54X DSP，主機(jī)和目標(biāo)之間的接口，模擬接口，仿真接口，串口接頭，I/O擴(kuò)展頭等。C54X EVM還支持一個(gè)16位的PC/AT總線(xiàn)

66、接口。</p><p>　　在該C54X EVM上使用拉一個(gè)C54 DSP，運(yùn)行速度為40MIPS。它有5KB的片內(nèi)程序/數(shù)據(jù)RAM，28KB的片內(nèi)ROM，2個(gè)串行口和1個(gè)定時(shí)器。C541可以訪(fǎng)問(wèn)64KB外部程序RAM，64KB外部數(shù)據(jù)RAM和1個(gè)外部模擬接口，外部128KB的存儲(chǔ)器為零等待狀態(tài)存儲(chǔ)器。C541的這些資源都可以用來(lái)進(jìn)行算法的評(píng)估。另外，C541支持基于IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)嵌式仿真。<

67、/p><p>　　EVM的外部I/O接口支持16個(gè)并行I/O，1個(gè)串口和其他一些輸入/輸出操作。I/O連接頭是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的64腳DIN接頭。TLC320AC01模擬接口電路連接到C541串口，2個(gè)RCA接頭提供模擬輸入和輸出，可接到話(huà)筒或喇叭上。 </p><p>　　EVM支持C調(diào)式器的內(nèi)嵌式仿真并可以下載代碼。EVM板上沒(méi)有引導(dǎo)ROM（PORM或EPROM），用戶(hù)不能直接對(duì)C54X存儲(chǔ)器進(jìn)行

68、訪(fǎng)問(wèn)，用戶(hù)通過(guò)主機(jī)通信接口與C54X通信。</p><p>　　為拉簡(jiǎn)化編碼開(kāi)發(fā)和縮短調(diào)試時(shí)間，TI公司提供拉一個(gè)Windows的調(diào)試器圖形界面。這種友好的窗式界面用鼠標(biāo)來(lái)選擇菜單，用戶(hù)不必去記復(fù)雜的命令，因此減少拉學(xué)習(xí)軟件的時(shí)間。</p><p>　　3.2 TMS320C54X EVM對(duì)主機(jī)的要求</p><p>　　C54X EVM板是一個(gè)PC/AT插卡，可以

69、插在PC機(jī)空閑的總線(xiàn)插槽中。</p><p>　　為拉能夠成功安裝EVM板和執(zhí)行應(yīng)用程序，用戶(hù)的PC機(jī)必須要有一個(gè)最低的硬件配置，包括一臺(tái)IBM PC/AT機(jī)或基于ISA/EISA的兼容機(jī)，一個(gè)16b的擴(kuò)展總線(xiàn)插槽，時(shí)鐘度在8MHZ以下的I/O總線(xiàn)，至少需要640KB的內(nèi)存，96KB的I/O空間。電源要求是；在+5V時(shí)需要1.5A，在-5V和-12V時(shí)需要0.1A，在+12V需要0.5A。</p>

70、<p>　　C54X EVM駐留在主機(jī)的I/O地址空間，它需要占用3個(gè)32B的頁(yè)，一共要96B。頁(yè)與頁(yè)之間相隔1KB。因?yàn)镻C/AT兼容機(jī)只對(duì)I/O空間的第1KB譯碼，所以EVM所占的3頁(yè)必須要映射到相應(yīng)存儲(chǔ)器段的頂端。</p><p>　　用戶(hù)通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2可以將EVM板映射到4個(gè)I/O基地址范圍之一，如圖2所示。在選擇I/O基地址之前，用戶(hù)應(yīng)查閱自己的PC機(jī)系統(tǒng)文件，確定EVM選擇的I/O空

71、間不會(huì)與其他I/O器件，如磁盤(pán)控制器，本地網(wǎng)絡(luò)控制器等發(fā)生沖突。</p><p>　　表3.2 C54XEVM開(kāi)關(guān)設(shè)置的I/O地址空間</p><p>　　3.3 TMS320C54X EVM操作</p><p>　　C54X EVM由7個(gè)主要的邏輯塊組成：C54X存儲(chǔ)器接口，PC/AT主機(jī)接口，C54X I/O接口，主機(jī)與目標(biāo)處理器通信接口，外部串口，模擬接口和仿

72、真接口。</p><p>　　3.31 TMS320C54X存儲(chǔ)接口</p><p>　　EVM包括64KB零等待狀態(tài)程序存儲(chǔ)器和64KB零等待狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，總共可提供128KB的外部存儲(chǔ)器。在使用存儲(chǔ)器時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)問(wèn)題：</p><p>　?。?）存儲(chǔ)器優(yōu)先權(quán)：當(dāng)C54X內(nèi)部存儲(chǔ)器被使能時(shí)，它的優(yōu)先權(quán)膏腴外部存儲(chǔ)器。如果用戶(hù)希望某個(gè)地址對(duì)應(yīng)于外部存儲(chǔ)器，而同

73、時(shí)這個(gè)地址又對(duì)應(yīng)于內(nèi)部存儲(chǔ)器，那么用戶(hù)應(yīng)在運(yùn)行程序時(shí)將片內(nèi)存儲(chǔ)器設(shè)置為禁止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　（2）等待狀態(tài)：外部存儲(chǔ)必須自動(dòng)進(jìn)行等待狀態(tài)的插入操作。如果用戶(hù)想望問(wèn)外部存儲(chǔ)器且不要等待狀態(tài)的話(huà)，那么必須將用于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片內(nèi)等待狀態(tài)產(chǎn)生器設(shè)置成零等待狀態(tài)。</p><p>　　3.32 PC/AT主機(jī)接口</p><p>　　PC/AT主機(jī)總線(xiàn)接口提供

74、緩沖控制，主機(jī)I/O空間譯碼和訪(fǎng)問(wèn)控制。PC/AT主機(jī)通過(guò)38個(gè)16比特的I/O映射寄存器與C54X EVM通信，這些I/O單元位于I/O空間第0頁(yè)，它們的地址用一個(gè)偏移量來(lái)描述，具體定義見(jiàn)表3。38個(gè)寄存器中前32個(gè)支持仿真，它們是測(cè)試總線(xiàn)控制器，剩余6個(gè)單元支持主機(jī)與目標(biāo)理器之間的通信和控制。主機(jī)狀態(tài)控制寄存器示于圖8，其中每一位的定義示于表3.4。</p><p>　　表3.3 C54X EVM主機(jī)接口寄存

75、器偏移量 </p><p>　　表3中的通道A是一個(gè)雙向寄存器，可用來(lái)傳輸命令和數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)向通道A寫(xiě)數(shù)時(shí)，通道A中當(dāng)前的內(nèi)容被覆蓋掉，同時(shí)向目標(biāo)處理器發(fā)一個(gè)中斷INT1。主機(jī)控制寄存器中的AXST位和目標(biāo)控制器中的ARST位被置位，如果主機(jī)從通道A讀取數(shù)據(jù)，那么主機(jī)控制寄存器中的ARST位和目標(biāo)控制寄存器中的AXST位被清零。</p><p>　　通

76、道B是長(zhǎng)度為64的雙向先進(jìn)先出（FIFO）寄存器，用來(lái)傳輸命令和數(shù)據(jù)。主機(jī)寫(xiě)入0x0804或0x0806的數(shù)據(jù)又FIFO寄存器緩沖。如果FIFO寄存器已滿(mǎn)，那么再寫(xiě)入的數(shù)據(jù)被忽略掉。另外，主機(jī)對(duì)0x0806的寫(xiě)操作在目標(biāo)機(jī)上產(chǎn)生中斷INT1，發(fā)送FIFO已滿(mǎn)的信號(hào)夜在目標(biāo)機(jī)上產(chǎn)生中斷INT1。</p><p>　　兩個(gè)狀態(tài)/控制寄存器為EVM提供系統(tǒng)級(jí)的控制和狀態(tài)信息。主機(jī)對(duì)0x0808和 0x080A的寫(xiě)操作是

77、相同的，只是主機(jī)對(duì)0A的寫(xiě)操作使主機(jī)中的ARST，AXST，BRXT，BXST和BRST2標(biāo)志復(fù)位，同時(shí)使目標(biāo)中的ARST，AXST，BRST和BXST復(fù)位。這個(gè)主機(jī)的寫(xiě)操作應(yīng)該在主機(jī)與目標(biāo)機(jī)通信開(kāi)始時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　表3.8 主機(jī)狀態(tài)/控制寄存器（HCR）</p><p>　　表3.4主機(jī)狀態(tài)/控制寄存器（HCR）中的每一位的定義</p><p>　　

78、在某些情況下，目標(biāo)處理器 可以中斷主機(jī)操作，擁護(hù)可以從4個(gè)主機(jī)中斷IRQ5，IRQ7，IRQ10和IRQ11中選擇合適的中斷。跳線(xiàn)器JP1的設(shè)置與中斷的選擇關(guān)系示于表3.5。</p><p>　　表3.5主機(jī)中斷選擇 </p><p>　　3.33TMS320C54X I/O接口</p><p>　　EVM支持兩個(gè)通信通道，這兩個(gè)通道設(shè)置成6個(gè)主機(jī)與目標(biāo)處理機(jī)通信的

79、I/O口和16個(gè)用戶(hù)擴(kuò)展的I/O口。</p><p>　　16個(gè)并行I/O口（PIO）是為用戶(hù)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它們連接到擴(kuò)展接頭J1上，J1是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的64腳DIN接頭。I/O口的地址，控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是經(jīng)過(guò)緩沖的用戶(hù)可以通過(guò)READY信號(hào)來(lái)增加I/O接口的等待狀態(tài)數(shù)。</p><p>　　主機(jī)與 目標(biāo)處理器之間的信息傳遞系統(tǒng)提供拉兩者之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮?jiǎn)單方法，在保持實(shí)時(shí)操作的同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，

80、傳輸協(xié)議是用戶(hù)定義的。用戶(hù)可以用查詢(xún)或中斷方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以將兩種方式混合使用。主機(jī)與目標(biāo)處理器可以通過(guò)通道A和通道B來(lái)傳輸信息。用戶(hù)可以單獨(dú)使用或同時(shí)使用通道A和通道B。表3.6示出了目標(biāo)處理器C54XI/O口的使用情況。</p><p>　　表3.6C54X I/O口的使用情況</p><p>　　通道A是一個(gè)16VB雙向寄存器，映射到兩個(gè)I/O口單元，對(duì)讀操作來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)單元

81、是一樣的。只有當(dāng)主機(jī)控制位ATIE被置位時(shí)，目標(biāo)處理器對(duì)0x0010單元的寫(xiě)操作才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)主機(jī)中斷，而不管ATIE為何值，目標(biāo)處理器對(duì)0x0011單元的寫(xiě)操作都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)主機(jī)中斷。只有一種情況例外，就是自從上一次中斷響應(yīng)了以后，ATIE和BTIE一直是零，那以目標(biāo)處理器的寫(xiě)操作不產(chǎn)生中斷。在這種情況下，為了利用目標(biāo)處理器寫(xiě)操作產(chǎn)生中斷的特性，必須使ATIE或BTIE先變高后變低。</p><p>　　通道B是一

82、個(gè)雙向64個(gè)單元的先進(jìn)先出（FIFO）緩沖器，也影射到兩個(gè)I/O口單元。對(duì)讀操作來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)單元是一樣的。如果主機(jī)控制位BTIE被置位，無(wú)論P(yáng)IFO緩沖器是不是滿(mǎn)了，對(duì)0x0013單元的寫(xiě)操作都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)主機(jī)中斷。另外，還有一個(gè)狀態(tài)寄存器是為目標(biāo)處理器控制設(shè)計(jì)的，它可以提供一般的控制，狀態(tài)和離散位的輸入和輸出。如圖9所示，USRBIN0和USRBIN1，USRBOT0，USRBOT1和USRBOT2分別是離散TTL兼容的輸入和輸出。這些

83、位都連接到擴(kuò)展接頭上，輸入帶有上拉電阻。 </p><p>　　表3.9 目標(biāo)處理的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）</p><p>　　所有的I/O訪(fǎng)問(wèn)至少需要兩個(gè)等待狀態(tài)，使用C54X的軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器提供所許的等待狀態(tài)。表3.7顯示了目標(biāo)處理器的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）中每一位的定義。</p><p>　　表3.7目標(biāo)處理器

84、的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）中每一位的定義</p><p>　　表3.8顯示拉I/O擴(kuò)展接頭J1的引腳安排</p><p>　　3.4 主機(jī)與目標(biāo)處理器的通信</p><p>　　C54X EVM有兩個(gè)獨(dú)立的通信通道A和B，主機(jī)與目標(biāo)處理器可以通過(guò)它們進(jìn)行通信。這種通信的特點(diǎn)如下：</p><p>　　（1）兩條通信路徑獨(dú)立傳輸。且都是雙向的

85、/</p><p>　?。?）主機(jī)與目標(biāo)處理器是平等的，二者之間沒(méi)有主從關(guān)系。</p><p>　?。?）兩個(gè)通道采用查詢(xún)或中斷驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　?。?）雙向狀態(tài)標(biāo)志。主機(jī)與目標(biāo)處理器的狀態(tài)標(biāo)志對(duì)雙方來(lái)說(shuō)一般都是可用的（除了BRST2，它只對(duì)主機(jī)有效）。</p><p>　?。?）目標(biāo)處理器有獨(dú)立的屏蔽的中斷。目標(biāo)處理器使用獨(dú)立的

86、中斷，通道A用INT1，通道B用INT2。兩個(gè)中斷在IMR寄存器中可以分別屏蔽。</p><p>　?。?）主機(jī)可分別使能兩個(gè)通道。兩個(gè)通道必須共享一個(gè)主機(jī)中斷（由JP1選擇）。但是主機(jī)通過(guò)設(shè)置主機(jī)控制寄存器中通道A的ATIE位或通道B的BTIE位來(lái)分別使兩個(gè)通道的中斷。</p><p>　　（7）非隊(duì)列式的中斷。中斷不排隊(duì)，主機(jī)和目標(biāo)處理器的中斷保持有效，當(dāng)相應(yīng)的讀或?qū)懖僮魍瓿蓵r(shí)，響應(yīng)的

87、標(biāo)志自動(dòng)修改。</p><p>　　（8）沒(méi)有握手信號(hào)。在主機(jī)與目標(biāo)處理器之間傳送信息不需要握手信號(hào)，而不管它的內(nèi)容是否已經(jīng)被對(duì)方讀走。</p><p>　　（9）自動(dòng)覆蓋。對(duì)通道A這個(gè)單字緩沖器的寫(xiě)操作會(huì)覆蓋掉它的原由內(nèi)容，而不管它的內(nèi)容是否已經(jīng)被對(duì)方讀走。</p><p>　?。?0）立即數(shù)獲取。寫(xiě)入通道B緩沖器的數(shù)據(jù)立即就可被另一放以FIFO方式使用。當(dāng)緩沖器

88、以滿(mǎn)時(shí)，再寫(xiě)入的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。當(dāng)接受放讀出了一個(gè)字，這個(gè)空出來(lái)的單元可以再次使用。通道B本質(zhì)上是一個(gè)雙向隊(duì)列，用長(zhǎng)度為64的循環(huán)列表來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.5 外部串行口</p><p>　　EVM提供一個(gè)外部串行接口，這個(gè)接口通過(guò)一個(gè)10腳的插頭接到PC機(jī)的后端。在EVM板上，該串口直接接到C541的串口上。表3.9示出了這個(gè)串行接口引腳的安排。 </p>

89、<p>　　表3.9外部串口信號(hào) </p><p><b>　　3.6 模擬接口</b></p><p>　　C54X EVM提供一個(gè)模擬的音頻輸入/輸出通道，它是基于TLC320AC01芯片的模擬接口電路，可進(jìn)行可編程的濾波，定標(biāo)和采樣。圖10為T(mén)LC320AC01芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，集成了一個(gè)14bDAC，一個(gè)14bADC，一個(gè)低通濾波器，

90、一個(gè)高通濾波器，一個(gè)二階（sinx）/x校正單元及一個(gè)用于傳送數(shù)據(jù)和信息控制的串口。TLC320AC01的采樣頻率及高通，低通濾波器的截止頻率可編程控制，DAC和ADC通道折結(jié)構(gòu)和輸入/輸出增益也可編程控制。在EVM板上，TLC320AC01與DSP的標(biāo)準(zhǔn)串口連接。</p><p>　　基于TLC320AC01芯片的模擬拉口電路的特性包括：</p><p>　?。?）14比特A/D和D/A

91、（16比特動(dòng)態(tài)范圍）；</p><p>　　可編和控制的采樣率（最高達(dá)43.2kHZ）；</p><p>　　可編和控制的+-3V滿(mǎn)量輸入；</p><p>　　可編和控制的+-3V滿(mǎn)量輸入，驅(qū)動(dòng)300歐負(fù)載或直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)8歐的喇叭；</p><p>　　可編和控制的抗混疊可重構(gòu)濾波器。</p><p>　　模擬接口電

92、路中的模擬輸入信號(hào)來(lái)自外部接頭J4，經(jīng)過(guò)預(yù)濾波、緩沖送到ADCMID，并且以差分輸入方式送如模擬接口電路的IN端。模擬接口電路有兩個(gè)輸入：IN和AUXIN，著兩個(gè)輸入可通過(guò)軟件來(lái)選擇。IN是默認(rèn)值，且以DC耦合到模擬接口電路，增益為1。AUX IN是AC耦合，增益為10，它在處理諸如來(lái)自花筒的小信號(hào)時(shí)很有用。在任何一個(gè)輸入端上，用戶(hù)可以通過(guò)軟件將靈敏度增加2倍-4倍。</p><p>　　圖3.11示出主機(jī)使用通

93、道B向目標(biāo)處理器發(fā)送47個(gè)16比特字的數(shù)據(jù)和命令。其中實(shí)線(xiàn)表示數(shù)據(jù)流，虛線(xiàn)表示程序流的流和。</p><p>　　圖3.11主機(jī)使用通道B向目標(biāo)處理器發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 </p><p>　　圖3.12 目標(biāo)處理器送過(guò)A通道將數(shù)據(jù)返回主機(jī)流程圖</p><p>　　圖3.12示出主機(jī)向目標(biāo)處理器發(fā)出一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)流，然后通道A將結(jié)果反送給主機(jī)（其中實(shí)線(xiàn)表示數(shù)據(jù)流，虛線(xiàn)

94、表示程序流）的流程。</p><p>　　模擬輸出J5可以通過(guò)跳線(xiàn)器（JP3）在兩種資源之間驚醒選擇。JP3處于低位時(shí)（2腳和3腳）選擇以低位為參考的模擬接口電路輸出。這種輸出可以驅(qū)動(dòng)+-3C滿(mǎn)量程信號(hào)到最小300歐的負(fù)載上，這足以驅(qū)動(dòng)大多數(shù)音響件的輸入端。用戶(hù)可以通過(guò)軟件降低滿(mǎn)量程輸出，降低的加速度是0.25-0.5。在驅(qū)動(dòng)立體聲設(shè)備時(shí)，這種方式較好。如果要直接驅(qū)動(dòng)4歐的喇叭，那么將JP3放在高位（1腳和2腳）

95、，選擇一個(gè)LM386音頻功率放大器輸出的信號(hào)。74ACT8990測(cè)試總線(xiàn)控制器（U23）提供EVM仿真接口，它直接連接到C54X的JTAG仿真口。主機(jī)通過(guò)32個(gè)16bI/O映射寄存器連到測(cè)試總線(xiàn)控制器。JTAG送給測(cè)試總線(xiàn)控制器的測(cè)試時(shí)鐘TCK來(lái)自10.386KHZ的晶體震蕩器（U25），這個(gè)震蕩器驅(qū)動(dòng)模擬接口電路。仿真接口的特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）仿真接口不需要外部電纜和監(jiān)視軟件的支持，也不一定要

96、消耗用戶(hù)資源；</p><p>　?。?）易于與C54X高級(jí)語(yǔ)言調(diào)試器連接，易于工廠(chǎng)檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)診斷等；</p><p>　?。?）不需要系統(tǒng)引導(dǎo)ROM，主機(jī)可以通過(guò)仿真口下在所有必須的程序和數(shù)據(jù)。</p><p>　　EVM這樣的設(shè)計(jì)使得用戶(hù)可以調(diào)試一個(gè)與主機(jī)應(yīng)用程序相連接的C54X應(yīng)用程序。C54X調(diào)試器與主機(jī)/目標(biāo)處理器通信接口之間唯一的共享資源是主機(jī)控制寄存器

97、中的RESRER位。</p><p>　　當(dāng)用戶(hù)在調(diào)試器中使用了reset命令，RESET位觸發(fā)成高電平，然后變低使EVM復(fù)位。當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)拉調(diào)試器，就不要在調(diào)試器以外對(duì)EVM復(fù)位，否則，會(huì)使C54X跳出仿真模式。</p><p>　　第四章 FIR數(shù)字濾波算法在EVM板上的軟件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)方法</p>

98、<p>　　在信號(hào)處理中,濾波占有十分重要的地位。數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)處理的基本方法。在許多信息處理過(guò)程中,如對(duì)信號(hào)的過(guò)濾、檢測(cè)、預(yù)測(cè)等,都要廣泛地用到濾波器,而數(shù)字濾波器則因其設(shè)計(jì)靈活、實(shí)現(xiàn)方便等特點(diǎn)而廣為接受。所謂數(shù)字濾波器就是具有某種選擇性的器件、網(wǎng)絡(luò)或以計(jì)算機(jī)硬件支持的計(jì)算程序。其功能本質(zhì)是按事先設(shè)計(jì)好的程序, 將一組輸入的數(shù)字序列通過(guò)一定的運(yùn)算后轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤M輸出的數(shù)字序列,從而改變信號(hào)的形式和內(nèi)容, 達(dá)到對(duì)信號(hào)加工或?yàn)V

99、波以符合技術(shù)指標(biāo)的要求。</p><p>　　數(shù)字濾波器是語(yǔ)音、圖象處理、模式識(shí)別以及譜分析中的重要的處理運(yùn)算環(huán)節(jié)。DSP 由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水結(jié)構(gòu)以及快速的片內(nèi)存儲(chǔ)器等資源, 其技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于噪聲及振動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域. 本章研究DSP 中有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器的原理并結(jié)合基于TM320C54x 開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),介紹了FIR 濾波器設(shè)計(jì)及DSP 中FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。&l

100、t;/p><p>　　本文所采用的TMS320C54x 采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),具有以下優(yōu)點(diǎn):具有高度并行性和專(zhuān)用硬件邏輯的CPU 設(shè)計(jì),芯片性能大大提高;哈佛結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的馮·諾依曼(Von Neuman)結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu),其程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器, 每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址,獨(dú)立訪(fǎng)問(wèn)。系統(tǒng)中設(shè)置了1 組程序總線(xiàn)和3 組數(shù)據(jù)總線(xiàn)及4 組地址總線(xiàn), 從而使數(shù)據(jù)的吞吐率大大提高。設(shè)計(jì)了以DSP 為

101、信息采集處理器的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng).。</p><p>　　基于此, 本章設(shè)計(jì)了FIR 數(shù)字濾波器, 著重介紹FIR 濾波器設(shè)計(jì)及DSP 中FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)原理及方法。</p><p>　　4.2 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　數(shù)字濾波器原理一般具有如下差分方程:</p><p><b>　?。?.1）&

102、lt;/b></p><p>　　式中,x(n)為輸入序列,y(n)為輸出序列,ak 和bk 為濾波器系數(shù),N 是濾波器階數(shù)。當(dāng)所有的bk 均為零, 則有</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　(4.2)式是FIR 濾波器的差分方程,其一般形式為</p><p><b>　　

103、（5.3）</b></p><p>　　對(duì)(4.3)式進(jìn)行z 變換,整理后可得FIR 濾波器的傳遞函數(shù):</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法和頻率抽樣設(shè)計(jì)法, 其中窗函數(shù)法是基本而有效的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　

104、　結(jié) 論</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理是利用專(zhuān)用處理器或計(jì)算機(jī)，以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、變換、濾波、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們要求的信號(hào)形式。數(shù)字信號(hào)處理器是一種處理數(shù)字信號(hào)的專(zhuān)用微處理器，主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的數(shù)字處理算法。它在結(jié)構(gòu)上針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，并且增加了特殊的指令專(zhuān)門(mén)用于數(shù)字處理，因而處理速度更快，效率更高。</p>

105、<p>　　以DSP芯片為核心構(gòu)造的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，可集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)和高速實(shí)時(shí)處理為一體，能充分體現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)越性，能很好地滿(mǎn)足載人航天領(lǐng)域設(shè)備測(cè)量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。數(shù)字濾波器是語(yǔ)音、圖象處理、模式識(shí)別以及譜分析中的基本運(yùn)算的處理運(yùn)算。DSP 由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水結(jié)構(gòu)以及快速的片內(nèi)存儲(chǔ)器等資源, 其技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于噪聲及振動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。目前，DS

106、P芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向發(fā)展，各種各類(lèi)通用及專(zhuān)用的新型DSP芯片在不斷推出，應(yīng)用技術(shù)和開(kāi)發(fā)手段在不斷完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]TMS320C54xDSPRefereneeSetVolumel:CPUandPeripherals.TexasInstrumentIne,1999.</p>

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108、　　[4]張雄偉,陳亮,徐光輝.DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用(第三版).北京:電子工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[5]周琳/DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).北京:國(guó)防工業(yè)出版社，.2003.</p><p>　　[6]程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.</p><p>　　[7]張彩麗,楊帆等. 基于WebGIS 的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控技術(shù)及

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110、社,2004.</p><p>　　[11]曾義芳.DSP基礎(chǔ)知識(shí)及系列芯片.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[12]]瑞萍，崔濤，張芳娟.珊S32OC54xDSP原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[13]張雄偉，曹鐵勇.DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2000.</p&g

111、t;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師鄭華老師，他在畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)多學(xué)期中給與了我細(xì)心的幫助與指導(dǎo)，給了我一個(gè)鍛煉提高的機(jī)會(huì)和環(huán)境 。在這學(xué)期的學(xué)習(xí)中很多老師都給了我巨大的幫助，是他們讓我能夠完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　也感謝信麗萍老師，張薇老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也給予我極大的幫助。感謝你們，傳授