2022年DSP时钟设计 .pdf

课 程 设 计 任 务 书分院（系）信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名杨杰学号0703030213 设计题目时钟设计内容及要求：1. 使用 DSP芯片设计时钟2. 使用数码管显示时间3. 使用键盘修改时间进度安排：20010 年 12 月 28 日-2011 年 01 月 03 日选题、查阅资料及编写软件程序 （或硬件原理图设计） 。2011 年 01 月 04-08 日课内上机调试程序及仿真。2011 年 01 月 09-10 日课外上机调试程序及仿真。2011 年 01 月 11-13 日调试出结果、调试结果验收并写报告。2011 年 01 月 14 日修改报告及提交报告电子版（修改之后） 。2011 年 01 月 15 日正式提交报告（打印版）及参加第一次答辩。指导教师（签字）：年月日分院院长（签字）：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - 摘 要DSP芯片既具有高速数字信号处理功能又具有实时性强、功耗低、集成度高等嵌入式微计算机的特点，所以随着科技的发展，DSP技术在机电控制领域的应用愈加广泛。LED数码管显示清晰美观、功耗低，现在已成为电子产品中应用最广泛的显示方式。本次课程设计就是通过对DSP 芯片和数码管的分析研究， 利用 DSPC55x 构建一个时间显示系统，采用数码管显示时间，用按键调整时间。该时钟系统包括计时、时钟输出、按键输入三个设计部分。并给出了各部分汇编程序。关键字： DSP芯片；数码管；按键；汇编程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - 目 录1 绪 论 . 12 相关知识 . 22.1 TMS320C55X开发环境 . 22.2 定时器 . 22.3 中断 . 33 设计原理 . 43.1 时钟计时程序 . 43.2 时钟输出程序 . 43.3 按键输入程序 . 43.4 程序流程图 . 54 设计编程及注释 . 64.1 时钟计时程序 . 64.2 时钟输出程序 . 94.3 按键输入程序 . 104.4 SDRAM 初始化程序 . 114.5 命令文件 . 13总 结 . 15致 谢 . 16参考文献 . 17名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计1 1 绪 论近年来数字化已成为现代信息技术的重要标志，数字相机、数字电视、是自收音机、数字电话、数字学习机、数字游戏机已经逐渐进入人们日常生活和工作中。在我国数字电话已拥有数亿用户， MP3成为上亿青年学生的宠儿，数字电视已开始进入千家万户，这些产品均采用 DSP对信号进行处理。随着 DSP技术的迅速发展，其不仅使信号处理能力更加完善，而且使系统开发更加方便、程序编辑调试更加灵活，功耗也进一步降低，成本不断下降。尤其是将各种通用外设集成到芯片上，从而大大提高了数字信号处理能力。DSP芯片不仅在通信、计算机领域得到广发应用，而且也逐渐渗透到人们的日常消费领域中。这就迫切要求理工科大学生熟悉和掌握 DSP芯片功能及其在实际中的应用方法，除通过实验教学培养DSP的基本实验方法、 分析问题和故障检查方法以及双踪示波器等常用仪器使用方法等基本电路的基本实验技能外，还必须培养大学生工程设计和组织实验能力。本次课程设计的目的在于培养学生对基本DSP 芯片功能的应用和掌握，使学生在试验原理的指导下，初步具备基本程序的分析和设计能力， 并掌握其应用方法： 自行拟定实验步骤检查和排除故障、分析和处理实验结果及撰写报告的能力。综合实验的实际目的是培养学生初步掌握小型DSP系统的设计能力，提高实验技能的实践。数字电子钟是一种计时装置，它具有时、分、秒计时功能和显示时间功能；能够通过按键调整时间。本次设计我查阅了大量的文献资料，学习到了很过关于DSP 定时器和中断的知识，并且更加巩固和掌握了课堂上所学的课本知识，是自己对DSP 技术有了更进一步的认识和了解。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计2 2 相关知识2.1 TMS320C55x开发环境C55x编程可以采用汇编语言，也可以采用C/C+语言，本次编程主要采用汇编语言完成，所以执行效率高。C55x的软件开发环境是CCS v3.1（Code Composer Studio ） ，是 IT 公司推出的用于开发 DSP芯片的集成环境 , 它集编辑、编译、链接、软件仿真、硬件调试、以及实时跟踪功能于一体。2.2 定时器TMS320VC5509 DSP 有两个独立的 20 bit软件可编程通用减数计数定时器，它们可用于向 CPU 提供周期性的中断信号，或者给DMA 控制器发送中期同步事件，也可以用于给外部设备提供周期信号，还可以用于外部事件计数。定时器的工作始终可以来自DSP内部的 CPU 时钟，也可以来自引脚 TIN/TOUT 。 利用定时器控制寄存器（ TCR ）中的字段 FUNC 可以确定输入时钟源和TIN/TOUT引脚功能。在定时器中，预定标记计数寄存器（PSC ）由输入时钟驱动， PSC在每个输入时钟周期减 1。 当其减到 0时， TIM减 1， 当 TIM减到 0 时， 定时器向 CPU 发出一个中断请求（TINT）或者向 DMA 控制器发送同步事件。 定时器发送中断信号或同步事件信号的频率可用下公式计算，即TINT 频率=输入时钟频率 / 【 （TDDT+1 ）*（PRD+1 ） 】定时器初始化步骤如下：（1）停止定时器（ TSS=1 ） ，定时器装载时能（ TLB=1 ） ，定时器控制寄存器TCR的其他位设置成对应数值。（2）装载欲分频计数周期寄存器PRSC 。（3）装载主周期寄存器PRD 。（4）关闭定时器装载（ TLB=0 ） ，启动定时器（ TSS=0 ） 。 DSP复位（1）停止定时（ TSS=1 ）（2）预定标计数器值为0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计3 （3）住计数器值为FFFFh （4）定时器不进行自动重装（ARB=0 ）（5）IDLE 指示不能使定时器进入省电模式（6）仿真时遇到软件断点定时器立即停止工作（7）TIN/TOUT为高电阻，时钟源是内部时钟（FUNC=00b ）2.3 中断中断是由硬件或软件驱动的信号，使DSP 将当前的程序挂起，执行另外一个称为中断服务子程序（ ISR）的任务。 C5x支持 32 个 ISR。中断可以分成可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。可屏蔽中断可以通过软件来加以屏蔽，不可屏蔽中断则不能被屏蔽。所有的软件中断都是不可屏蔽中断。DSP处理中断的步骤如下：（1）接收中断请求。软件和硬件都要求DSP 将当前程序挂起。（2）相应中断。 CPU必须响应中断。如果是可屏蔽中断，响应必须满足某些条件;如果是不可屏蔽中断，则CPU 立即响应。（3）准备进去中断服务子程序。CPU要执行的主要任务有：完成当前指令的执行，并冲掉流水线上还未解码的指令。自动将某些必要的寄存器的值保存到数据堆栈和系统堆栈。从用户事先设置好的向量地址获取中断向量，该中断向量指向中断服务子程序。（4）执行中断服务子程序。CPU 执行用户编写的ISR。ISR 以一条中断返回指令结束，自动回复步骤（ 3）中自动保存的寄存器值。注意：外部中断只能发生在CPU 退出复位后的至少3 个周期后，否则无效。在硬件复位后，不论INTM位的设置和寄存器IER0、IER1 的值如何，所有的中断都被禁止，直到通过软件初始化堆栈后才开放中断。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计4 3 设计原理数字时钟除基本的计时功能外还要可以通过按键设定时间，所以除了主循环程序和输出程序外还要有按键判断程序，来设定时间。程序设计为三大部分：时钟计时程序是程序、时钟输出程序、按键输入程序，除此外还有SDRAM 初始化程序和命令文件。3.1 时钟计时程序时钟计时程序是主程序，由CUP 提供输入时钟信号，再由DSP的片上外设通用定时器完成计时功能，其中可以通过中断次数来计数。设定寄存器AR1 、AR2 、AR3分别保存时钟的秒、分、时。设 CPU 时钟为 144MHz ，当 PSC=15 ；TIM=59999可以计算出中断频率是 1/150Hz，所以用 AR0做计数器，每 150次中断时钟的秒（ AR1 ）自动加 1，并判断是否等于 60，等于 60则时钟的分（ AR2 ）自动加 1，时钟的秒（ AR1 ）清零；不等于 60 跳转到等待中断程序，再次计数150 次中断。其中时钟的分（ AR2 ）加 1 时也要判断是否满 60，而时钟的时加 1 时要判断是否满 12。3.2 时钟输出程序时钟输出程序，是将时钟的秒、分、时，输出到外设数码管上。设：时钟秒的个位十位、分的个位十位、 时的个位十位对应的数码管地址分别为是0100h、0101h、0102h、0103h、0104h、0105h。想将时钟计时程序中的秒、分、时的个位十位提取出，只需除以数字 10，商为十位，余数是个位，分别输出至数码管即可。3.3 按键输入程序按键输入程序的功能是，通过外部按键设置时钟的分、时。设按键S1、S2、S3、地址分别为： 0200、0201、0202。定为当 S1 按下时进去时钟输入程序，让CPU 随时读取按键 S1的地址，判断是否置一（设按键按下为高电平），置一则进入时钟输入程序，程序开头设定一个延时子程序，防止电子颤抖，进入时钟输入程序后，再读取S2、S3 的地址是否置一，分别让AR3 、AR2加 1（加 1 后判断是否溢出） , 当 S1、S2、S3 都为 0时退出时钟输入程序回到时钟计时程序。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计5 3.4 程序流程图图 3.1 程序流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计6 4 设计编程及注释4.1 时钟计时程序 .title shizhong.asm .mmregs .def _c_int00 ;程序入口 .def _Timer0 ;Timer0中断服务程序入口 .ref shuchu ;引用外部变量，时钟输出程序入口 .ref key ;引用外部变量，按键输入程序入口 .ref sdram_init ;引用外部变量 SDRAM 初始化程序入口LED .set 400001h TIM0 .set 0 x1000 PRD0 .set 0 x1001 TCR0 .set 0 x1002 PRSC0 .set 0 x1003 SYSR .set 0 x07fd CLKMD .set 0 x1c00 ;时钟模块寄存器地址PDP_Timer0 .set TIM0/128 STACK .usect .stack,200h ;分配堆栈空间SYSSTACK .usect .sysstack,200h .data LED_I .word 1,2,4,8,4,2 .sect .vectors rsv: b _c_int00 nop .align 8 nmi: .loop 8 nop .endloop 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计7 int0: .loop 8 nop .endloop int2: .loop 8 nop .endloop tint0: b _Timer0 nop .align 8 ;= ; 主程序;= .text _c_int00: amov #0h,XAR1 ;初始化时钟的秒 amov #0h,XAR2 ;初始化时钟的分 amov #0h,XAR3 ;初始化时钟的时 amov #0,XDP amov #STACK+200h,XSP amov #SYSSTACK+200h,XSSP Interupt: ;初始化中断 bset intm mov #1,IVPD mov #1,IVPH mov #10h,IER0 mov #10h,DBIER0 mov #0,IER1 mov #0ffffh,IFR0 mov #0ffffh,IFR1 call sdram_init ;调用 SDRAM 初始化程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计8 call shuchu ;调用时钟输出子程序;= ; 初始化定时器并启动计时器;= mov #PDP_Timer0,PDP mov #149,AR0 mov #0438h,port(#TCR0) mov #15,port(#PRSC0) mov #59999,port(#PRD0) and #0fbefh,port(#TCR0) ;停止从周期寄存器装入并启动定时器 bclr INTM ;使能全局中断bset AR5LC amov #LED,XAR4 mov #6,BK03 amov #LED_I,XAR5 mov #LED_I,BSA23 mov #0,AR5 loop: NOP b loop ;等待中断;= ; 中断服务程序;= _Timer0: mov *AR5,*AR4 bcc Next1,AR0!=#0h ;判断是否中断 150次 mov #149,AR0 ;重新装载计数器重新计数 amar *AR1+ ;时钟秒自动加 1 call shuchu bcc Fen,AR1 =#3ch ;判断 AR1是否满 60 b Next2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计9 Fen: mov #0,AR1 amar *AR2+ call shuchu bcc Shi,AR2 =#3ch b Next2 Shi: mov #0,AR2 amar *AR3+ call shuchu bcc Loop1,AR3 =#0ch b Next2 Loop1: mov #0,AR3 b Next2 Next1: amar *AR0- Next2: mov port(#0200),AR6 ;读取 S1按键装载到 AR4 bcc loop2,AR6!=#1h call key ;当按键 S1按下时调用按键子程序loop2: reti ;中断返回 .end 4.2 时钟输出程序 .def shuchu .data .text Shuchu: bclr SXMD ;清零 SXMD （关闭符号扩展） mov #10,AR6 ;设置除数为 10 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计10 mov AR1,AC0 ;把被除数（秒）放入AC0 rpt #15 ;执行 subc16 次 subc AR6,AC0,AC0 ;条件减法 mov AC0,port(#0101h) ;将商输出到秒的十位 mov HI(AC0),port(#0100h) ;将余数输出到秒的个位 mov AR2,AC0 ;把被除数（分）放入AC0 rpt #0fh ;执行 subc16 次 subc AR6,AC0,AC0 mov AC0,port(#0103h) ;将商输出到分的十位 mov HI(AC0),port(#0102h) ;将余数输出到分的个位 mov AR3,AC0 ;把被除数（时）放入AC0 rpt #0fh ;执行 subc16 次 subc AR6,AC0,AC0 mov AC0,port(#0105h) ;将商输出到时的十位 mov HI(AC0),port(#0104h) ;将余数输出到时的个位 ret .end 4.3 按键输入程序 .def key .ref shuchu .text key: ;= ; 延时;= mov #500,AR5 L1: amar *ar5- mov #10,AR4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计11 L2: amar *ar4- bcc L2,AR4!=#0h bcc L1,AR5!=#0h mov port(#0200h),AR6 bcc L, AR6=#0h ;按键 S1电平消失跳转到 L 退出程序 mov port(#0201h),AR6 bcc shi,AR6!=#0h ;按键 S2按下（高电平）跳转 mov port(#0202h),AR6 bcc fen,AR6!=#0h ;按键 S3按下（高电平）跳转shi: amar *AR3+ bcc yichu1,AR3 =#0ch ;判断是否溢出 call shuchu ;调用时钟输出子程序 b key yichu1: mov #0,AR3 call shuchu ;调用时钟输出子程序 b key fen: amar *AR2+ bcc yichu2,AR2 =#3ch call shuchu ;调用时钟输出子程序 b key yichu2: mov #0,AR3 call shuchu ;调用时钟输出子程序 b key L: ret .end 4.4 SDRAM初始化程序 .def sdram_init ebsr .set 0 x6c00 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计12 egcr .set 0 x800 emirst .set 0 x801 emibe .set 0 x802 ce01 .set 0 x803 ce02 .set 0 x804 ce03 .set 0 x805 ce11 .set 0 x806 ce12 .set 0 x807 ce13 .set 0 x808 ce21 .set 0 x809 ce22 .set 0 x80a ce23 .set 0 x80b ce31 .set 0 x80c ce32 .set 0 x80d ce33 .set 0 x80e sdc1 .set 0 x80e sdper .set 0 x810 sdcnt .set 0 x811 init .set 0 x812 sdc2 .set 0 x813 sdram_pdp .set egcr/128 .text sdram_init: mov #0 xa01,port(#ebsr) mov #sdram_pdp,pdp mov #0 x220,port(#egcr) mov #0 x3000,port(#ce01) mov #0 x1fff,port(#ce11) mov #0 x1fff,port(#ce21) mov #0 x1fff,port(#ce31) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计13 mov #0 x0,port(#emirst) mov #0 x5958,port(#sdc1) mov #0 x38f,port(#sdc2) mov #0 x0,port(init) ret .end 4.5 命令文件-stack 200h -sysstack 200h MEMORY PAGE 0: MMR : origin = 0000000h, length = 00000c0h SPRAM : origin = 00000c0h, length = 0000040h VECS : origin = 0000100h, length = 0000100h DARAM0 : origin = 0000200h, length = 0001E00h DARAM1 : origin = 0002000h, length = 0002000h DARAM2 : origin = 0004000h, length = 0002000h DARAM3 : origin = 0006000h, length = 0002000h DARAM4 : origin = 0008000h, length = 0002000h DARAM5 : origin = 000a000h, length = 0002000h DARAM6 : origin = 000c000h, length = 0002000h DARAM7 : origin = 000e000h, length = 0002000h SECTIONS .vectors : VECS PAGE 0 .bss: DARAM0 PAGE 0 .stack: DARAM1 PAGE 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计14 .sysstack: DARAM1 PAGE 0 .text : DARAM4 PAGE 0 .data: DARAM5 PAGE 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计15 总 结通过调试以上程序运行无误，完成了时钟设计要求，使用dsp 芯片设计时钟；使用数码管显示时间；使用键盘修改时间。通过本次课程设计实现了用DSP 定时器做时钟 , 学习到了很多关于DSP 定时器和中断的知识，并且更加深刻的巩固了课堂上所学的课本知识，DSP技术有了更进一步的认识和了解。掌握了 DSP的基本实验方法，提高了工程设计和组织实验能力。具备了初步基本程序的分析和设计能力，并掌握其应用方法，自行拟定实验步骤检查和排除故障、分析和处理实验结果及撰写报告的能力。提高实验技能的实践。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计16 致 谢在学习中 , 老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结课的时候，能够将学到的只是应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。感谢所有任课老师和所有同学给我的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计17 参考文献1 姜阳周锡青 DSP原理与应用试验西安 西安电子科技大学出版社 2008 2 赵洪亮 卜凡亮 黄河松 张仁彦 TMS320C5x DSP 原理系统设计北京航空航天学出版社 2008 3 刘益成 TMS320C54XDSP应用程序设计与开发北京北京航空航天大学出版社 2008 4 方华刚 DSP原理与应用北京：机械工业出版社，2001.8 5 TMS320C55x DSP Programmers Guide SPRU376AZ.Texas Instuments,2001 6TMS320C55x DSP Mnemonic Instructions Set Reference Guide SORU374GZ.Texas Instruments,2002 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学信息科学与工程学院DSP技术课程设计18 课程设计（论文）评语及成绩评定指导教师评语：评分_ 指导教师（签字） _ _年_月_日课程设计（论文）及答辩评分：1学生工作态度和平时表现（共20 分）_ ；2论文格式规范、语言流畅（共20 分）_ ；3数据完整、分析论述充分合理，结论正确（共20 分）_；4答辩表述能力（共20 分）_；5基本概念及回答问题情况（共20 分）_。课程设计总成绩 _ 答辩组成员（签字） _ _年_月_日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 21 页 - - - - - - - - -