DSP作业

1绪论。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。与模拟信号处理相比，数字信号处理具有精确、灵活、抗干扰能力强、可靠性高、体积小、易于大规模集成等优点。

数字信号处理器(dsp)主要针对描述连续信号的数字信号进行数**算，以得到相应的处理结果。这种数**算以快速傅立叶变换(fft)为基础，对数字信号进行实时的处理。最近二十年来，由于集成电路技术的高速发展，用硬件来实现各种数字滤波和快速傅立叶变换成为可能，从而使dsp得到了非常快速的发展和广泛的应用。

在数字化的世界和互联网的时代，dsp变得越来越重要，可以说是无处不在。

1.1课题提出的背景。

1.1.1 数据采集技术。

数据采集是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术，它研究数据的采集、存储、处理及控制等，具有很强的实用性。随着现代科学技术的发展和计算机技术的普及，高速数据采集系统已应用于越来越多的场合，如通信、雷达、生物医学、机器人、语音和图像处理等领域。

数据采集系统追求的主要目标有两个：一是精度，二是速度。对任何量值的测试都要有一定的精确度要求，否则将失去采集的意义；提高数据采集的速度不但可以提高工作效率，更重要的是可以扩大数据采集系统的适用范围，以便于实现动态测试。

1.1.2 数字滤波技术。

数字滤波器将输入信号序列通过一定的运算后变换为输出信号序列，从而完成滤波功能。因此，数字滤波器就是一个数字系统(离散系统),而且一般情况下还是线性时不变系统。与模拟滤波相比，数字滤波具有很多突出的优点：

它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，可以避免模拟滤波无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。且精度可以达到很高，容易集成。

1.1.3 can总线通信。

can即控制器局域网，是一种多主方式的串行通信总线。采用了许多新技术和独特的设计，与一般的通信总线相比，can总线网络的数据通信具有突出的实时性、可靠性和具有良好的可扩展性。其主要特点为：

1、属于多主网络协议，网络上的任意一个节点可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息，不分主从。

2、采用非破坏性仲裁机制，当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级较低的节点会主动停止数据发送，而优先极高的节点可不受影响的继续传送数据，有效地避免了总线冲突，大大降低了在网络负载很重的情况下系统出现瘫痪的可能性。

3、can总线的节点只需通过对报文的标识符的滤波就能实现点对点、一点对多点基于tms320f2812的数据采集与can总线传输及全局广播等几种方式传送和接收数据。网络上的节点信息分成不同的优先级，可以满足不同的实时性要求。

4、can总线的直线通信距离最远可达1okin(速率skbps以下),通信速率最高可达到imbps(此时通信距离最长为4om)。

can总线目前已由150/tc22技术委员会批准为国际标准15011898(hz部分，通讯速率<1mb/s)和iso11519(h1部分，通讯速率<125kb/s)。在目前的各种现场总线中，can是唯一取得国际标准的，并且己经被公认为是几种最有前途的现场总线之一。

2 dsp简介。

数字信号处理(digitalsignalproeessing,dsp)是利用专用或通用数字信号处理芯片，通过数字方法实现信号处理。dsp芯片已经在通信与电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中得到广泛的应用，而且新的应用领域在不断地被发掘。

2.1 dsp系统。

2.1.1dsp系统的构成。

通常，一个典型的dsp系统应包括抗混叠滤波器、数据采集刀d转换器、数字信号处理器dsp、d/a转换器和低通滤波器。

dsp系统可以由一个dsp芯片和外围电路组成，也可以由多个dsp芯片及外围电路组成，这完全取决于对信号处理的要求。另外，并不是所有的dsp系统都必须包含框图中所有的部分。例如，语音识别系统的输出并不是连续变化的波形，而是识别的结果，如数字、文字等。

2.1.2dsp系统的特点。

数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：接口方便、编程方便、具有高速性、稳定性好、精度高、可重复性好、集成方便。

数字信号处理也存在一定的缺点。例如，对于简单的信号处理任务，如与模拟交换线的**接口，若采用dsp则使成本增加。dsp系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且dsp系统消耗的功率也较大。

此外，dsp技术更新的速度快，对数学知识要求非常高，开发和调试工具还有待完善。

虽然dsp系统存在着一些缺点，但其突出的优点已经使之在通信、语音、图像、雷达、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到越来越广泛的应用。

2.2 dsp芯片的选择。

设计dsp应用系统，选择dsp芯片是非常重要的一个环节。只有选择了合适的dsp芯片才`能进一步设计其外面电路及系统的其他电路。一般来说，选择dsp芯片时应考虑系统特点，dsp芯片的运算速度，dsp芯片的**，dsp芯片的硬件资源，dsp芯片的运算精度，dsp芯片的开发工具，dsp芯片的功耗等因素。

2.3dsp芯片系统开发。

2.3.1系统集成与调试工具。

tl公司提供的dsp系统集成与调试的工具主要包括：软件**器(simulator);dsk开发套件；评估板(evm);硬件**器(主要包括xds510和xds560);集成开发环境(codecomposerstudio)。

软件**器是一种模拟dsp芯片各种功能并在非实时条件下进行软件调试的一种调试工具，可以在没有目标系统的情况下，完成dsp软件的设计和调试，并在simulator模式下**验证算法的准确性。dsk开发套件是tl公司提供给初学者进行dsp编程练习的一套简单的系统评估平台。评估板(evm)是一种低成本的开发板，在evm板上一般配置了一定数量的硬件资源，可用来进行dsp芯片评价、性能评估和有限的系统调试。

调试接口采用c/汇编**调试器。硬件**器是功能强大的全速**器，用以完成系统的集成及调试。每个dsp器件都提供边界扫描(jtag)接口，通过xds510或xds56o检测器件内部的寄存器、状态机以及引脚的状态，从而实现对dsp状态的监控。

2.3.2 **生成工具。

**生成工具奠定了ccs所提供的开发环境的基础，包括：c编译器(ccompiler);汇编器(assembler);链接器(linker);归档器(arehiver);转换工具；库创建应用程序(librarybuildutility);十六进制转换工具(hexconversionutility);交叉参考列表工具(crossrefereneelister);绝对列表器(absolutelister)。

3系统的器件选型。

3.1系统总体实现方案。

本系统选用ti公司最新推出的专门用于控制领域的tms320f2812。这是一款定点32位dsp芯片，它的体系结构是专门为实时控制及实时信号处理而设计的，其丰富的片内外设为本系统提供了一个理想的实现方案。

3.2tms320f2812芯片介绍。

3.2.1tms320f2812芯片性能。

tms320c2000系列dsp集微控制器和高性能dsp的特点于一身，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法。ti公司的cz000控制器平台中主要包括c24x和c28x两个系列。c28x系列高精度数字信号处理器(dsp),其性能是目前任何现有的可编程数字信号处理器(dsp)无可比拟的。

32位的c28xdsp整合了dsp和微控制器的最佳特性，能够在一个周期内完成32×32位的乘法累加运算，或两个16×16位乘法累加运算，能够完成64位的数据处理，从而使该处理器能够实现更高精度的处理任务。快速的中断响应使28xx能够保护关键的寄存器以及快速(更小的中断延时)地响应外部异步事件。28xx有8级带有流水线存储器访问的流水线保护机制，因此，28xx高速运行时不需要大容量的快速存储器。

专门的分支跳转硬件减少了条件指令执行的反应时间，条件存储器操作更进一步提高了28xx的性能。

28xx控制器具有许多独特的功能，如可在任何内存位置进行单周期读一修改一写操作，不仅提供了高性能和**高效编程，还提供了许多其他原始指令。f28xx系列控制器在1个闪存节点上可以提供150mips的性能。

28xx处理器采用c/c++编写的软件效率非常高，因此，用户不仅可以应用高级语言编写系统程序，也能够采用c/c++开发高效的数学算法。c28lx系列dsp完成数学算法和系统控制等任务都具有相当高的性能，c28x控制器内核的独特设计支持iq一math库调用，让设计人员可以轻松地在定点处理器上开发浮点算法，并在符合成本效益的情况下与定点机器无缝结合。

3.2.2f2812时钟单元。

tms320f2812处理器内部集成了振荡器、锁相环、看门狗及工作模式选择等控制电路。振荡器、锁相环主要为处理器cpu及相关外设提供可编程的时钟，每个外设的时钟都可以通过相应的寄存器进行编程设置。看门狗监控程序的运行状态，提高系统的可靠性。

f2812处理器的片上晶振和锁相环模块为内核及外设提供时钟信号，并且控制器件的低功耗工作模式。片上晶振允许使用两种方式为器件提供时钟。一是采用内部振荡器，必须在x1/xclkin和x2两个引脚之间连接一个石英晶体，一般选30mhz,为芯片提供时钟基准。

二是使用外部时钟源，将输入的时钟信号直接接到xl/xclkin脚上，x2悬空，此种情况，不使用内部的振荡器。

3.2.3 f2812映射空间。

tms320f2812存储器包括片上存储器和外部存储器接口两个部分。tms320f2812所有存储空间采用统一寻址，从而提高了存储空间的利用率，方便程序的开发。低64kb地址存储器地址映射到24ox处理器的数据空间，高64kb的存储器地址映射到24x/240x处理器的程序存储空间，与24x/240x兼容的**只能定位在高64kb地址的存储区域执行。

因此，当xmp/mc模式选择低时，顶部的32kbflash和hosaram模块可以用来运行f24x/f240x兼容的**。如果xmp/mc模式选择高，f2812的**则从外部存。

储器接口的x州tfzone7空间开始执行。

tms320f2812片上有128k x 16位的flash,16k x l6位的sram,4k x 16位的bootrom,1k x 16位的otprom。

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