【正文】 。 但它對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō) ， 要求對(duì)C5416 的內(nèi)存空間的分配有較清楚的認(rèn)識(shí) ， 否則容易將數(shù)據(jù)分配到不該分配的地方 ，引起程序運(yùn)行的沖突 ， 甚至程序跑飛 。 C 和匯編語(yǔ)言混合編程 方法 雖然 C編譯器的優(yōu)化功能可以使 C代碼的效 率大大增加，但是在某些情況下， C代碼效率還是無(wú)法與手工編寫(xiě)的匯編代碼效率相比，因?yàn)榧词故亲罴训?C編譯器也無(wú)法在所有情況下都能最合理地利用 DSP芯片所提供 的 各種資源。在 C程序中嵌入?yún)R編語(yǔ)句是一種直接的 C和匯編的接口方法。 matlab 中 使用 FDAtool 設(shè)計(jì) FIR 濾波器 并 仿真 本次設(shè)計(jì)的程控濾波器，其核心是一個(gè) FIR 濾波器，在進(jìn)入 DSP 設(shè)計(jì)之前，先用數(shù)學(xué)工具 matlab 進(jìn)行仿真。 先在 FDAtool 中選中設(shè)計(jì)的類(lèi)型 為低通， 然后選擇設(shè)計(jì)的為 FIR濾波器，所用方法為窗函數(shù)法 。根據(jù) DSP 型號(hào) 的不同，可以導(dǎo)出為 16 位有符號(hào)或者無(wú)符號(hào)整形數(shù)據(jù)， 32位有或者無(wú)符號(hào)整形，浮 點(diǎn)型等不同的數(shù)據(jù)格式。 （ 2） 循環(huán)緩沖區(qū)法的特點(diǎn)：對(duì)于 N級(jí) FIR 濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)開(kāi)辟一個(gè) N單元的緩沖區(qū)（滑窗），用來(lái)存放最新的 N個(gè)輸入樣本；從最新的樣本開(kāi)始取數(shù)；讀完最后一個(gè) 樣本后，輸入最新樣本代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù) 位置 不變；用片內(nèi) BK（循環(huán)緩沖區(qū)的長(zhǎng)度）寄存器對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使循環(huán)緩沖區(qū)地址首尾相鄰。常用的指令為： *ARx+％，增 量為 1，按模修正 ARx， addr＝ ARx， ARx＝ cir（ ARx+1）； *ARx+0％，增 量為 AR0 中的內(nèi)容 ，按模修正 ARx， addr＝ ARx， ARx＝ cir（ ARx+AR0）。 濾波器的程控部分程序 此次濾波器 程控 部分 是 根據(jù) 鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù) ， 通過(guò) 內(nèi)部 軟件改變自己的結(jié)構(gòu) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 其實(shí)現(xiàn) 過(guò)程 的流程 如 圖 511。 （ 3）求得 y（ n）后， ARx 指向最老的樣本 x(nN+1)單元。 由于 FIR濾波器的輸出表達(dá)式為 ： )1()1()1()1()()0()( ????????????? Nnxnhnxhnxhny （ 51） 式中 )(nh 為濾波器系數(shù)， )(nx 為輸入的數(shù)據(jù)，在此濾波器中為 A/D 獲得的數(shù)據(jù)，)(ny 為濾波輸出的數(shù)據(jù)，送給 D/A 轉(zhuǎn)換器。 圖 56 設(shè)計(jì)過(guò)程 （ 3）設(shè)計(jì) fc＝ 10KHz的 63階哈明窗濾波器， 其過(guò)程與上述類(lèi)似。 圖 55 FDAtool 的啟動(dòng)界面 （ 2） 根據(jù)指標(biāo)設(shè)計(jì)濾波器 ， 實(shí)現(xiàn) 低通濾波器： 截止 fc頻率從 2KHz到 20KHz，以 1KHz步進(jìn)。① 對(duì)于訪問(wèn)在 .bss 塊中定義的變量，可用如下方法實(shí)現(xiàn)：采用 .bss 命令定義變量 ； 用 .global 命令定義為外部變量；在變量名前加下劃線；在 C 程序中說(shuō)明為外部變量。采用這 種方法需注意的是在編寫(xiě)匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言時(shí)必須遵循有關(guān)的調(diào)用規(guī)則和寄存器規(guī)則。雙擊生成的 rcp 文 件 ， 通過(guò) visual linker 連接器可以打開(kāi)這個(gè)文件 ， 觀察各個(gè)塊在 22 內(nèi)存中的分配情況以及內(nèi)存總的占用情況 ， 基本界面如圖 54 所示 。 所以 ， 一定要分配好內(nèi)存空間 。 整體的流程 如圖 51所示 ； McBSP 串口中斷處理的流程 如圖 52。 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。其外觀如圖 414。 在鍵盤(pán)沒(méi)有按下的時(shí)候，由于上拉電阻的存在， 此按鍵的輸出為高電平 。根據(jù) AIC23在 DSP模式下的接口時(shí)序 , 只 需要對(duì) McBSP0進(jìn)行相應(yīng)的配置 即可實(shí)現(xiàn) DSP對(duì)此器件的數(shù)據(jù)采集 。 本設(shè)計(jì) 選擇 了 TI公 司 一款高性能 立體聲音頻 Codec芯 TLV320AIC23， 具有 接口方便，內(nèi)部集成度高 等優(yōu)點(diǎn) 。 DSP 的 HPI 與單片機(jī)的接口如圖 48： 單 片 機(jī)D S PH D 0 — H D 7R WW RH R / WH C SH B I LH C N T L 1H C N T L 0 圖 48 DSP 與單片機(jī)的連接 單片機(jī)和 C5416 通過(guò) 片內(nèi)分享存儲(chǔ)器交換信息。 TMS TDI VCC TDO TCK RET TCK EMU0 3 1 5 6 7 8 4 2 9 10 11 13 12 14 TRST GND KEY GND GND GND EMU1 TIJTAGG 仿真口 （上拉） （上拉） 15 我們?cè)诒咎幚硐到y(tǒng)上設(shè)計(jì)了 JTAG 測(cè)試口， DSPUSB 仿真器通過(guò) 14pin 接插件與芯片的 JTAG 端口進(jìn)行通信，使得系統(tǒng)調(diào)試時(shí)可通過(guò) PC機(jī)下載程序進(jìn)行調(diào)試。結(jié)合配套的仿真軟件 (Emulator)，可以訪問(wèn) DSP 的所有資源，包括片內(nèi)寄存器以及所有存 儲(chǔ)器，從而提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的硬件仿真與調(diào)試環(huán)境，便于開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行系統(tǒng)軟件調(diào)試。 14 同時(shí) CPLD 還承擔(dān)著鍵盤(pán)去抖和顯示 驅(qū)動(dòng) 。 表 2 CLKMD1CLKMD3 與倍頻關(guān)系 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 CLKMD 復(fù)位值 時(shí)鐘模式 0 0 0 0000h 1/2 0 0 1 9007h PLL*10 0 1 0 4007h PLL*5 13 1 0 0 1007h PLL*2 1 1 0 F007h PLL*1 1 1 1 0000h 1/2 1 0 1 F000h 1/4 0 1 1 保留 CPLD 邏輯擴(kuò)展 接口 設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中選用了一片 CPLD 器件來(lái)完成整個(gè) DSP 系統(tǒng)的 地址譯碼、 邏輯擴(kuò)展 、電平轉(zhuǎn)換 、 和鍵盤(pán)顯示 控制等功能 。 為了方便 5V供電，特別設(shè)計(jì)了從電腦 USB接口取電的電路 。 電路設(shè)計(jì) 電源是整個(gè)系統(tǒng)的能量供給部分 ，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性 。（ 3）獨(dú)立的接收、發(fā)送幀和時(shí)鐘信號(hào)。 首先根據(jù) 所 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的 運(yùn)算量 并不大， 可以由定點(diǎn) DSP完成 的特點(diǎn) ，選擇 TI 公司的 TMS320C54 系列的芯片 。 T M S 3 2 0 V C 5 4 1 6電 源 部 分抗 混 疊 濾 波平 滑 濾 波A / DD / AC P L D鍵 盤(pán) 顯 示單 片 機(jī) R S 2 3 2 接 口J T A G 接 口對(duì)外擴(kuò)展接口圖 41 程控濾波器的硬件框圖 硬件的整體 設(shè)計(jì)規(guī)劃 為 ： CPU 選擇 TI 公司的 16 位定點(diǎn) DSP，具體 型號(hào)為T(mén)MS320VC5416，采用 PQFP 封裝 。 ③哈明（ Hamming）窗 )()12c os ()( nRN nnw NHm ?????? ??? ? （ 3－ 8） 這種 改進(jìn)的升余弦窗，能量更加集中在主 瓣中，主瓣的能量約占 ％，第一旁瓣的峰值小 40dB，但主瓣寬度和漢寧窗相同，仍為 N/8? 。以上兩點(diǎn)的產(chǎn)生主要取決于窗口頻譜的旁瓣，旁瓣越多，余振越多，旁瓣相對(duì)值越大，波動(dòng)越強(qiáng)。這種效應(yīng) 是由于將 )(nhd直接截?cái)嘁鸬?，因此，也稱為截?cái)嘈?yīng) 。但一般情況下， )( jwd eH 逐段恒定，在邊界頻率處有不連續(xù)點(diǎn)，因而 )(nhd 是無(wú)限時(shí)寬的，且是非因果序列 。軟件的調(diào)試一般借助于 DSP 開(kāi)發(fā)工具，如軟件模擬器、 DSP 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。 第三步在根據(jù)算法的需要選擇 DSP 芯片和外圍器件 。 綜上，本設(shè)計(jì)采用 FIR 數(shù)字濾波器的方式實(shí)現(xiàn)程控濾波器 。 雖然 現(xiàn)在 的開(kāi)關(guān)電容濾波器 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單片集成，使用較為方便，只要改變外輸入的 時(shí)鐘就可以改變截止頻率 ， 但是 由于開(kāi)關(guān)電容的存在，其有高頻噪聲 ， 還有容易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。 而且 基于 DSP的程控濾波器 還可以為 今后設(shè)計(jì)以 DSP 為核 心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術(shù)準(zhǔn)備，這不僅具有重要的理論意義，同時(shí)還具有重要的實(shí)際意義 。與模擬信號(hào)處理相比，數(shù)字信號(hào)處理具有精確、靈活、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、體積小、易于大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn) 。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”） 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目 錄 內(nèi)容摘要 ............................................................................................................................... 1 關(guān)鍵詞 ................................................................................................................................... 1 Abstract ............................................................................................................................... 1 Key words ............................................................................................................................. 1 ................................................................................................................................... 2 ....................................................................................................... 2 方案論證 ................................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)流程 ................................................................................................................. 4 濾波器的原理 ............................................................................................................ 5 ................................................................................................... 9 DSP 芯片的選型 ..................................................................................................... 9 電源電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 11 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................12 CPLD 邏輯擴(kuò)展接口設(shè)計(jì) ......................................................................................13 仿真測(cè)試口的設(shè)計(jì) ................................................................................................14 BOOT 電路設(shè)計(jì) ......................................................................................................15 A/D 和 D/A 部分 ....................................................................................................16 鍵盤(pán)顯示部分 ..................................................................................