【正文】 當(dāng)一塊 C54xx 芯片中有多個同步串口時，它們是相同的，但又是獨 立的。 (5)串口 各種 C54xx 芯片配有不同的串口，但總的來說分為 3 種類型 :同步、緩沖和時分多路 (TDM)。它可以由內(nèi)部的晶振或外部的時鐘源驅(qū)動?？梢酝ㄟ^設(shè)定特定的狀態(tài)位來使定時器停止、恢復(fù)運行、復(fù)位或禁止。 (3)硬件定時器 保留 （ OVLY = 1）外部 （ OVLY = 0 ）0000 H007 FH0080 H 片內(nèi) DR AM ：16 K（ OVLY = 1 ）外部 （ OVLY = 0 ）3 FFFH4000 H保留 （ OVLY = 1）外部 （ OVLY = 0 ）0000 H007 FH0080 H 片內(nèi) DR AM ：16 K（ OVLY = 1 ）外部 （ OVLY = 0 ）3 FFFH4000 H程序空間 ： 頁 0 程序空間 ： 頁 0FF 7 FHFF 80 HFFFFHFF 7 FHFF 80 HFFFFHEF F F HF 000 HF EF F HFF 00 H片外中斷矢量（ 外部 ）中斷矢量（ 片內(nèi) ）片外片內(nèi) RO M : 4 K保留存儲器映象寄存器0000 H005 FH0080 H片內(nèi) DR AM ：16 K3 FFFH4000 H數(shù)據(jù)空間FF 7 FHFF 80 HFFFFH片外EF F F HF 000 HF EF F HFF 00 H片內(nèi)RO M （ DR OM = 1 ）外部 （ DR OM = 0 ） 保留（ DR OM = 1 ）外部 （ DR OM = 0 ）0060 H007 FH暫存器 S P RA MMP / MC = 1（ 微處理器模式 ）MP / MC = 0（ 微型計算機模式 ）攀枝花學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文） C54xx 有一個帶有 4bit 預(yù)定標(biāo)器的 l6bit 的定時電路。 (2)主機接口 主機接口 (HPI)是一個 8bit或 16bit 的并口，提供 C54xx 與主處理機的接口。根據(jù) /BIO 輸入的狀態(tài)來執(zhí)行一個轉(zhuǎn)移，對時間要求很嚴(yán)格的循環(huán)，而且不能被外部終端所打斷的時候，可以用 /BIO 腳代替中斷與外圍設(shè)備相連。 (1)通用 I/O引腳 每一種 C54xx 芯片都有兩個通用 I/O 引腳 :/BI0 和 XF 。不同型號的 DSP，其映射寄存器的地址可能不一樣。每個機器周期可以對它進行兩次存取， CPU和外設(shè)，如緩沖串口 ((BSP)和主機接口 (HPI)可以 在一周期中同時對它進行讀和寫，所以存取速度得到了很大的提高。為攀枝花學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文） 了便于管理，片內(nèi) RAM 分成幾個部分，可以分別用來保存數(shù)據(jù)或程序，片內(nèi) RAM優(yōu)先用來存儲數(shù)據(jù)值，但也可以映射到程序空間來存儲程序代碼。片內(nèi) ROM 的引導(dǎo)程序是芯片出廠是固化好的，用戶一般不能直接使用。當(dāng) DSP 復(fù)位后，如果其 MP/ MC 弓 l 腳為高電平，系統(tǒng)將等待從 JTAG仿真口下載程序。在標(biāo)準(zhǔn)的 C54xx 的片內(nèi) ROM中有一個引導(dǎo)程序 BOOTLOAD 程序和中斷向量表。所有的C54xx 芯片都包括隨機訪問存儲器 (RAM)和只讀存儲器 (ROM)。指數(shù)編碼器和各種 CPU 寄存器 (CPU 寄存器是存儲器映射的，能快速恢復(fù)和保存 )。40bit 加法器 (ADD)。兩個 40bit的累加器 (ACC 和 ACCB)。 （ 8）最新的靜態(tài)設(shè)計技術(shù)使得芯片具有更低的功耗和更強的輻射能力。 （ 6）尤為值得一提的是 TMS320C5402 的軟件特點， 7 種有效靈活的尋址方式，僅為 lOns 的指令 執(zhí)行周期，還有一些特殊的運算指令更好地滿足了數(shù)字信號處理中特有的運算需要。 （ 4）高度專業(yè)化指令集，更適用于快速算法的實現(xiàn)和高級語言編程的優(yōu)化。 （ 2）內(nèi)部多總線結(jié)構(gòu)保證在一個機器周期內(nèi)可以多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。 TMS320C54xx 具有以下硬件優(yōu)點 (1)圍繞 1組程序總線、 3組數(shù)據(jù)總線和 4組地址總線建立的改進型哈佛結(jié)構(gòu)，解決了馮因，只要語音編碼算法的運算量不超過 !60 萬條指令，就可以在 TMS320LC54980 上實時運行。假設(shè) DSP 芯片的指令周期為p(ns)，一幀的時間為 ?? (ns)，則該 DNY 芯片在一幀內(nèi)所能提 供的最大運 p?? 條指令。例如，中低速語音編碼算法通常以 1Oms 或 20ms 為一幀，每隔 1 VMS 或 20ms 語音編碼算法循環(huán)一次。如果采樣頻率為 8kHz，即樣點之間的間隔為 125 s? ,DSP 芯片的 MAC 周期為 200ns，則 76MAC 周期需要 s? 的時間，顯然無法實時處理，需要選用速度更高的 DSP 芯片。在數(shù)字濾波器中，通常需要對每一個輸入樣點計算一次。 （ 1） .按樣點處理 所謂按樣點處理就是 DSP 算法對每一個輸入樣點循環(huán)一次。相反，運算量大的 DSP 系統(tǒng)則必須選用處理能力強的 DSP 芯片、如果 DSP 芯片的處理能力達不到系統(tǒng)要求，則必須用多個 DSP 芯片并行處理。 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)的運算量是確定選用處理能力為多大的 DSP 芯片的基礎(chǔ)。例如 TI的 TMS320C2xx/C54x 系列屬于定點 DSP 芯片，低功耗和低成本是其主要的特點。 在上述諸多因素中，一般而言，定點 DSP芯片的價格較便宜，功耗較低，但運算精度稍低。有些 DSP 系統(tǒng)可能最終要求的是工業(yè)級或軍用級標(biāo)準(zhǔn)，在選擇時就需要注意到所選的芯片是否有工業(yè)級或軍用級的同類產(chǎn)品。 除了上述因素外，選擇 DSP 芯片還應(yīng)考慮到封裝的形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。如便攜式的 DSP設(shè)備、手持設(shè)備、野外應(yīng)用的 DSP 設(shè)備等都對功耗有特殊的要求。所以，在選擇 DSP芯片的同時必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括軟件和硬件的開發(fā)工具。如果沒有開發(fā)工具的支持，要想開發(fā)一個復(fù)雜的 DSP 系統(tǒng)幾乎是不可能的。浮點芯片的字長一般為 32位，累加器為 40位。 4. DSP 芯片的運算精度 一般的定點 DSP 芯片的字長為 16 位，如 TM320C54x 系列。 3. DSP 芯片的硬件資源 不同的 DSP 芯片所提供的硬件資源是不同的，如片內(nèi) RAM, ROM 的數(shù)量，外部可擴展的程序和數(shù)據(jù)空間，總線接口， I/O接口等。因此根據(jù)實際系統(tǒng)的應(yīng)用情況，需確定一個價格適中的 DSP 芯片。 2. DSP 芯片的價格 DSP 芯片的價格也是選擇 DSP 芯片所需考慮的一個重要因素。如 TMS320C31 在主頻為 40MHz 時的處理能力為 40MFLOS； (7) BOPS:即每秒執(zhí)行十億次操作。如 TMS320LC54980的處理能力為 80MIPS，即每秒可執(zhí)行八千萬條指令； (5) MOPS:即每秒執(zhí)行百萬次操作。大部 分 DSP芯片可在一個指令周期內(nèi)完成一次乘法和加法操作，如 TMS320LC54980的 MAC時間就是 ； (3) FFT 執(zhí)行時間 :即運行一個 N 點 FFT 程序所需的時間。 DNil 芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來衡量 : (1)指令周期 :即執(zhí)行一條指令所需的時間，通常以 us(納秒 )為單位。一般來說，選擇 DSP 芯片時應(yīng)考慮到如下諸多因素?？偟膩碚f， DSP 芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。 .16 位音頻接口，可以連接麥克風(fēng)和揚聲器 .與 PC 機之間為標(biāo)準(zhǔn)并行接口， TMS320C5402 可以通過 HPI 接口與 PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 .豐富的 I/O 外設(shè) .擴展接口用于擴展存儲器和子板 DSP部分 DSP 系統(tǒng)的構(gòu)成 DSP 芯片的選擇依據(jù) 設(shè)計 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)，選擇 DSP 芯片是非常重要的一個環(huán)節(jié)。該板提供低功耗的、標(biāo)準(zhǔn)的、獨立的 C54系列開發(fā)平臺，允許用戶為 C54 XX系列 DSP評估和開發(fā)應(yīng)用程序。 本次試驗中設(shè)計的系統(tǒng)總體框架圖如下 : 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計框架圖 攀枝花學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文） 本次試驗的硬件平臺是 數(shù)字信號仿真 DES320PPA。 根據(jù)上面做出的分析，并結(jié)合中小企業(yè)電網(wǎng)諧波檢測的需要，從性能價格比和實用的角度出發(fā)，比較現(xiàn)有的諧波測量儀表，本方案主要有數(shù)據(jù)處理單元 (DSP)和數(shù)據(jù)采集單元 (AD)組成。但是由于單片機的計算 能力不強，比如在運行一些數(shù)字信號處理的基本算法時就呈現(xiàn)出劣勢，比如說在實現(xiàn) 64點以上的 FFT 算法時，會出現(xiàn)計算速度慢的特點，往往不能滿足實時性的要求。作為一個電力諧波測量裝置，一般應(yīng)具有這樣幾種功能 :能夠在任何時刻對電力信號進行數(shù)據(jù)采樣 :能夠快速準(zhǔn)確的分析各種包括電壓、電流在內(nèi)的電力基本參量 :能夠比較直觀的顯示分析結(jié)果。例如，若 1024210 ??N ，則 10485762 202 ??N ，而 1024log 2 ?NN ，減少了不止兩個數(shù)量級 !所以， 效果是很好的。 綜上所述 :FFT算法利用 W 方陣的對稱性和 nF 的周期性特點，將長序列的 DFT計算，分解為若干個短序列的 DFT 計算，然后巧妙的合并，得到整個 DFT。則用二進制形式書寫它們的對應(yīng)關(guān)系，可得 : ]110[]011[]010[]010[]100[]001[]000[]000[fFfFfFfF???? [100 ] [001][101] [101][110 ] [011][111] [111]FfFfFfFf???? () 若 ),( 012 nnn 為序列 x[n]中標(biāo)號的二進制表示，則序列值 ),( 012 nnnf 存放在數(shù)列 ),( 012 nnnF 的位置上。 注意到，對于 8 點 FFT，只需用三位二進制代碼來標(biāo)注整個數(shù)據(jù)。也可以讓輸入序列按自然順序排列，則輸出序列就是按碼位倒序的順序排列的。 碼位倒序 圖 8點基 2FFT的 運算 流圖 攀枝花學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文） 從圖中 可以看出 輸入序列的排列順序是置亂的，輸出序列是按自然順序排列的。 (4)產(chǎn)生最后的 N點復(fù)數(shù) FFT 結(jié)果并求出信號的功率 我 們可以通過信號分析的理論知識，分離 FFT 輸出為相關(guān)的四個序列 :RP, RM, IP和 IM，即偶實數(shù)、奇實數(shù)、偶虛數(shù)和奇虛數(shù)四部分， 即可產(chǎn)生最后 N點復(fù)數(shù)FFT 結(jié)果。從第 3級起開始使用循環(huán)法，根據(jù) FFT 原位計算的特性，每次循環(huán)通過改變算子和旋轉(zhuǎn)因子的步長，利用 DSP 匯編語言中簡便的間接尋址指令規(guī)律找到算子和因子值，有效的實現(xiàn)蝶形運算。的地址。因此要制 作好一個周期 N 點的正弦值和余弦值，接著用 Q15 格式將它們存儲在兩個分離的表中。當(dāng)使用位倒序?qū)ぶ钒?ARO 加到輔 助寄 存器中時，地址以位倒序的方式產(chǎn)生，即進位是從左向右，而不是從右 左。位倒序?qū)ぶ反蟠蟮靥岣吡?FFT算法的執(zhí)行速度和在程序中使用存儲器的效率。然后，復(fù)數(shù)序列經(jīng)過位倒序，存儲在數(shù)據(jù)處理緩沖區(qū)中，標(biāo)記“ fft_data” 。奇地址是d [n]的實部，偶地址是 d [n]的虛部。 (1)輸入數(shù)據(jù)的組合和位倒序 把輸入序列作位倒序，為了在整個運算最后的輸出中得到的序列是自然順序。 由于 A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)都是實數(shù)，而一般的 FFT程序中輸入數(shù)據(jù)都是些復(fù)數(shù)。計算2Nk? 到 1?N 時的 )(kF 可以利用 kNNkN WW ??? 2 的特性，得 : )()()2( kZWkYNkF kN??? （ ） 式 () ”和“式 () ” 兩 式 分 別 用 來 計 算 20 Nk ?? 和 . 12 ??? NkN 時的 )(kF ，以同樣的方式可以進一步抽取，就可以得到 N/4的 DFT，重復(fù)這個抽取過程，就可以使 N 點的 DFT用一組 2點的 DFT來計算。分為蝶形運算和碼位倒序兩部分。 FFT 算法可以分為時間抽取 FFT和頻率抽取 FFT 兩大類。由于 DFT的計算量很大，所以在很長的一段時間內(nèi)其應(yīng)用受到了很大的限制。 利用快速 FFT算法進行頻譜分析 傅立葉變換是一種將信號從時域變換到頻域的變換形式，是信號處理領(lǐng)域中的重要的分析工具。實際采樣值 nA 的算法如下 : 00 aA? )(1)(128 12811211mmnn aaQaAaaNaA??????????? （ ） 其中， 0a 為第一次正向過零點的第一個采樣值； na 為第二次正向過零點后的采樣值 :N為一周期中包含的整數(shù)點數(shù)； pnm ?? ， p 為 128 )128( nN ?? 的整數(shù)部分， Q 為 128 )128( nN ?? 的小數(shù)部分。 (3)實際