哈尔滨启东科技有限公司 DSP实验指导书
目 录
目 录 ................................................................................................................... 1 第一章 实验平台说明 ................................................................................................. 2 §1.1 基本参数 ............................................................................................................ 3 §1.2 使用方法 .......................................................................................................... 4 第二章 算法实验 ......................................................................................................... 5 §2.1 基础实验 .......................................................................................................... 5 §2.2 卷积计算 .......................................................................................................... 7 §2.3 相关运算 .......................................................................................................... 9 §2.4 快速傅里叶变换 (FFT) 实现 ....................................................................... 11 §2.6 有限冲击响应滤波器 (FIR) 实现 ................................................................ 15 §2.7 无限冲击响应滤波器 (IIR) 实现................................................................. 21 §2.8 自适应滤波器 (LMS) 实现.......................................................................... 23 第三章 外设接口实验 ............................................................................................... 26 §3.1 数码管控制实验 ............................................................................................ 26 §3.2 交通灯控制实验 ............................................................................................ 28 §3.3 液晶显示屏 (LCD)实验 ................................................................................ 30 §3.4 矩阵键盘扫描实验 ........................................................................................ 31 §3.5 通用异步串行接口 (UART) 实验 ............................................................... 32 §3.6 通用串行总线 (USB) 接口实验 .................................................................. 33 §3.7 内置A/D转换实验 ....................................................................................... 36 §3.8 高速A/D转换实验 ....................................................................................... 38 §3.9 高速D/A转换实验 ....................................................................................... 40 §3.10 直流电机控制实验 ...................................................................................... 42 §3.11 步进电机控制实验......................................................................................... 43 §3.12 以太网卡与 TCP/IP协议实验 ..................................................................... 45 §3.13 CAN总线实验 ............................................................................................... 49
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哈尔滨启东科技有限公司 DSP实验指导书
第一章 实验平台说明
随着科学技术的飞速发展，人们对控制模型、控制算法要求越来越高，传统意义上的处理器很难满足发展的需求，而数字信号处理器DSP 经历了20 多年的发展与普及，应用领域几乎涵盖了所有的行业：通信、信息处理、自动控制、雷达、航空航天、医疗、日常消费品等。德州仪器（TI）占据了整个DSP 市场的50％左右，很多高校、研究所、公司大量采用TI 的方案与芯片进行开发与研究。
DSP 是一门理论与实践并重的技术，在成功掌握了理论知识的同时再配合做一些经典的DSP 实验，从而加深对DSP 软、硬件的理解与掌握，为今后从事独立的开发打下扎实的基础。目前很多高校都已经开设了数字信号处理的课程，对普及与推广DSP 做出了巨大的贡献。
本DSP开发平台，采用核心开发板＋IO扩展底板＋高级外设扩展板的逻辑架构。以TI公司的TMS320VC5509A和TMS320F2812两种DSP芯片为中心，附加开发了多个功能模块，可以使实验者方便有效地完成各种常用的DSP开发实验。
2812开发板基于TI公司的处理器TMS320F2812设计而成。TMS320F2812采用TI公司的最新281X系列的处理器核，内部带有ROM、FLASH、大容量的RAM和丰富的外部接口，具有体积小、速度快、使用简单、功能强大、功耗低、性能稳定、编程简单的特点，非常适合在工业控制场合使用。
5509开发板基于TI公司的处理器TMS320VC5509A设计而成。TMS320VC5509A采用TI公司的最新的55X系列的处理器核，内部带有大容量的RAM和USB、SD接口等丰富的外设，具有功耗低，体积小、速度快、使用简单、功能强大、功耗低、性能稳定、编程简单的特点，并可用于进行图像处理。非常适合在算法、多媒体处理、消费电子设备使用。
底板上外扩了很多通用接口如（串口、网路接口、RS485、和电机输出接口），为了方便用户用最快的时间掌握DSP的使用技巧，在硬件上使用了多种总线接口和多种外部通讯方式的并配备了，LED、工业用LCD显示屏，并通过扩展插槽可以扩展图像处理，数字信号源等多种进阶外设，这样就使用户以最快的速度，试验、学习、设计，并把这些处理技巧熟练的嵌入到产品中，使用户迅速的成为硬件的设计高手，我们在硬件设计中以工业现场的硬件要求来提供方案，除电源部分在工业现场需要加入保护措施外，对于板级信号，我们使用了信号完整性分析技术、电磁兼容技术，在关键位置使用了电感、电容等电磁兼容器件，这样就能更容易把我们的经验使用到每一个用户的产品中。
在软件上，提供了通用的软件的模块，并在此基础上编写了各种接口的软件试验程序。注释详尽，有利于初学者入门，除了已设计好的实验之外，实验者还可以发挥创造性，充分利用实验箱的资源进行其它实验。对于DSP高手来说也具备很大的发挥余地。
最后真诚的欢迎您使用迪阳正泰科技发展公司产品并提出宝贵意见。由于任务重、时间紧，作者水平有限，书中难免存在一些小的错误，恳请广大师生批评指正。
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§1.1 基本参数
◆ TMS320F2812： 32位DSP2000 系列内核，工作频率150M。 ◆ 片上存储器： FLASH 128K X 16位 SRAM 18K X 16位 BOOT ROM 4K X 16 位 OPT ROM 1K X 16位 ◆ 片上外设： PWM 12路 QEP 6通道
ADC 2 X 8通道，12位，80ns转换时间，0--3V输入量程 SCI异步串口 2通道 MCBPS同步串口 1通道 CAN 1通道 SPI同步串口 1通道
◆ 外扩SRAM，最大容量512K X 16 位，基本配置64K X 16 位 ◆ 外扩FLASH，最大容量512 X 16 位，基本配置256 X 16 位 ◆ 外扩CPLD，为Xilinx9500系列，可以选配95XL36或95XL72 ◆ 外扩以太网10M 接口，兼容NE2000 ◆ 外扩20M以上的视频高速AD和高速DA ◆ 外扩图形LCD 接口
◆ 外扩直流电机，步进电机各一个 ◆ 外扩4×4矩阵键盘 ◆ 外扩双路函数信号发生器 ◆ 外扩八段数码管，交通灯，蜂鸣器 ◆ 外扩USB接口，主从方式可以自由转换。 ◆ 外扩1 路RS232 接口，1 路RS485 接口
◆ 提供上电复位、手动复位、电源检测、看门狗，系统可靠，稳定 ◆ 标准的JTAG 接口，方便调试 ◆ 标准化的扩展总线
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§1.2 使用方法
1. 电源
本实验箱内部自带变压器，使用时不需另配低压电源，可直接用普通三相插头接入220V电源。接上电源后，由电源模块输出 ±12V，±5V，3.3V，分别送至实验箱的各个模块。另外为方便单独使用，两个主控板上都设有独立的电源输入端口，可以接入5V的直流电源。
2. 仿真器接口
在做实验时，需要一个DSP仿真器，把在计算机上编译并生成的执行代码下载到5509或2812芯片
上。仿真器有两端接口，其中一端与计算机的并行口或USB口相连，这取决于仿真器的类型；另一端与DSP芯片的JTAG接口相连，这是一个14针的接口，在两块主控板上都可以找到。仿真器连接好后才能对主控板上的DSP芯片进行读写控制。
4. 计算机的配置
DSP实验中的代码编写，下载仿真和程序调试都必须在计算机上完成。计算机上需要安装DSP集成开发环境软件CCS（使用2.2或3.1版本）。计算机应具备最少32M内存，100M硬盘空间和奔腾处理器，显示器分辨率不能低于800*600。另外，部分模块的实验还要求计算机配有标准的USB接口，DB9串行接口以及RJ-45网卡接口。
5. 其它配件
包括USB连接线，串行口连接线，网线，排线等。
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第二章 算法实验
§2.1 基础实验
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
浮点数的表达和计算是进行数字信号处理的基本知识；产生正弦信号是数字信号处理中经常用到的运1. 一台装有CCS软件的计算机； 2. TMS320F2812主控板； 3. DSP硬件仿真器。
1. 掌握CCS实验环境的使用；
2. 掌握用C语言编写DSP程序的方法。
算；C语言是现代数字信号处理表达的基础语言和通用语言。写实现程序时需要注意两点：（1）浮点数的范围及存储格式；（2）DSP的C语言与ANSI C语言的区别。
四、实验步骤
1. 打开CCS 并熟悉其界面；
2. 在CCS环境中打开本实验的工程（Example_bASe.pjt），编译并重建 .out 输出文件，然后通过仿真器把执行代码下载到DSP芯片中；
3． 把X0 , Y0 和Z0添加到Watch窗口中作为观察对象（选中变量名，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“Add Watch Window”命令）；
4． 选择view->graph->time/frequency… 。 设置对话框中的参数: 其中“Start Address”设为“sin_value”，“Acquisition buffer size”和“Display Data size”都设为“100”，并且把“DSP Data Type”设为“32-bit floating point”，
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