[管理学]DSP实验报告王晖.doc

实 验 报 告实验课程：TMS320X281XDSP原理及C程序开发 学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 2009年 12 月 10 日目 录一、 实验一CCS应用及DSPC程序设计3二、 实验二DSP定时器及GPIO应用试验7三、实验三DSP模数（AD）转换实验10四实验四DSP数模（DA）转换实验14五实验五PWM输出及电机控制实验16六、实验六DSP串行通信实验27 南昌大学实验报告学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2009.9.23实验成绩： 实验一 CCS应用及DSP C程序设计一实验目的1掌握Code Composer Studio 2.21 的安装和配置步骤过程。2了解DSP 开发系统和计算机与目标系统的连接方法。3. 学习创建工程和管理工程的方法。4. 了解基本的编译和调试功能。5. 学习使用观察窗口。二实验设备PC 兼容机一台、ICETEK-VC5509-S60(6.1)实验箱一台、USB 连接电缆一条三实验原理1.开发TMS320C55xx 应用系统一般需要以下几个调试工具来完成：a.软件集成开发环境(Code Composer Studio 2.21)：完成系统的软件开发，进行软件和硬件仿真调试。它也是硬件调试的辅助手段。b.开发系统(ICETEK 5100-USB 或ICETEK 5100-PP)：实现硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的状态和数据。c.评估模块(ICETEK VC5509-A 或ICETEK VC5509-C 等)：提供软件运行和调试的平台和用户系统开发的参照。2.Code Composer Studio 2.21 主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C 语言程序编译连接生成COFF (公共目标文件)格式的可执行文件，并能将程序下载到目标DSP 上运行调试。3.用户系统的软件部分可以由CCS 建立的工程文件进行管理，工程一般包含以下几种文件：源程序文件：C 语言或汇编语言文件(*.C 或*.ASM)头文件(*.H)命令文件(*.CMD)库文件(*.LIB,*.OBJ)四实验步骤1实验准备连接实验设备：关闭实验箱上扩展模块和信号源电源开关。2设置Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator)方式下运行3启动Code Composer Studio 2.214创建工程： 创建新的工程文件： 在工程文件中添加程序文件：选择菜单“Project”的“Add Files to Project”项；在“Add Files to Project”对话框中 编译链接工程：选择菜单“Project”的“Rebuild All”项，或单击工具条中的按钮；注意编译过程中CCS 主窗口下部的“Build”提示窗中显示编译信息，最后将给出错误和警告的统计数。5编辑修改工程中的文件： 查看工程文件：展开CCS 主窗口左侧工程管理窗中的工程各分支，可以看到“volume.pjt”工程中包含“volume.h”、“rts55.lib”、“volume.c”和“volume.cmd”文件，其中第一个“volume.h”为程序在编译时根据程序中的“include”语句自动加入的。 查看源文件：双击工程管理窗中的“volume.c”文件，可以查看程序内容。 编辑修改源文件及编译程序：打开“volume.c”，找到“main()”主函数，将语句“input=inp_buffer;”最后的分号去掉，这样程序中就出现了一个语法错误；重新编译连接工程，可以发现编译信息窗口出现发现错 修改工程文件的设置6基本调试功能： 下载程序： 执行FileLoad Program 设置软件调试断点：在项目浏览窗口中，双击volume.c 激活这个文件，移动光标到main()行上，单击鼠标右键选择Toggle Breakpoint 或按F9 设置断点(另外，双击此行左边的灰色控制条也可以设置或删除断点标记)。 利用断点调试程序：选择DebugRun 或按F5 运行程序，程序会自动停在main()函数上。7使用观察窗口： 执行ViewWatch Window 打开观察窗口。 在volume.c 中，用鼠标双击一个变量(比如num)，再单击鼠标右键，选择“Quick Watch”，CCS 将打开Quick Watch 窗口并显示选中的变量。 在volume.c 中，选中变量num，单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”，CCS 将把变量添加到观察窗口并显示选中的变量值。8文件输入/输出：Probe 断点可以设置在程序的任何位置，当程序运行到Probe断点时，与Probe 断点相关的事件将会被触发，当事件结束后，程序会继续执行。在这一节里，Probe 断点触发的事件是：将PC 机存储的数据文件中的一段数据加载到DSP 的缓冲区中。9图形功能简介：（1）在弹出的图形窗口中单击鼠标右键，选择“Clear Display”。（2）按F12 运行程序。观察Input 窗口的内容。10.编写一个以C语言为基础的DSP程序11退出CCS。五、试验程序#include "stdio.h"#include "volume.h"int inp_bufferBUFSIZE; int out_bufferBUFSIZE;int *input;int *output;int volume = 2;struct PARMS str = 2934,9432,213,9432,&str;int read_signals(int *input);int write_buffer(int *input,int *output,int count);int output_signals(int *output);main() int num = BUFSIZE;int i;i=0;input=inp_buffer;output=out_buffer; while ( TRUE ) read_signals(input);write_buffer(input, output, num);output_signals(output);i+; printf("Number: %dn",i);int read_signals(int *input)return(TRUE);int write_buffer(int *input,int *output,int count)int i;for ( i=0;i<count;i+ )outputi=inputi*volume;return(TRUE);int output_signals(int *output)return(TRUE);六、实验结果通过对工程文件“volume”的编译、执行后得到结果的图形显示如下： 南昌大学实验报告学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2009.9.23实验成绩： 实验二 DSP定时器及GPIO应用实验一实验目的1通过实验熟悉VC5509A 的定时器；2掌握VC5509A 定时器的控制方法；3掌握VC5509A 的中断结构和对中断的处理流程；4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。二实验设备计算机，ICETEK-VC5509AE-S60 实验箱（或ICETEK 仿真器+ICETEKVC5509-AE 系统板+相关连线及电源）。三实验原理1通用定时器介绍及其控制方法* PSCR 寄存器说明:15 10 9 6 5 4 3 0Reserved PSC Reserved TDDRPSC: 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2中断响应过程外设事件要引起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。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。4实验程序流程图：5实验程序分析：四实验步骤1实验准备2设置Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator)方式下运行3启动Code Composer Studio 2.214打开工程文件：打开菜单“ Project ” 的“ Open ” 项。5编译、下载程序6运行程序，观察结果7改变TIMER_init()函数里*prd0 = 0x0ffff 为 “=0x0fff ”;重复步骤5，6 观察实验现象8退出CCS五、实验程序#include "DSP281x_Device.h" / DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File/ Prototype statements for functions found within this file.interrupt void cpu_timer0_isr(void);#define LEDS *(int *)0xc0000#define CTRGR *(int *)0x108000#define CTRLCDCMDR *(int *)0x108001#define CTRKEY *(int *)0x108001#define CTRLCDCR *(int *)0x108002#define CTRCLKEY *(int *)0x108002#define CTRLCDLCR *(int *)0x108003#define CTRLCDRCR *(int *)0x108004#define CTRLA *(int *)0x108005#define CTRLR *(int *)0x108007int i=0,nCount;unsigned int uLBD;void main(void) unsigned int uPort8000; InitSysCtrl();/初始化cpu DINT;/关中断 InitPieCtrl();/初始化pie寄存器 IER = 0x0000;/禁止所有的中断 IFR = 0x0000;InitPieVectTable();/初始化pie中断向量表EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected registersPieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr;/指定中断服务子程序EDIS; / This is needed to disable write to EALLOW protected registersCpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs;/ Initialize timer period to maximum:CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xffff;/ Initialize pre-scale counter to divide by 1 (SYSCLKOUT):CpuTimer0Regs.TPR.all = 0;CpuTimer0Regs.TIM.all = 0;CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0;/ Make sure timer is stopped:CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.SOFT = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.FREE = 1;/ Reload all counter register with period value:CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIE = 1;/ Reset interrupt counters:CpuTimer0.InterruptCount = 0; StartCpuTimer0();/启动定时器0/ Enable CPU INT1 which is connected to CPU-Timer 0: IER |= M_INT1;/ Enable TINT0 in the PIE: Group 1 interrupt 7 PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;/ Enable global Interrupts and higher priority real-time debug events: EINT; / Enable Global interrupt INTM ERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGM CTRGR=0;/ 初始化ICETEK-CTR CTRGR=0x80; CTRGR=0; CTRLR=0;/ 关闭东西方向的交通灯 CTRLR=0x40;/ 关闭南北方向的交通灯 uPort8000=CTRCLKEY; while ( 1 ) interrupt void cpu_timer0_isr(void) int j,k; /CpuTimer0.InterruptCount+;/ Acknowledge this interrupt to receive more interrupts from group 1 PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TIF = 1; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1; if ( nCount=0 ) LEDS=uLBD;uLBD+; uLBD%=16; nCount+; nCount%=194;六、实验结果1.灯在定时器的定时中断中按照设计定时闪烁。2.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.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。 南昌大学实验报告学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期：2009.9.23 实验成绩： 实验三 DSP模数（AD)转换实验一实验目的1通过实验熟悉F2812A 的定时器。2掌握F2812A 片内AD 的控制方法。二实验设备计算机，ICETEK-F2812-EDU 实验箱（或ICETEK 仿真器+ICETEKF2812-AE 系统板+相关连线及电源）。三实验原理1TMS320F2812A 芯片自带模数转换模块特性 12 位模数转换模块ADC，快速转换时间运行在25mhz，16 个模拟输入通道（AIN0AIN15）。-内置双采样-保持器-采样幅度：0-3v，2.模数模块介绍ADC 模块有16 个通道，可配置为两个独立的8 通道模块以方便为事件管理器A 和B服务。两个独立的8 通道模块可以级连组成16 通道模块。虽然有多个输入通道和两个序列器，但在ADC 内部只有一个转换器，同一时刻只有1 路ad 进行转换数据。3模数转换的程序控制模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在CPU 忙于其他工作时可以少占用处理时间。设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。4实验程序流程图四实验步骤1实验准备(1)连接实验设备(2)准备信号源进行AD 输入。取出 2 根实验箱附带的信号线(如右图，两端均为双声道语音插头)。用 1 根信号线连接实验箱左侧信号源的波形输出A 端口和“A/D 输入”模块的“ADCIN0”插座注意插头要插牢、到底。这样，信号源波形输出A 的输出波形即可送到ICETEKF2812-AE 板的AD 输入通道0。用 1 根信号线连接实验箱左侧信号源的波形输出B 端口和“A/D 输入”模块的“ADCIN1”插座注意插头要插牢、到底。这样，信号源波形输出B 的输出波形即可送到ICETEKF2812-AE 板的AD 输入通道1。2设置Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真（Emulator）方式下运行3启动Code Composer Studio 2.214打开工程文件工程目录：C:ICETEKF2812AES60F2812AES60DSP281x_examplesLab0305-ADADC.pjt。5编译、下载程序。6打开观察窗口7. 设置信号源由于模数输入信号未经任何转换就进入 DSP，所以必须保证输入的模拟信号的幅度在0-3V 之间。必须用示波器检测信号范围，保证最小值0V 最大值3 V，否则容易损坏DSP 芯片的模数采集模块。8. 运行程序观察结果-单击“Debug”菜单，“Run”项，运行程序；-停止运行，观察“ADCIN0”、“ADCIN1”窗口中的图形显示；-适当改变信号源，按F5 健再次运行，停止后观察图形窗口中的显示。9选择菜单Fileworkspacesave workspacs As，输入文件名SY.wks 。10退出CCS五、试验程序#include "DSP281x_Device.h" / DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File/ Prototype statements for functions found within this file.interrupt void adc_isr(void);/ Global variables used in this example:Uint16 LoopCount;Uint16 ConversionCount;Uint16 Voltage11024;Uint16 Voltage21024;main() InitSysCtrl();/初始化cpuDINT;/关中断InitPieCtrl();/初始化pie寄存器 IER = 0x0000;/禁止所有的中断 IFR = 0x0000;InitPieVectTable();/初始化pie中断向量表/ Interrupts that are used in this example are re-mapped to/ ISR functions found within this file. EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected register PieVectTable.ADCINT = &adc_isr; EDIS; / This is needed to disable write to EALLOW protected registers AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET = 1;/ Reset the ADC moduleasm(" RPT #10 | NOP");/ Must wait 12-cycles (worst-case) for ADC reset to take effect AdcRegs.ADCTRL3.all = 0x00C8;/ first power-up ref and bandgap circuits AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN = 0x3;/ Power up bandgap/reference circuitryAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN = 1;/ Power up rest of ADC/ Enable ADCINT in PIE PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6 = 1; IER |= M_INT1; / Enable CPU Interrupt 1 EINT; / Enable Global interrupt INTM ERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGMLoopCount = 0; ConversionCount = 0;/ Configure ADC AdcRegs.ADCMAXCONV.all = 0x0001; / Setup 2 conv's on SEQ1 AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0; / Setup ADCINA3 as 1st SEQ1 conv. AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01 = 0x1; / Setup ADCINA2 as 2nd SEQ1 conv. AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1 = 1; / Enable EVASOC to start SEQ1 AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1 = 1; / Enable SEQ1 interrupt (every EOS)/ Configure EVA/ Assumes EVA Clock is already enabled in InitSysCtrl(); EvaRegs.T1CMPR = 0x0080; / Setup T1 compare value EvaRegs.T1PR = 0x10; / Setup period register EvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC = 1; / Enable EVASOC in EVA EvaRegs.T1CON.all = 0x1042; / Enable timer 1 compare (upcount mode)/ Wait for ADC interrupt while(1) LoopCount+; interrupt void adc_isr(void)Voltage1ConversionCount = AdcRegs.ADCRESULT0 >>4;Voltage2ConversionCount = AdcRegs.ADCRESULT1 >>4;/ If 40 conversions have been logged, start over if(ConversionCount = 1023) ConversionCount = 0; else ConversionCount+;/ Reinitialize for next ADC sequence AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1; / Reset SEQ1 AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1; / Clear INT SEQ1 bit PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; / Acknowledge interrupt to PIE return;六、实验结果 南昌大学实验报告学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2009.9.23实验成绩： 实验四 DSP数模（DA)转换实验一. 实验目的1了解数模转换的基本操作；2了解ICETEKF2812-AE 评估板扩展数模转换方式；3掌握数模转换程序设计方法。二. 实验设备计算机，示波器，ICETEK-F2812-EDU 实验箱（或ICETEK 仿真器+ICETEKF2812-AE系统板+相关连线及电源）。三. 实验原理1数模转换操作利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。2DAC7528 与TMS320F2812A 的连接由于 TMS320F2812A DSP 没有数模转换输出设备，采用外扩数模转换芯片的方法。在ICETEKF2812-AE 评估板上选用的是DAC7528。DAC7528 的转换寄存器被映射到C0003-C0007h（ 详细说明见第一部分表 1.7）。在DAC7528 的输出端，为了增加输出功率，经过一级运放再输出到板上插座上。3实验程序流程图四. 实验步骤1实验准备2设置Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator)方式下运行3启动Code Composer Studio 2.214打开工程文件工程目录：C:ICETEKF2812AES60F2812AES60DSP281x_exampleslab0306-Dacdac.pjt。5编译、下载程序。6运行程序，观察结果。用信号线从实验箱底板上右侧“D/A 输出”的两个插座引线到示波器。也可以用控制模块右侧的DAOUT1DAOUT2 测试勾连接示波器。单击“Debug”菜单，“Run”项，运行程序；观察示波器上的波形。7退出CCS五、实验程序#include "DSP281x_Device.h" / DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File#include "f2812a.h"/ Prototype statements for functions found within this file./ interrupt void ISRTimer2(void);void dac_loop(void);void main(void) InitSysCtrl(); dac_loop(); void dac_loop(void) int i,j; i=0; for(;) for(i=0;i<=0xff;i+=0x1) DAOUT1=i&0xff; /第一通道da数据输出量低8位 for(j=0;j<0x10;j+); DAOUT2=i&0xff; /第二通道da数据输出量低8位 for(j=0;j<0x10;j+); 六、实验结果两路输出均为 05V，示波器显示波形为三角波。 南昌大学实验报告学生姓名： 王晖 学 号： 6101206028 专业班级： 自动化061 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2009.9.23实验成绩： 实验五 PWM波输出及电机控制实验一实验目的1. 了解 TMS320F2812A DSP 片内事件管理器模块的脉宽调制电路PWM 的特性参数；2. 掌握 PWM 电路的控制方法；3. 学会用程序控制产生不同占空比的 PWM 波形。4. 学习用 C 语言编制中断程序，控制F2812 DSP 通用I/O 管脚产生不同占空比的PWM 信号。5.学习F2812DSP 的通用I/O 管脚的控制方法。6.学习直流电机的控制原理和控制方法。二实验设备计算机，ICETEK-F2812-EDU 实验箱（或ICETEK 仿真器+ICETEKF2812-AE 系统板+相关连线及电源）。三实验原理1TMS320F2812DSP 的McBSP 引脚通过设置 PWM11 和PWM5 的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用I/O 引脚使用。2直流电机控制直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Puls Width Modulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。（1） PWM 调压调速原理直流电动机转速 n 的表达式为： 其中，U 为电枢端电压；I 为电枢电流；R 为电枢电路总电阻；为每极磁通量；K 为电动机结构参数。所以直流电动机的转速控制方法可分为两类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。（2）PWM调速方法在 PWM 调速时，占空比是一个重要参数。以下3 种方法都可以改变占空比的值：1)定宽调频法：这种方法是保持t1 不变，只改变t2，这样使周期T(或频率)也随之改变。2)调宽调频法：这种方法是保持t2 不变，只改变t1，这样使周期T(或频率)也随之改变。3)定频调宽法：这种方法是使周期T(或频率)保持不变，而改变t1 和t2。前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直流电动机的控制中主要使用定频调宽法。3.编程原理程序中采用定时器中断产生固定频率的 PWM 波，在每个中断中根据当前占空比判断应输出波形的高低电平。主程序用轮询方式读入键盘输入，得到转速和方向控制命令。在改变电机方向时为减少电压和电流的波动采用先减速再反转的控制顺序。四实验步骤1实验准备(1)连接实验设备(2)连接实验箱附带的键盘的PS2 插头到ICETEK-CTR 的“键盘接口”P8。(3)将ICETEK-CTR 板的供电电源开关拨动到“开”的位置。2设置Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator)方式下运行3启动Code Composer Studio 2.21选择菜单 DebugReset CPU。4打开工程文件工程目录：C:ICETEKF2812AES60F2812AES60DSP281x_exampleslab0406-dcmotor浏览dcmotor.c 文件的内容，理解各语句作用。5编译并下载程序6运行并观察程序运行结果开始运行程序后，电机以中等速度转动(占空比=60，转速=2)。在小键盘上按数字15键将分别控制