TMS320LF2407 DSP 流水灯的课程设计

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1、TMS320LF2407 DSP 流水灯学院：软件学院专业：软件+电气工程及自动化姓名：学号：20082110080125序言1.1 DSP 芯片的特点DSP 芯片，也称数 字 信 号 处 理 器， 是一种具有特殊结构的微处理器。DSP 芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 DSP 指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根 据 数 字 信 号 处 理 的 要 求 ， DSP 芯 片 一 般 具 有 如 下 的 一 些 主 要 特 点 ： 在 一 个 指 令 周 期 内 可 完 成 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 。 程 序 和

2、 数 据 空 间 分 开 ， 可 以 同 时 访 问 指 令 和 数 据 。 片 内 具 有 快 速 RAM， 通 常 可 通 过 独 立 的 数 据 总 线 在 两 块 中 同 时 访 问 。 具 有 低 开 销 或 无 开 销 循 环 及 跳 转 的 硬 件 支 持 。 快 速 的 中 断 处 理 和 硬 件 I/O 支 持 。 具 有 在 单 周 期 内 操 作 的 多 个 硬 件 地 址 产 生 器 。 可 以 并 行 执 行 多 个 操 作 。 支 持 流 水 线 操 作 ， 使 取 指 、 译 码 和 执 行 等 操 作 可 以 重 叠 执 行 。 与通用微处理器相比，DSP 芯片

3、的其他通用功能相对较弱些。 1.2 DSP 芯片的分类DSP 芯 片 可 以 按 照 下 列 三 种 方 式 进 行 分 类 。 1 按 基 础 特 性 分 这 是 根 据 DSP 芯 片 的 工 作 时 钟 和 指 令 类 型 来 分 类 的 。 如 果 在 某 时 钟 频 率范 围 内 的 任 何 时 钟 频 率 上 ， DSP 芯 片 都 能 正 常 工 作 ， 除 计 算 速 度 有 变 化 外 ，没 有 性 能 的 下 降 ， 这 类 DSP 芯 片 一 般 称 为 静 态 DSP 芯 片 。 例 如 ， 日 本 OKI 电 气 公 司 的 DSP 芯 片 、 TI 公 司 的 TM

4、S320C2XX 系 列 芯 片 属 于 这 一 类 如 果 有 两 种 或 两 种 以 上 的 DSP 芯 片 ， 它 们 的 指 令 集 和 相 应 的 机 器 代 码 机管 脚 结 构 相 互 兼 容 ， 则 这 类 DSP 芯 片 称 为 一 致 性 DSP 芯 片 。 例 如 ， 美 国 TI公 司 的 TMS320C54X 就 属 于 这 一 类 。 DSP 结构、原理和应用考试报告 第 3 页2 按 数 据 格 式 分 这 是 根 据 DSP 芯 片 工 作 的 数 据 格 式 来 分 类 的 。 数 据 以 定 点 格 式 工 作 的DSP 芯 片 称 为 定 点 DSP 芯

5、片 ， 如 TI 公 司 的 TMS320C1X/C2X、 TMS320C2XX/C5X、 TMS320C54X/C62XX 系 列 ， AD 公 司 的 ADSP21XX 系 列 ， AT&T 公 司 的 DSP16/16A， Motolora 公 司 的 MC56000 等 。 以 浮 点 格 式 工 作 的 称 为 浮 点 DSP 芯片 ， 如 TI 公 司 的 TMS320C3X/C4X/C8X， AD 公 司 的 ADSP21XXX 系 列 ， AT&T公 司 的 DSP32/32C， Motolora 公 司 的 MC96002 等 。 不 同 浮 点 DSP 芯 片 所 采 用

6、的 浮 点 格 式 不 完 全 一 样 ， 有 的 DSP 芯 片 采 用自 定 义 的 浮 点 格 式 ， 如 TMS320C3X， 而 有 的 DSP 芯 片 则 采 用 IEEE 的 标 准 浮点 格 式 ， 如 Motorola 公 司 的 MC96002、 FUJITSU 公 司 的 MB86232 和 ZORAN公 司 的 ZR35325 等 。 3 按 用 途 分 按照 DSP 的用途来分，可分为通用型 DSP 芯片和专用型 DSP 芯片。通用型DSP 芯片适合普通的 DSP 应用，如 TI 公司的一系列 DSP 芯片属于通用型 DSP 芯片。专用 DSP 芯片是为特定的 DSP

7、 运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和 FFT，如 Motorola 公司的 DSP56200，Zoran 公司的 ZR34881，Inmos 公司的 IMSA100 等就属于专用型 DSP 芯片。 1.3 DSP 芯片的应用数字信号处理(DSP)芯片是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器可实时快速地实现各种数字信号处理算法。自 20 世纪 80 年代初诞生以来已广泛应用于通信、电子、航空航天、军事及家电产品成为一种十分重要的电子产品的核心部件。DSP 芯片得到了飞速的发展。DSP 芯片的高速发展，一方面得益于集成电路技术的发展，另一方面也得益于巨大的市场。在近 20 年

8、时间里，DSP 芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前，DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP 芯片的应用主要有：(1) 信号处理如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等；(2) 通信如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等；(3) 语音如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等；(4) 图形/图像如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；(5) 军事如保密通

9、信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等；(6) 仪器仪表如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；(7) 自动控制如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；(8) 医疗如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等；(9) 家用电器如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。随着 DSP 芯片性能价格比的不断提高，可以预见 DSP 芯片将会在更多的领域内得到更为广泛的应用。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转

10、换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如 DSP 和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入特别是对于谱分析的本质研究，对于非平稳和非高斯随机信号的研究，对于多维信号处理的研究等，都具有广阔前景。数字信号处理技术发展很快、应用很广、成果很多。多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。数字系统的优点：体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从 60 年代末

11、以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理。DSP 结构、原理和应用考试报告 第 5 页数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们所需要的信号形式。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。数字信号处理是 20 世纪 60 年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起

12、来的一门新兴学科。它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。第一章、整体设计原理一、原理通过对 DSP 结构、原理及应用的学习。在初步了解 DSP 结构和原理的基础上，进行简单的应用实验，掌握 DSP 的基本应用。通过熟悉 DSP 模板的内部结构以及 CCS 软件，掌握DSP2407 的汇编语言编程和调

13、试方法，了解 DSP 的指令和 I/O 端口的寄存器的配置，并结合 DSP 实验模板对 DSP 进行编程控制数字输入/ 输出端口点亮 LED 显示管。实验的具体要求如下：实现 LED 显示管的循环显示：先第 1 个 LED 亮，然后是第 2 个 LED 亮，第 3 个 LED显示管亮。第 4 个灯亮。如此循环显示。二、基本理论指导实验的基本理论是 DSP 的数字 I/O 端口以及其寄存器的配置。通过对这些理论的掌握和运用，达到了解和熟悉一般 DSP 数字 I/O 的知识。（1）数字 I/O 端口TMS320LF2407 系列有多达 41 个通用、双向的数字 I/O（GPIO）引脚，其中大多数是

14、基本功能和一般 I/O 复用引脚， TMS320LF2407 系列的大多数都可以用来实现其他功能。数字 I/O 端口模块采用了一种灵活的方法，以控制专用 I/O 和复用 I/O 引脚的功能，所有I/O 和复用引脚的功能可以通过 9 个 16 位控制寄存器来设置，这些寄存器可以分为两类： I/O 口复用控制寄存器（ MCRx）：用来控制选择 I/O 引脚作为基本功能或一般I/O 引脚功能。 数据和方向控制寄存器（PxDATDIR）：当 I/O 引脚作为一般 I/O 引脚功能时，用数据和方向控制寄存器可控制数据和 I/O 引脚的数据方向，这些寄存器直接和 I/O引脚相连。（2）数字 I/O 端口寄

15、存器图 1 给出了 TMS320LF2407 系列 I/O 端口复用引脚配置简图，从图上可以看出一些寄存器单元的配置对应于实际 I/O 引脚的内部结构之间的联系。图 1 复用引脚配置图表 1 中所列的是数字 I/O 模块可用的寄存器单元，和其他 240xA 外设一样，这些寄存器被存储器映射到数据空间，地址从 7090h 到 709Fh。寄存器单元中保留的位所是无效的，读时为 0，写对它无影响。表 1 数字数字 I/O 模块控制寄存器地址DSP 结构、原理和应用考试报告 第 7 页地址 存储寄存器 说明7090h MCRA I/O 复用控制寄存器 A7092h MCRB I/O 复用控制寄存器 B7094h MCRC I/O 复用控制寄存器 C7098h PADATDIR I/O 端口 A 数据和方向寄存器709Ah PBDATDIR I/O 端口 B 数据和方向寄存器709Ch PCDATDIR I/O 端口 C 数据和方向寄存器709Eh PDDATAIR I/O 端口 D 数据和方向寄存器7095h PEDATAIR I/O 端口 E 数据和方向寄存器7096h PEDATDIR I/O 端口 F 数据和方向寄存器下面介绍 I/O 口复用输出控制寄存器。下面描述了 I/O 口复用控制寄存器A（MCRA ）I/O 口复用控制寄存器 B（MCRB ） ，