畢業(yè)設(shè)計---基于tms320f2812的頻譜分析儀設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　日期：2011年11月7日至2012年6月15日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成

2、果。對本研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明并表示了謝意。</p><p><b>　　論文作者簽名：</b></p><p>　　日期： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著計算機和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于數(shù)字信

3、號處理的頻譜分析已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域并且發(fā)揮著重要作用。但是在教學實踐過程中,由于頻譜分析儀價格昂貴,不能直觀地給學生展示信號的頻譜,從而使教學效果受到影響。 所以這個時候一個簡單的頻譜分析儀就顯得很是簡單實用，可以很直觀地觀察信號頻譜以及對信號的各項參數(shù)的觀測?？梢詾閿?shù)字信號處理的教學實踐帶來更多的幫助。</p><p>　　在本論文中采用TI的32位數(shù)字信號處理芯片TMS320F2812作為信號采集和處理的核心

4、，通過片上自帶的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)據(jù)采集。采集后的數(shù)據(jù)存儲在片內(nèi)存儲器中。數(shù)字處理部分主要是進行快速傅立葉變換的分析。再通過片內(nèi)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。</p><p>　　全文介紹了DSP原理， TI公司TMS320系列F2812芯片資源，以及TMS320的軟件集成開發(fā)環(huán)境(CCS)。對頻譜分析的實現(xiàn)作了細致的描述和分析．對數(shù)字信號處理中最經(jīng)典的應(yīng)用——快速傅立葉變換(FFT)運算，在定點DSP芯

5、片上的實現(xiàn)做了分析和研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：TMS320F2812；DSP；頻譜分析；FFT</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Nowadays, computer technique and micro electronic technique have developed rapidly.

6、 Spectrum analysis which is based on digital signal processing has been put into use in every field. Because of high cost of spectrum analyzer, it can not intuitively show frequency spectrum for students in practice of t

7、eaching. This may influence the teaching effect. At this time, a simple spectrum analyzer will be practical. It may intuitively observe signal frequency spectrum and parameters. It will better help</p><p>　　

8、Key words：TMS320F2812；DSP；spectrum analyzer；FFT</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1論文背景- 1 -</p><p>　　1.2 FFT簡介- 1 -</p><p&g

9、t;　　1.3 論文工作介紹- 1 -</p><p>　　第二章 DSP原理- 3 -</p><p>　　2.1 DSP簡介- 3 -</p><p>　　2.1.1 DSP應(yīng)用系統(tǒng)介紹- 3 -</p><p>　　2.2 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)- 5 -</p><p>　　2.2.1哈佛結(jié)構(gòu)-

10、5 -</p><p>　　2.2.3流水線- 5 -</p><p>　　2.2.3專用的硬件乘法器- 6 -</p><p>　　2.2.4特殊的DSP指令- 6 -</p><p>　　2.2.5快速的指令周期- 6 -</p><p>　　2.3 TMS320C2000概述- 6 -</p>

11、;<p>　　2.4 DSP芯片的選擇- 7 -</p><p>　　2．5 小結(jié)- 8 -</p><p>　　第三章. F2812板及其開發(fā)環(huán)境CCS- 9 -</p><p>　　3.1 F2812結(jié)構(gòu)- 9 -</p><p>　　3.1.1 F2812硬件結(jié)構(gòu)- 9 -</p><p&g

12、t;　　3.1.2 F2812功能模塊- 12 -</p><p>　　3.1.3 F2812系統(tǒng)配置- 13 -</p><p>　　3.1.4 中央處理單元（CPU）- 15 -</p><p>　　3.2 CCS概述以及配置- 17 -</p><p>　　3.2.1 CCS概述- 17 -</p><p&

13、gt;　　3.2.2 CCS的配置- 17 -</p><p>　　3.3軟件開發(fā)流程及代碼生成工具- 19 -</p><p>　　3.3.1軟件開發(fā)流程- 19 -</p><p>　　3.3.2代碼生成工具介紹- 20 -</p><p>　　3．4小結(jié)- 21 -</p><p>　　第四章 頻譜分析

14、原理及其DSP實現(xiàn)- 22 -</p><p>　　4.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊- 22 -</p><p>　　4.1.1 AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標- 23 -</p><p>　　4.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要特點- 23 -</p><p>　　4.1.3 自動轉(zhuǎn)換排序器的操作原理- 25 -</p><p&g

15、t;　　4.1.4 ADC時鐘的預(yù)定標- 26 -</p><p>　　4.1.5 A/D轉(zhuǎn)換F2812的實現(xiàn)- 27 -</p><p>　　4.2 抗混疊濾波模塊- 28 -</p><p>　　4.3 FFT變換模塊- 31 -</p><p>　　4.3.1 FFT基本原理- 31 -</p><p&g

16、t;　　4.3.2 FFT的定點DSP實現(xiàn)- 32 -</p><p>　　4.3.3FFT運行結(jié)果- 34 -</p><p>　　4.4 頻譜分析儀- 35 -</p><p>　　4.5小結(jié)- 36 -</p><p>　　結(jié)束語- 37 -</p><p><b>　　致謝- 38 -&l

17、t;/b></p><p>　　參考文獻- 39 -</p><p><b>　　附錄- 40 -</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1論文背景</b></p><p>　　隨著計算機和

18、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于數(shù)字信號處理的頻譜分析已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域并且發(fā)揮著重要作用。但是在教學實踐過程中,由于頻譜分析儀價格昂貴,不能直觀地給學生展示信號的頻譜,從而使教學效果受到影響。 所以這個時候一個簡單的頻譜分析儀就顯得很是簡單實用，可以很直觀地觀察信號頻譜以及對信號的各項參數(shù)的觀測。可以為數(shù)字信號處理的教學實踐帶來更多的幫助。</p><p>　　在本論文中，我們選用了TMS320F2812控制板，其快

19、速處理速度和能達到應(yīng)用精度需求是我們選擇使用的主要因素，另外F2812控制板上集成了多種外設(shè)可方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸也是我們選擇使用2812的原因。</p><p><b>　　1.2 FFT簡介</b></p><p>　　數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。</p

20、><p>　　近些年來，數(shù)字信號處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，特別是隨著微計算器和超大規(guī)模電路的飛躍發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)亦得到了更大的發(fā)展，并且廣泛地應(yīng)用到了國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，如雷達、聲納、通信、語音處理、圖象處理、地震信號處理、生物醫(yī)學電子學、數(shù)字音頻和視頻設(shè)備、電子鍘量儀器、噪聲控制、電力系統(tǒng)的諧波分析、振動分析和故障診斷等方面，取得了突出的成就。</p><p>　　傅立葉變換是一種將信

21、號從時域變換到頻域的變換形式．是聲學、語音、電信和信號處理等領(lǐng)域中一種重要的分析工具。離散傅立葉變換(DFT)是連續(xù)傅立葉變換(DFT)是連續(xù)傅立葉變換在離散系統(tǒng)中的表示形式。由于DFT的計算量很大，因此在很長一段時間內(nèi)其應(yīng)用受到很大的限制。直到1965年J．W．Cooty和J．W．Tukey等學者提出并完成了DFT的快速算法FFT(The Fast Fourier Transform)，使DFT的運輸大大簡化，運算時間縮短1～2個數(shù)量

22、級之多?？焖俑盗⑷~變換(FFT)技術(shù)是數(shù)字信號處理中的核心技術(shù)，它已廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理的各個領(lǐng)域。</p><p>　　1.3 論文工作介紹</p><p>　　本文中設(shè)計數(shù)據(jù)采集模塊用來采集各種傳感器的信號值、電壓模擬量等等，并對這些值進行FFT分析。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集模塊實質(zhì)上是一個實時采集與處理系統(tǒng)，除了完成數(shù)據(jù)采集外，還完成對數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)FFT分析等。</p&g

23、t;<p>　　對于數(shù)據(jù)采集模塊，必須選擇一個高速的中央處理器，具備實時事務(wù)處理能力和數(shù)據(jù)處理能力。能夠高速完成數(shù)字信號處理算法。本課題采用了TI公司DSP作為核心處理器件。TI公司的各種型號DSP專為實時信號而設(shè)計，在其各種型號的DSP中，TMS320F28x系列DSP將實時信號處理能力和控制器外設(shè)功能集于一身，為本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一個非常理想的解決方案?；谠撓到y(tǒng)對于速度，功耗，成本等方面的考慮，本此設(shè)計采用了TMS

24、320F28x系列中的TMS320F2812作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理器件。</p><p>　　TMS320F2812的指令執(zhí)行速度高達150MIPS，作為控制器應(yīng)用它具備良好的實時控制能力：它的供電電壓為3．3V，與單片機相比，具有更低的控制器功耗；它的指令系統(tǒng)提供了豐富的“乘累加”，“循環(huán)尋址”等指令，這使得實時信號處理中的濾波，頻譜分析，可以方便快速地實現(xiàn)。TMS320F2812集成了豐富的片內(nèi)存儲器和控制器

25、外設(shè)，它具備片上128KB的Flash存儲器。TMS320F2812采用兩級中斷結(jié)構(gòu)，具備強大的中斷處理能力，同時，它具備兩個事務(wù)管理模塊，能實時管理16個輸入通道的A／D轉(zhuǎn)換器，4個16通道定時器以及6個捕獲單元。</p><p>　　采用TMS320F2812作為本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心處理器件，充分利用DSP的片上資源?？梢詫崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)采集過程的高效管理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行FFT等運算，可以滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各種要求

26、。</p><p><b>　　論文結(jié)構(gòu)如下：</b></p><p>　　第二章：對DSP原理包括DSP系統(tǒng)、DSP的選擇、DSP的發(fā)展等作相關(guān)介紹。</p><p>　　第三章；對論文中使用的F2812板及其開發(fā)環(huán)境CCS作詳細說明。</p><p>　　第四章：闡述頻譜分析的原理及頻譜分析儀的實現(xiàn)方法，對信號輸入、

27、A/D轉(zhuǎn)換、</p><p>　　FFT變換的實現(xiàn)作詳細說明。</p><p>　　第二章 DSP原理 </p><p><b>　　2.1 DSP簡介</b></p><p>　　數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)是一個涉及許多學科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學科。20

28、世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展．在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。數(shù)字信號處理是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)和應(yīng)用等幾個方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在理

29、論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應(yīng)用又促進了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。</p><p>　　數(shù)字信號處理是以眾多學科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。一些新興的學科，如人工智能、模式識別、神

30、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號處理密不可分．可以說，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時又使自己成為一系列新興學科的理論基礎(chǔ)。</p><p>　　數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法一般有以下幾種：</p><p>　　1、在通用的計算機(如PC機)上用軟件(如C語言)實現(xiàn)；</p><p>　　2、在通用計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理機實現(xiàn)；</p>

31、<p>　　3、用通用的單片機(如MCS51、96系列等)實現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理，如數(shù)字控制等；</p><p>　　4、用通用的可編程DSP芯片實現(xiàn)．與單片機相比，DSP芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，可用于復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法；</p><p>　　5、用專用的DSP芯片實現(xiàn)。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，用通用DSP

32、芯片很難實現(xiàn)，例如專用于FFT、數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)等算法的DSP芯片，這種芯片將相應(yīng)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無需進行編程。</p><p>　　在上述幾種方法中，第1種方法的缺點是速度較慢，一般可用于DSP算法的模擬與仿真；第2種和第5種方法專用性強，應(yīng)用受到很大的限制，第2種方法也不便于系統(tǒng)的獨立運行；第3種方法只適用于實現(xiàn)簡單的DSP算法：只有第4種方法才使數(shù)字信號處理的應(yīng)用打開了新的局面。&l

33、t;/p><p>　　2.1.1 DSP應(yīng)用系統(tǒng)介紹</p><p>　　圖2-1所示為一個典型的DSP系統(tǒng)。圖中的輸入信號可以有各種各樣的形式，例如，它可以是麥克風輸出的語音信號或是電話線來的已調(diào)數(shù)據(jù)信號，也可以是編碼后在數(shù)字鏈路上傳輸或存儲在計算機中的攝像機圖像信號</p><p>　　輸入信號首先進行帶限濾波和抽樣，然后進行模數(shù)A／D(Analog to Dig

34、ital)變換將信號變換成數(shù)字比特流。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少必須是輸入帶限信號最高頻率的2倍。</p><p>　　DSP芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號，DSP芯片對輸入的數(shù)字信號進行某種形式的處理，如進行一系列的乘累加操作(MAC)。數(shù)字處理是DSP的關(guān)鍵，這與其他系統(tǒng)(如電話交換系統(tǒng))有很大的不同。在交換系統(tǒng)中．處理器的作用是進行路由選擇，它并不對輸入數(shù)據(jù)

35、進行修改。因此，雖然兩者都是實時系統(tǒng)，但兩者的實時約束條件卻有很大的不同。最后，經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)數(shù)模D/A(Digital to Analog )交換轉(zhuǎn)換為模擬樣值，之后再進行內(nèi)插和平滑濾波就可得到連續(xù)的模擬波形。</p><p>　　必須指出的是，上面給出的DSP系統(tǒng)模型是一個典型模型，但并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有模型中的所有部件。如DSP芯片輸出信號可直接通入某通信系統(tǒng)而不必經(jīng)過D/A和平滑濾波

36、；如語音識別系統(tǒng)在輸出端并不是連續(xù)的波形，兩是識別結(jié)果，如數(shù)字、文字等。有些輸入信號本身就是數(shù)字信號(如CD：Compact Disk)，因此就不必進行模數(shù)變換了。</p><p>　　數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點：</p><p>　　1、接口方便。DSP應(yīng)用系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，與這樣的系統(tǒng)接口以實現(xiàn)某種功能要比

37、模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多；</p><p>　　2、編程方便。DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設(shè)計人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級；</p><p>　　3、穩(wěn)定性好。DSP應(yīng)用系統(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>　　4、精度高。16位數(shù)字系統(tǒng)可以達到10級的精度；</p><

38、;p>　　5、可重復(fù)性好。模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于鍘試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)；</p><p>　　6、集成方便。DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。</p><p>　　當然，數(shù)字信號處理也存在一定的缺點。例如，對于簡單的信號處理任務(wù)，如與模擬交換線的電話接口，若采用DSP則使成本增加。DSP系統(tǒng)中的高速

39、時鐘可能帶來高頻干擾和電磁泄漏等問題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，DSP技術(shù)更新的速度快，對數(shù)學知識要求高，開發(fā)和調(diào)試工具還有待完善。</p><p>　　雖然DSP系統(tǒng)存在著一些缺點，但其突出的優(yōu)點已經(jīng)使之在通信、語音、圖像、雷達、生物醫(yī)學、工業(yè)控制，儀器儀表等許多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.2 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)</p><p&g

40、t;　　為了快速地實現(xiàn)數(shù)字信號處理運算，DSP芯片一般都采用特殊的軟硬件結(jié)構(gòu)。以TMS320系列為例介紹DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)。</p><p>　　TMS320系列DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)包括：(1)哈佛結(jié)構(gòu)；(2)流水線操作；(3)專用的硬件乘法器；(4)特殊的DSP指令；(5)快速的指令周期。這些特點使得TMS320系列DSP芯片可以實現(xiàn)快速的DSP運算，并使大部分運算(例如乘法)能夠在一個指令周期內(nèi)完成。由于T

41、MS320系列DSP芯片是軟件可編程器件，因此具有通用微處理器具有的方便靈活的特點。下而分別介紹這些特點是如何在TMS320系列DSP芯片中應(yīng)用并使得芯片的功能得加強的。</p><p><b>　　2.2.1哈佛結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　哈佛結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮·諾曼結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點是將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，目口程序存儲器

42、和數(shù)據(jù)存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。與兩個存儲器相對應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線兩條總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。而馮·諾曼結(jié)構(gòu)則是將指令、數(shù)據(jù)、地址存儲在同一存儲器中，統(tǒng)一編址，依靠指令計數(shù)器提供的地址來區(qū)分是指令、數(shù)據(jù)還是地址。取指令和取數(shù)據(jù)都訪問同一存儲器，數(shù)據(jù)吞吐率低。</p><p>　　在哈佛結(jié)構(gòu)中，由于程序和數(shù)據(jù)存儲器在兩個分開的空間中，因此取指

43、和執(zhí)行能完全重疊運行。為了進一步提高運行速度和靈活性，TMS320系列DSP芯片在基本哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作了改進，一是允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲器中，并被算術(shù)運算指令直接使用，增強了芯片的靈活性；二是指令存儲在高速緩沖器(Cache)中，當執(zhí)行此指令時，不需要再從存儲器中讀取指令，節(jié)約了1個指令周期的時間。如TMS320C30具有64個字的Cache。</p><p><b>　　2.2.3流水線</b

44、></p><p>　　與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時間。從而增強了處理器的處理能力。TMS320系列處理器的流水線深度從2～6級不等。第—代采用TMS320處理器采用2級流水線，第二代采用3級流水線，第三代采用4級流水線，而TMS320C54則采用6級流水線。采用流水線操作，處理器可以并行處理多條指令，每條指令處于流水線上的不同階段。</p><p>　　

45、在三級流水線操作中，取指、譯碼和執(zhí)行操作可以獨立地處理，這可使指令執(zhí)行能完全重疊。在每個指令周期內(nèi)，三個不同的指令處于激活狀態(tài)，每個指令處于不同的階段。例如．在第N個指令取指時，前一個指令即第N-1個指令正在譯碼。而第N-2個指令則正在執(zhí)行。一般來說，流水線對用戶是透明的。</p><p>　　2.2.3專用的硬件乘法器</p><p>　　在一般形式的FIR濾波器中，乘法是DSP的重要組

46、成部分。對每個濾波器抽頭，必須做一次乘法和一次加法。乘法速度越快，DSP處理器的性能就越高。在通用的微處理器中，乘法指令是由一系列加法來實現(xiàn)的，故需許多個指令周期來完成。相比而言，DSP芯片的特征就是有一個專用的硬件乘法器。在TMS320系列中，由于具有專用的硬件乘法器，乘法可在一個指令周期內(nèi)完成。從最早的TMS32010實現(xiàn)FIR的每個抽頭算法可以看出，濾波器每個抽頭需要一條乘法指令MPY：</p><p>　

47、　LT ；裝乘數(shù)到T寄存器</p><p>　　DMOV ；在存儲器中移動數(shù)據(jù)以實現(xiàn)延遲</p><p><b>　　MPY ：相乘</b></p><p>　　APAC ；將乘法結(jié)果加到ACC中</p><p>　　其他三條指令用來將乘數(shù)裝入到乘法器電路(LT)、移動數(shù)據(jù)(DMOV)以及將乘法結(jié)果(存在乘積寄存器P中)

48、加到ACC中(APAC)。因此，若采用256抽頭的FIR濾波器，這四條指令必須重復(fù)執(zhí)行256次，且256次乘法必須在一個抽樣間隔內(nèi)完成。在典型的通用微處理器中，每個抽頭需要30-40個指令周期，而TMS32010只需4條指令。如果采用特殊的DSP指令或采用TMS320C54x等新一代的DSP芯片，可進一步降低FIR抽頭的計算時間。</p><p>　　2.2.4特殊的DSP指令</p><p&

49、gt;　　DSP芯片的另一個特征是采用特殊的指令。例如DMOV就是一個特殊的DSP指令，它完成數(shù)據(jù)移位功能。在數(shù)字信號處理中，延遲操作非常重要，這個延遲就是由DMOV來實現(xiàn)。TMS32010中的另一個特殊指令是LTD，它在一個指令周期內(nèi)完成LT、DMOV和APAC三條指令。LTD和MPY指令可以將FIR濾波器抽頭計算從4條降為2條。在第二代處理器中，如TMS320C25，增加了2條更特殊的指令，即RPT和MACD指令，采用這2條特殊指令

50、，可以進一步將每個抽頭的運算時間從2條降為1條：</p><p>　　RPTK 255 ；重復(fù)執(zhí)行下條指令256次</p><p>　　MACD ：LT，DMOV，MPY及APAC</p><p>　　2.2.5快速的指令周期</p><p>　　哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計，可使DSP芯片

51、的指令周期在200ns以下。TMS320系列處理器的指令周期已經(jīng)從第一代的200ns降低至現(xiàn)在的20ns以下。快速的指令周期使得DSP芯片夠?qū)崟r實現(xiàn)許多DSP應(yīng)用。</p><p>　　2.3 TMS320C2000概述</p><p>　　TMS320C2000系列DSP是TI公司繼第_二代定點DSP處理器TMS320C2x和第三代定點DSPTMS320C5x之后出現(xiàn)的一種低價格、高性能

52、的定點DSP芯片。主要包括TMS320C20x、TMS320C24x兩個子系列。該產(chǎn)品的主要特點包括一下幾個方面。</p><p>　　1、運算速度：單周期指令執(zhí)行時間為50ms、35ns或25ns，即運算能力為20MIPS、28．5MIPS或40MIPS。</p><p>　　2、兼容性：TMS320C2000系列所有DSP芯片的源代碼完全兼容，同時TMS320C2000系列產(chǎn)品與1MS

53、320C5x系產(chǎn)品向上兼容，即C5x是C2000的超集，因此為TMS320C2000編寫的代碼升級后可在TMS320C5x上運行。</p><p>　　3、片內(nèi)存儲器：TMS320C2000內(nèi)部配置有數(shù)量不同的RAM和ROM存儲器，有的芯片還配有閃速存儲器Flash。LF240x片內(nèi)有高達32K字的Flash程序存儲器。利用閃速存儲器存儲程序，不僅能降低成本，減小體積，而且系統(tǒng)升級也比較方便。</p>

54、<p>　　4、片內(nèi)資源配置：TMS320C2000系列DSP芯片資源配置比較靈活。目前該系列已有10多種不同配置的芯片，它們都具有相同的CPU結(jié)構(gòu)和程序控制流程，所以源代碼是相同的。區(qū)別僅在于各自的片內(nèi)存儲器配置和片內(nèi)外設(shè)。</p><p>　　5、功耗：TMS320C2000采用5V或3．3V高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使控制器的功耗大大減小，從而提高了控制器的實時控制能力。</p>

55、<p>　　6、應(yīng)用：TMS320C2000系列DSP的體系結(jié)構(gòu)專為實時控制及實時信號處理而設(shè)計，所配置的片內(nèi)外設(shè)為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一個理想的解決方案。其中C24x系列中的通用定時器、脈寬調(diào)制PWM電路、捕捉器、光電編碼器接口、A／D轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、CAN控制器、看門狗等片內(nèi)外設(shè)為將DSP應(yīng)用于智能測控、電機控制、電力電子技術(shù)等領(lǐng)域提供了豐富的資源。</p><p>　　2.4 DSP芯片的選擇

56、</p><p>　　設(shè)計DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片才能進一步設(shè)計其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。總的來說，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。不同的DSP應(yīng)用系統(tǒng)由于應(yīng)用場合、應(yīng)用目的等不盡相同，對DSP芯片的選擇也是不同的。</p><p>　　1.DSP芯片的運算速度:</p><p>　　運算速度是DSP

57、芯片的一個最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時所需要考慮的一個主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來衡量?！?lt;/p><p>　　(1)指令周期：印執(zhí)行一條指令所需的時間，通常以ns(納秒)為單位。如TMS320VC5402-100在主頻為100MHz時的指令周期為1Ons．</p><p>　　(2)MAC時間：即一次乘法加上一次加法的時間。大部分DSP芯片可在一個指令

58、周期內(nèi)完成一次乘法和加法操作，如TMS320VC5402-100的MAC時問就是10ns。</p><p>　　(3)FFT執(zhí)行時間：即運行一個N點FFT程序所需的時間。由于FFT運算涉及的運算在數(shù)字信號處理中很有代表性，因此FFT運算時間常作為衡量DSP芯片運算能力的一個指標。</p><p>　　(4)MIPS：即每秒執(zhí)行百萬條指令。如TMS320VC5402-100的處理能力為100

59、MIPS，即每秒可執(zhí)行l(wèi)億條指令。</p><p>　　(5)MOPS：即每秒執(zhí)行百萬次操作。如TMS320VC40的運算能力為275MOPS。</p><p>　　(6)MFLOPS．"即每秒執(zhí)行百萬次浮點操作。如TMS320C31在主頻為40MHz時的處理能力為40 MFLOPS。</p><p>　　(7)BOPS：即每秒執(zhí)行十億次操作。如TMS32

60、0C80的處理能力為2 BOPS。</p><p>　　2.DSP芯片的價格</p><p>　　DSP芯片的價格也是選擇DSP芯片所需考慮的一個重要因素。如果采用價格昂貴的DSP芯片，即使性能再高，其應(yīng)用范圍也會受到一定的限制，尤其是民用產(chǎn)品。因此跟據(jù)實際系統(tǒng)的應(yīng)用情況，需確定一個價格適中的DSP芯片。當然，由于DSP芯片發(fā)展迅速，DSP芯片的價格往往下降較快，因此在開發(fā)階段選用某種價格

61、稍貴的DSP芯片，等到系統(tǒng)開發(fā)完畢，其價格可能經(jīng)下降一半甚至更多。</p><p>　　3.DSP芯片的硬件資源</p><p>　　不同的DSP芯片所提供的硬件資源是不相同的，如片內(nèi)RAM、ROM的數(shù)量，外部可擴展的程序和數(shù)據(jù)空間，總線接口，I／O接口等。即使是同一系列的DSP芯片(如11的TMS320C54x系列)，系列中不同DSP芯片也具有不同的內(nèi)部硬件資源，可以適應(yīng)不同的需要。&l

62、t;/p><p>　　4.DSP芯片的運算精度</p><p>　　TMS320系列大部分定點DSP芯片的字長為16位，但有的公司的定點芯片為24位，如Motorola公司的MC56001等。浮點芯片的字長一般為32位，累加器為40位。</p><p>　　5.DSP芯片的開發(fā)工具</p><p>　　在DSP系統(tǒng)的開發(fā)過程中，開發(fā)工具是必不可少

63、的。如果沒有開發(fā)工具的支持，想要開發(fā)一個復(fù)雜的DSP系統(tǒng)幾乎是不可能的。如果有功能強大的開發(fā)工具的支持，如C語言支持，則開發(fā)的時問就會大大縮短。所以，在選擇DSP芯片的同時必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括軟件和硬件的開發(fā)工具。</p><p>　　6.DSP芯片的功耗‘</p><p>　　在某些DSP應(yīng)用場合，功耗也是一個需要特別注意的問題。如便攜式的DSP設(shè)備、手持設(shè)備、野外應(yīng)用的D

64、SP設(shè)備等都對功耗有特殊的要求。目前，3．3V供電的低功耗高速DSP芯片己大量使用。</p><p><b>　　2．5 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了DSP原理，介紹的內(nèi)容包括DSP系統(tǒng)設(shè)計。DSP選擇，DSP的發(fā)展歷程和應(yīng)用，對DSP的哈佛結(jié)構(gòu)做了詳細敘述。對TMS3202000系列作了引入性介紹，為下面介紹F2812的資源及實際應(yīng)用做準備。&

65、lt;/p><p>　　第三章. F2812板及其開發(fā)環(huán)境CCS</p><p>　　3.1 F2812結(jié)構(gòu)</p><p>　　TMS320F2812是TI公司的一款用于控制的高性能，多功能，高性價比的32位定點DSP芯片。該芯片兼容TMS320F2407指令系統(tǒng)，最高可在150MHz主頻下工作，并帶有18K*16位0等待周期片上ARAM和128K*16位片上FLAS

66、H（存取時間36ns） </p><p>　　TMS320F2812采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有密碼保護機制，可進行雙16*16位乘加和32*32位乘加操作，因而可兼顧控制和快速運算的雙重功能。</p><p>　　TMS320F2812的片上外設(shè)主要包括2*8路12位ADC（最快80ns轉(zhuǎn)換時間）、2路SCI、1路SPI、1路McBSP、1路額CAN等，并帶有兩個事件管理模塊（EVA、EVB）

67、，分別包括6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位定時器（或TxPWM/TxCMP）。另外，該器件還有3獨立的32位CPU定時器，以及多達56個獨立編程的GPIO引腳，可外擴大于1M*16位程序和數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　3.1.1 F2812硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　TMS320F2812高速的運算能力、強大的實時處理能力和高度集成化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得它在控制領(lǐng)域

68、內(nèi)得到了人們的青睞，F(xiàn)28X系列芯片的主要性能如下：</p><p>　　高性能靜態(tài)CMOS（Stctic CMOS0）技術(shù)：</p><p>　　150MHz（時鐘周期為6.67ns）</p><p>　　低功耗（核心電壓為1.8V，I/O口電壓為3.3V）；</p><p>　　Flash編程電壓為3.3V。</p><

69、;p>　　JTAG邊界掃描（Boundary Scan）支持</p><p>　　高性能的32位中央處理器</p><p>　　哈佛總線結(jié)構(gòu)（Harvard Bus Architecture）；</p><p>　　16位*16位和32位*32位乘且累加操作；</p><p><b>　　強大的操作能力；</b>&

70、lt;/p><p>　　迅速的中斷響應(yīng)和處理；</p><p>　　統(tǒng)一的寄存器編程模式；</p><p>　　可達4兆字的數(shù)據(jù)地址；</p><p>　　可達4兆字的線性程序地址；</p><p>　　代碼高效（用C/C++或匯編語言）；</p><p>　　與TMS320F24X/LF240x處

71、理器的源代碼兼容；</p><p><b>　　片內(nèi)寄存器</b></p><p>　　8K*16位的Flash存儲器；</p><p>　　1K*16位的OTP型只讀存儲器；</p><p>　　L0和L1：兩塊4K*16位的單口隨即存儲器（SARAM）；</p><p>　　H0：一塊8K*1

72、6位的單口隨機存儲器；</p><p>　　M0和M1：兩塊1K*16位的單口隨機存儲器。</p><p>　?。?） 4K*16位的根只讀存儲器（Boot ROM）</p><p>　　帶有軟件的Boot模式；</p><p><b>　　標準的數(shù)學表。</b></p><p>　?。?） 外部

73、寄存器接口</p><p>　　有多達1MB的存儲器可編程等待狀態(tài)數(shù)；</p><p>　　可編程讀/寫選通計數(shù)器（Strobe Timing）；</p><p><b>　　三個獨立的片選端。</b></p><p><b>　　時鐘與系統(tǒng)控制</b></p><p>　　

74、支持動態(tài)的改變鎖相環(huán)的頻率；</p><p><b>　　片內(nèi)震蕩器；</b></p><p><b>　　看門狗定時器模塊。</b></p><p><b>　　三個外部中斷</b></p><p>　　外部中斷擴展（PIE）模塊</p><p>　　

75、可支持96個外部中斷；</p><p>　　當前僅使用了45個外部中斷。</p><p>　　128位的密鑰（Security Key/Lock）</p><p>　　保護Flash/OTP和L0/L1 SARAM；</p><p>　　防止ROM中的程序被盜。</p><p>　　3個32位的CPU定時器</p

76、><p>　　電動機控制外圍設(shè)備 </p><p>　　兩個事件管理器（EVA、EVB）；</p><p>　　與F240兼容的器件。</p><p><b>　　串口外圍設(shè)備</b></p><p>　　串行外圍接口（SPI）；</p><p>　　兩個串行通信接口（SCIs

77、），標準的UART；</p><p>　　改進的局域網(wǎng)絡(luò)（eCAN）</p><p>　　多通道緩沖串行接口（McBSP）和串行外圍接口模式。</p><p>　　12位ADC，16通道</p><p>　　2*8通道的輸入多路選擇器；</p><p><b>　　兩個采樣保持器；</b><

78、/p><p>　　單個的轉(zhuǎn)換時間：200ns；</p><p>　　單路轉(zhuǎn)換時間：60ns。</p><p>　　最多有56個獨立的可編程，多用途通用輸入/輸出（GPIO）引腳</p><p><b>　　高級的仿真特性</b></p><p>　　分析和設(shè)置斷點的功能；</p><

79、;p><b>　　實時的硬件調(diào)試。</b></p><p><b>　　開發(fā)工具</b></p><p>　　ANSI C/C++編譯器/匯編程序/連接器；</p><p>　　支持TMS320F24X/24x的指令；</p><p>　　代碼編輯集成環(huán)境DSP/BIOS；</p>

80、<p>　　JTAG掃描控制器（TI）；</p><p><b>　　硬件評估版。</b></p><p>　　低功耗模式和節(jié)能模式</p><p>　　支持空閑模式、等待模式、掛起模式；</p><p><b>　　停止單個外圍的時鐘</b></p><p>

81、　　圖3-1 F2812功能框圖</p><p><b>　　封裝方式</b></p><p>　　帶外部存儲器存儲器借口的；</p><p>　　179引腳的球形觸點BGA封裝</p><p>　　帶外部存儲器借口的176引腳低剖面四芯線扁平LQEP封裝</p><p><b>　

82、　溫度選擇</b></p><p>　　A：-40℃~+85℃</p><p>　　S：-40℃~+125℃</p><p>　　3.1.2 F2812功能模塊</p><p>　　下面主要介紹F2812DSP集成的主要功能模塊。</p><p><b>　　FLSASH內(nèi)存</b>&

83、lt;/p><p>　　用戶可以通過內(nèi)部Flash存儲器固化應(yīng)用軟件以及產(chǎn)品的升級換代。F2812的內(nèi)部Flash存儲器大小為128KB，提供分區(qū)（sector）的Flash內(nèi)存，允許改寫每個分區(qū)，但不清除整個Flash內(nèi)存；內(nèi)部還包括用來保護用戶程序的密碼保護程序代碼。</p><p>　　事件管理器（Event Manager）</p><p>　?。?）可編程死區(qū)

84、設(shè)置。</p><p>　?。?）定時器/比較器模塊減少了CPU完成事件定時、采樣循環(huán)以及PWM生成等任務(wù)的開銷。</p><p>　?。?）PDP中斷為系統(tǒng)提供無條件保護。</p><p>　?。?）捕捉單元和正交編碼電路能夠同時檢測元件的直接接口</p><p>　　模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D Converter）</p>&

85、lt;p>　　（1）12位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，16個模擬輸入通道。</p><p>　?。?）最快轉(zhuǎn)換時間為60ns。</p><p>　?。?）外部模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換以及事件（EV）觸發(fā)的模數(shù)轉(zhuǎn)換不需要占用額外CPU時間</p><p>　?。?）具有雙緩沖的結(jié)果寄存器，減少中斷到去的轉(zhuǎn)換結(jié)果所需要的時間。</p><p>　　（5）轉(zhuǎn)換排

86、序器可以增加通道數(shù)目，不需要CPU的參與</p><p><b>　　CAN模塊</b></p><p>　?。?）0~8位可編程數(shù)據(jù)長度，帶有32個信箱。</p><p>　?。?）完整的CAN控制器，符合CAN2.0規(guī)范。</p><p>　?。?）發(fā)送、接收標準幀（11位標識符）以及擴展幀（29位標識符）。<

87、/p><p>　?。?）提供接收信箱、發(fā)送信箱以及可配置的發(fā)送/接收信箱（信箱0/1）。</p><p>　?。?）提供低耗電模式，定時郵遞功能。</p><p>　?。?）數(shù)字回路自測試模式。</p><p>　　（7）可編程通信速率和中斷控制。</p><p>　　串行通信接口（SCI-UART）</p>

88、<p>　　（1）具有16層的接收及發(fā)送緩沖器。</p><p>　?。?）異步通信格式（NRZ）。</p><p>　　（3）可編程波特率，可編程停止位長度1或2位。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)長度1~8位可編程。</p><p>　?。?）錯誤檢測：極性錯誤、過載錯誤、幀錯誤、中止錯誤等。</p><p

89、>　　（6）兩種喚醒模式：線空閑呼喚以及地址位呼喚。</p><p>　　（7）半雙工或全雙工操作。</p><p>　　（8）獨立的接收/發(fā)送中斷使能位</p><p>　　串行外圍接口（SPI）</p><p>　?。?）1~16位可編程數(shù)據(jù)長度。</p><p>　?。?）主/從操作模式。</p>

90、;<p>　?。?）同步的發(fā)送/接收幀。</p><p>　?。?）SPI時鐘極性控制。</p><p>　?。?）支持多處理器通信</p><p>　　多信道緩沖串行接口（McBSP）</p><p>　　（1）獨立的發(fā)送時鐘，全雙工通信。</p><p>　?。?）雙緩沖發(fā)送，三緩沖發(fā)送，允許連續(xù)的數(shù)

91、據(jù)流。</p><p>　?。?）支持128個通道的發(fā)送及接收。</p><p>　?。?）多通道選擇模式使能每個通道的塊傳輸</p><p>　　3.1.3 F2812系統(tǒng)配置</p><p>　　下面通過對TMS320F2812的時鐘，存儲空間和中斷介紹DSP的基本系統(tǒng)配置。</p><p>　　1.TMS320F

92、2812時鐘</p><p>　　TMS320F2812的片上外設(shè)按輸入時鐘可分為如下四個組：</p><p>　　低速組：有SCI、SPI、MCBSP，可由LOSPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù)；</p><p>　　高速組：包括EVA/B、ADC，可由HISPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù)；</p><p>　　OSCCLK組：主要是看門狗電路，由WDC

93、R寄存器設(shè)置分頻系數(shù)；</p><p>　　SYSOUTCLK組：包括CPU定時器和eCAN總線，可由PLLCCR寄存器動態(tài)地修改。</p><p>　　為了使系統(tǒng)有較快的工作速度，除了定時器和SCI等少數(shù)需要低俗時鐘的地方，其他外設(shè)均可以再150MHz時鐘下工作。</p><p><b>　　2.存儲空間</b></p><

94、;p>　　TMS320F2812的內(nèi)部存儲空間映射圖如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的內(nèi)部存儲空間映射圖</p><p>　　TMS320F2812為哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)的DSP，即在一個時鐘周期內(nèi)可同時進行一次取指令、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的操作。TMS320F2812的內(nèi)部存儲空間在邏輯上有低64K位程序空間和高64位數(shù)據(jù)空間，但物理上已將程序空

95、間和數(shù)據(jù)空間統(tǒng)一為一個總大小為128K位的存儲空間，各總線按優(yōu)先級由高到低的順序為：數(shù)據(jù)寫、程序?qū)?、?shù)據(jù)讀、程序讀。</p><p>　　為了盡可能提高器件的工作 速度，在對Flash寄存器使其在較高速度下工作的同時可將時間要求比較嚴格的程序、變量各堆?？臻g搬移到H0、L0、L1、M0、M1空間來運行。</p><p><b>　　3.中斷</b></p>

96、<p>　　TMS320F28X系列DSP芯片上都有非常豐富的外設(shè)，每個片上外設(shè)均可產(chǎn)生中斷請求。</p><p>　　中斷由兩級組成，其中一級是PLE中斷，另一級是CPU中斷。CPU中斷有32個中斷源，包括RESET、NMI、EMUINT、ILLEGAL、12個用戶自定義的軟件中斷USER1~USER12和16個可屏蔽中斷（INT1~INT14、RTOSINT和DLOGINT）。所有軟件中斷均屬于

97、非屏蔽中斷。由于CPU沒有足夠的中斷源來管理所有的片上外設(shè)中斷請求，所以在TMS320F28x系列DSP中設(shè)置了一個外設(shè)中斷擴展控制器（PIE）來管理片上外設(shè)和外部引腳引起的中斷請求。</p><p>　　PIE中斷共有96個，被分為12個組，每組內(nèi)有8個片上外設(shè)中斷請求，96個片上外設(shè)中斷請求信號可記為INTx.y（x=1,2……12，y=1,2……8）。每個組輸出一個中斷請求信號給CPU即PIE的輸出INTx

98、（x=1,2……12）對應(yīng)CPU中斷輸入的INT1~INT12。TMS320F28x系列DSP的96個 可能的PIE中斷源中有45個被TMS320F2812使用，其余的被保留作以后的DSP器件使用。</p><p>　　3.1.4 中央處理單元（CPU）</p><p>　　F2812處理器采用C/C++編寫的軟件，效率很高，可以應(yīng)用高級語言編寫系統(tǒng)程序，也能夠采用C/C++開發(fā)高效的數(shù)學

99、算法。數(shù)字信號處理器在完成數(shù)學算法和系統(tǒng)控制等任務(wù)是都具有相當高的性能，這樣可以避免用戶在一個系統(tǒng)中需要多個處理器的麻煩。</p><p>　　F2812處理器內(nèi)核包括一個32*32位的乘法累加（MAC）單元，能夠完成64位的數(shù)據(jù)處理，從而使該處理器能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的處理任務(wù)。快速的中斷響應(yīng)能夠使F2812保護關(guān)鍵的寄存器變快速的響應(yīng)外部異步事件。F2812有8級帶有流水線存儲器訪問流水線的保護機制，使F2812

100、高速運行時不需要大容量的快速存儲器。專門的分支跳轉(zhuǎn)引薦減少了條件指令的反應(yīng)時間，條件存儲操作更進一步提高了F2812的性能。</p><p><b>　　F2812 內(nèi)核</b></p><p>　　F2812內(nèi)核主要包括中央處理單元（CPU）、測試單元、存儲器以及外設(shè)的接口單元4個部分，如圖3-3所示。</p><p>　　CPU單元完成數(shù)據(jù)

101、/程序存儲器的訪問地址的產(chǎn)生。譯碼和執(zhí)行指令，算數(shù)、邏輯和移位操作，控制CPU寄存器以及數(shù)據(jù)/程序存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌y試邏輯單元主要是用來檢測、控制DSP的每個部分及其運行狀態(tài)，方便進行調(diào)試。接口信號單元完全能夠是存儲器、外設(shè)、時鐘、CPU以及調(diào)試單元的信號傳遞通道。</p><p><b>　　乘法器模塊</b></p><p><b>　　乘法

102、部分包括：</b></p><p>　　（1）32位的臨時寄存器（TREG），他含有一個乘數(shù)；</p><p>　　乘法器，他把臨時寄存器的值與來自于數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的被乘數(shù)相乘；</p><p>　　64位的乘積寄存器（PREG），它接收收相乘運算的結(jié)果；</p><p>　　乘積移位器，使乘積寄存器的值在送到中央算數(shù)邏輯

103、單元或數(shù)據(jù)存儲器前進行移位定標。</p><p>　　圖3-3 CPU內(nèi)部功能框圖</p><p>　　DSP乘法器可以在一個周期內(nèi)完成32*32位的2的補碼的乘法運算，乘積為64位。如圖3-4所示。</p><p>　　乘法器接收以下兩個32位的輸入：</p><p>　　輸入（乘數(shù)）總是來自臨時寄存器TREG，在乘法之前把數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)總線的

104、值加載到臨時寄存器；</p><p>　　輸入（被乘數(shù)） 來自數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器。</p><p>　　乘積移位器可四種形式的移位，由狀態(tài)寄存器STI中的乘積移位模式位（PM）確定，乘積移位器可把乘積結(jié)果送到中央算數(shù)邏輯單元或者經(jīng)指令SPH（SPL）將乘積移位器的高位字（低位字）送到數(shù)據(jù)存儲器。</p><p><b>　　中央邏輯模塊</b&g

105、t;</p><p>　　32位中央算數(shù)邏輯模塊（ALU）完成2的補碼的算數(shù)和布爾運算。</p><p>　　中央算數(shù)邏輯部分的主要組成如下：</p><p>　　中央算數(shù)邏輯單元（CALU）。實現(xiàn)大動態(tài)范圍內(nèi)的算數(shù)和邏輯運算。</p><p>　　1、32位累加器（ACC）。接收來自CALU的輸出，并且可以根據(jù)進位位（C）的值來實現(xiàn)移位。&

106、lt;/p><p>　　2、輸出位移器。將累加器的高位字和低位字在送入數(shù)據(jù)存儲器之前進行移位。</p><p>　　中央算數(shù)邏輯單元有兩個輸入：</p><p>　　1、輸入總是來自累加器（所有的加減法指令都隱含累加器作為一個操作數(shù)）。</p><p>　　2、輸入來自輸入移位器的輸出或者乘積移位器的輸出。</p><p>

107、;　　3.2 CCS概述以及配置</p><p>　　3.2.1 CCS概述</p><p>　　CCS(Code Composer Studio)是11推出的用于開發(fā)其DSP芯片的集成開發(fā)環(huán)境。它采用Windows風格界面，集編輯、編譯、鏈接、軟件仿真、硬件調(diào)試及實時跟蹤等功能于一體，極大地方便了DSP程序的設(shè)計與開發(fā)。CCS支持如圖所示3-4的開發(fā)周期的所有階段。</p>

108、<p>　　CCS包括如下各部分：</p><p>　　·CCS代碼生成工具</p><p>　　·CCS集成開發(fā)環(huán)境(IDE)</p><p>　　·DSP／B10S插件程序和API</p><p>　　·RTDX插件、主機接口和API</p><p>　　3.2.

109、2 CCS的配置</p><p>　　CCS Setup步驟，在設(shè)計中采用的F2812芯片以及CCS2．0開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　(1)雙擊TDS510USB．A用戶光盤上的Setup．exe，按照提示安裝TDS510USB-A仿真工具支持軟件。</p><p>　　(2)點擊桌面圖標“Setup CCS3.3”，啟動CCS Setup程序。</p&g

110、t;<p>　　(3)出現(xiàn)“Import Configuration”窗口，點擊clear，然后關(guān)閉。(若以前沒有進行過配置，可直接關(guān)閉)。</p><p>　　(4)雙擊中間列的“F28xxXDS510 Emulator”，彈出“Board Properties”，點擊“Auto-generate board file”選擇下拉框“Auto—generate board file with ext

111、ra configuration”。點擊下面‘'Browse”按鈕，在我的CCS目錄下找到“Wtusb5102．efg”，進行“打開”配置。</p><p>　　(5)點擊“next’進入端口號設(shè)置，I/O Port設(shè)置為0x240。</p><p>　　(6)點擊“next'’，由于我的目標板為一片F(xiàn)2812，所以按“Add Single'’添加TMS320C28

112、xx。</p><p>　　(7)點擊“next”，進行g(shù)el文件選擇，選擇“F2812．gel”，按“Finish”按鈕完成設(shè)置。</p><p>　　配置成功后，出現(xiàn)界面如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 CCS配置完成圖</p><p>　　仿真復(fù)位程序執(zhí)行的功能有：</p><p>　　·

113、檢查仿真器硬件的I／O地址正確與否；</p><p>　　·確認沒有調(diào)試器工作于多處理器模式；</p><p>　　·復(fù)位測試總線控制器；</p><p>　　·檢查目標電壓檢測引腳是否上電；</p><p>　　·置仿真器于測試邏輯復(fù)位狀態(tài)；</p><p>　　·檢

114、查仿真器是否處于TLR狀態(tài)，如果不是，將會給出出錯信息。</p><p>　　3.3軟件開發(fā)流程及代碼生成工具</p><p>　　3.3.1軟件開發(fā)流程</p><p>　　代碼生成工具奠定了CCS所提供的開發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)。</p><p>　　圖3-6是一個典型的軟件開發(fā)流程圖。圖中框內(nèi)部分表示通常的C語言開發(fā)途徑，其它部分是為了強化開發(fā)過

115、程而設(shè)置的附加功能。</p><p>　　如果源程序為C，C++語言，需調(diào)用DSP的C編譯器將其編譯成匯編語言后，送DSP的匯編器進行匯編。對于用匯編語言編寫的程序則直接送給匯編器進行匯編，匯編后產(chǎn)生COFF(公共目標文件格式)格式的目標文件，再用鏈接器進行鏈接，生成在DSP上可執(zhí)行的COFF格式的目標代碼，并利用調(diào)試工具對可執(zhí)行的目標代碼在基于PC的TMS320系統(tǒng)仿真器(XDS)上進行調(diào)試，以保證應(yīng)用軟件的正