DSP課程設(shè)計(jì) 基于DSP的BIOS模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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1、 課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 信息工程 學(xué)院 通信工程 專業(yè) 08 3 班一、課程設(shè)計(jì)(論文)題目 基于基于 DSPDSP 的的 BIOSBIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 二、課程設(shè)計(jì)(論文)工作自 2011 年 6 月 27 日起至 2011 年 7 月 1 日止。三、課程設(shè)計(jì)(論文) 地點(diǎn): 圖書館 、通信實(shí)驗(yàn)室（4-403、4-404） 。四、課程設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容要求：1本課程設(shè)計(jì)的目的本課程設(shè)計(jì)的目的（1）使學(xué)生掌握 DSP/BIOS 組件的基本工作原理； （2）培養(yǎng)學(xué)生基本掌握 DSP 程序設(shè)計(jì)的基本思路和方法； （3）使學(xué)生掌握 DSP 系統(tǒng)硬件調(diào)試；（4）能提高和挖掘?qū)W生對(duì)所學(xué)習(xí)知

2、識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫作能力。 2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求1）基本要求：）基本要求：（1）學(xué)習(xí) DSP/BIOS 組件的基本工作原理；（2）熟悉 DSP 編程軟件，熟練掌握 DSP/BIOS 組件設(shè)置；（3）掌握一個(gè)完整的 DSP/BIOS 組件實(shí)現(xiàn)語音通信的設(shè)計(jì)；（4）提出系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案； （5）對(duì)所設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行硬件調(diào)試即在 DSP 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS 組件的語音通信；2）創(chuàng)新要求：）創(chuàng)新要求： 在基本要求達(dá)到后，可進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如在一個(gè)程序中實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS 組件的中斷法實(shí)現(xiàn)等。3）課程設(shè)計(jì)論文編寫要求）課程設(shè)計(jì)論文編

3、寫要求（1）要按照書稿的規(guī)格打印謄寫畢業(yè)論文（2）論文包括目錄、緒論、正文、小結(jié)、參考文獻(xiàn)、謝辭、附錄等（3）畢業(yè)論文裝訂按學(xué)校的統(tǒng)一要求完成4）答辯與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：）答辯與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： （1）完成原理分析：10 分；（2）完成設(shè)計(jì)過程：40 分；（3）完成調(diào)試：40 分；（4）回答問題：10 分；5）參考文獻(xiàn)：）參考文獻(xiàn)：（1） 胡輝 編著. DSP 應(yīng)用技術(shù) 教育科學(xué)出版社（2） 鄒彥 編著 .DSP 原理及應(yīng)用 電子工藝出版社（3） 張雄偉等編著 . DSP 集成開發(fā)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社（4） http:/ http:/ 天數(shù)天數(shù) 地點(diǎn)地點(diǎn)構(gòu)思及收集資料 1圖書館編寫程序與硬件調(diào)試 2實(shí)驗(yàn)室

4、撰寫論文 2圖書館、實(shí)驗(yàn)室學(xué)生簽名： 2011 年 月 日課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)( (論文論文) )評(píng)審意見評(píng)審意見（1）完成原理分析 （10 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（） ； （2）程序設(shè)計(jì)分析（40 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（） ； （3）完成調(diào)試分析（40 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（） ；（4）回答問題 （10 分）：優(yōu)（） 、良（） 、中（） 、一般（） 、差（） ；（5）格式規(guī)范性及考勤是否降等級(jí)：是（） 、否（）評(píng)閱人： 職稱： 教授 2011 年 月 日目目 錄錄緒論緒論.1第一章第一章 DSP/BIOS 的

5、介紹的介紹 .21.1 DSP/BIOS 的系統(tǒng)介紹的系統(tǒng)介紹.21.2 DSP/BIOS 組件結(jié)構(gòu).31.3 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)語音通信.5第二章第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).62.1 芯片介紹.62.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì).10第三章第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).123.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖.123.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).133.3 軟件程序流程圖.14第四章第四章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試.154.1 CCS 設(shè)置.154.2 調(diào)試遇到的問題及問題分析.18結(jié)束語結(jié)束語.19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .20致致 謝謝.20附錄：源程序附錄：源程序 .21華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)1緒緒 論論TI 公司的 DS

6、P 開發(fā)軟件包括集成開發(fā)系統(tǒng) (CCS), 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(DSP/BIOS),第三方算法庫標(biāo)準(zhǔn) (eXpressDSP)。DSP/BIOS 是一個(gè)用戶可剪裁的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，主要由三部分組成：多線程實(shí)時(shí)內(nèi)核；實(shí)時(shí)分析工具；芯片支持庫。利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)程序，可以方便快速的開發(fā)復(fù)雜的DSP 程序。操作系統(tǒng)維護(hù)調(diào)度多線程的運(yùn)行，只需將定制的數(shù)字信號(hào)算法作為一個(gè)線程嵌入系統(tǒng)即可；芯片支持庫幫助管理外設(shè)資源，復(fù)雜的外設(shè)寄存器初始化可以利用直接圖形工具配置；實(shí)時(shí)分析工具可以幫助分析算法實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。DSP/BIOS 以模塊化方式提供給用戶對(duì)線程、中斷、定時(shí)器、內(nèi)存資源、所有外設(shè)資源的管理能力都可以根據(jù)需

7、要剪裁。實(shí)際應(yīng)用中需要的定制算法作為一個(gè)線程插入 DSP/BIOS 的調(diào)度隊(duì)列，由 DSP/BIOS 進(jìn)行調(diào)度。在本次課設(shè)中，主要就是應(yīng)用一個(gè)完整的 DSP/BIOS 組件實(shí)現(xiàn)語音通信的設(shè)計(jì)，在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中還要用到芯片 AD50，因此在報(bào)告中主要分以下幾個(gè)模塊來分析：(1)詳細(xì)介紹 DSP/BIOS 組件的工作原理及其配置過程；(2) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括 AD50 芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及 PCB制圖，DSP/BIOS 和 AD50 的連接等；(3) 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，基于 DSP/BIOS 語音通信的程序設(shè)計(jì)過程；(4) 硬件調(diào)試結(jié)果，及遇到的問題和問題分析。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中我主要負(fù)

8、責(zé)硬件的調(diào)試過程，同時(shí)還參與了總體方案的設(shè)計(jì)過程。李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)2第一章第一章 DSP/BIOS 的介紹的介紹1.1 DSP/BIOS 的系統(tǒng)介紹 DSP/BIOS 是一個(gè)簡易的嵌入式操作系統(tǒng)，主要是為需要實(shí)時(shí)調(diào)度，同步以及主機(jī)目標(biāo)系統(tǒng)通訊和實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS 集成于 CCS 中，不需要額外的費(fèi)用，但不提供源碼，它是 TI 公司倡導(dǎo)的eXpressDSP 技術(shù)的重要組成部分。DSP/BIOS 組件由以下 3 部分組成： 1. DSP/BIOS 實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核與 API 函數(shù) 使用 DSP/BIOS 開發(fā)程序主要就是通過調(diào)用 DSP/BIO

9、S 實(shí)時(shí)庫中的API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。所有 API 都提供 C 語言程序調(diào)用接口，只要遵從 C 語言的調(diào)用約定，匯編代碼也可以調(diào)用 DSP/BIOS API。DSP/BIOS API 被分為多個(gè)模塊，根據(jù)應(yīng)用程序模塊的配置和使用情況的不同，DSP/BIOS API 函數(shù)代碼長度從 500 字到 6500 字不等。CCS FOR C6000 V2。2 提供的 DSP/BIOS 主要的 API 模塊包括以下幾種：CLK 模塊、HST 模塊、HWI 模塊、IDL 模塊、LOG 模塊、MEM 模塊、PIP 模塊、PRD 模塊、RTDX 模塊、STS 模塊、SWI 模塊、DEC 模塊、SIO

10、 模塊、MBX 模塊、QUE 模塊與 SEM 模塊。2. DSP/BIOS 配置工具 基于 DSP/BIOS 的程序都需要一個(gè) DSP/BIOS 的配置文件，其擴(kuò)展名為.CDB。DSP/BIOS 配置工具有一個(gè)類似 Windows 資源管理器的界面，它主要有兩個(gè)功能：在運(yùn)行時(shí)設(shè)置 DSP/BIOS 庫使用的一系列參數(shù); 靜態(tài)創(chuàng)建被DSP 應(yīng)用程序調(diào)用的 DSP/BIOS API 函數(shù)所使用的運(yùn)行對(duì)象，這些對(duì)象包括軟件中斷、任務(wù)、周期函數(shù)及事件日志等。 3. DSP/BIOS 實(shí)時(shí)分析工具 DSP/BIOS 分析工具可以輔助 CCS 環(huán)境實(shí)現(xiàn)程序的實(shí)時(shí)調(diào)試，以可視化的方式觀察程序的性能，并且不影

11、響應(yīng)用程序的運(yùn)行。通過 CCS 下的DSP/BIOS 工具控制面板可以選擇多個(gè)實(shí)時(shí)分析工具，包括 CPU 負(fù)荷圖、程華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)3序模塊執(zhí)行狀態(tài)圖、主機(jī)通道控制、信息顯示窗口、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)窗口等。與傳統(tǒng)的調(diào)試方法不同的是，程序的實(shí)時(shí)分析要求在目標(biāo)處理器上運(yùn)行監(jiān)測代碼，使 DSP/BIOS 的 API 和對(duì)象可以自動(dòng)監(jiān)測目標(biāo)處理器，實(shí)時(shí)采集信息并通過 CCS 分析工具上傳到主機(jī)。實(shí)時(shí)分析包括：程序跟蹤、性能監(jiān)測和文件服務(wù)等。1.2 DSP/BIOS 組件結(jié)構(gòu) DSP/BIOS 的組件結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示圖 1.2 DSP/BIOS 組件管理器DSP/BIOS 主要包括以下組件：李新凱：基于

12、 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)41、System(系統(tǒng)配置)：對(duì)一些關(guān)鍵寄存器的設(shè)置，定義目標(biāo)文件的使用以及系統(tǒng)設(shè)置；(1)Global Settings主要的設(shè)計(jì)屬性有：Target Board Name:目標(biāo)板的名稱，往往根據(jù)所用 DSP 的類型自動(dòng)命名。DSP Type:DSP 芯片家族的類型，如 C54x.Chip Support Library(CSL):指定具體 DSP 芯片的類型，如 C5402.PMST(6-0):PMST 映射寄存器的低七位MP/MC,OVLY,AVIS,DROM,CLKOFF,SMUL 和 SST.SWWSR:軟件等待狀態(tài)寄存器的值，它控制軟件可編程等

13、待狀態(tài)發(fā)生器。BIOS_init 初始化時(shí)，SWWER,BSCR 和 CLKMD 寄存器將被初始化，之后才調(diào)用 main 函數(shù).BSCR:直譯為塊開關(guān)控制寄存器的值。這個(gè)寄存器的功能在于防止訪問不同存儲(chǔ)區(qū)域切換時(shí)在總線上發(fā)生沖突。(2)MEM(Memory Section Manager) 這是存儲(chǔ)區(qū)段管理器。在這個(gè)項(xiàng)目中用戶可以圖形化地分配自己的DSP/BIOS 程序存儲(chǔ)區(qū)段的占用情況，DSP/BIOS 默認(rèn)的各存儲(chǔ)區(qū)段均已列出，用戶可以直接通過右鍵單擊后的彈出菜單進(jìn)行修改。(3)SYS-System Settings2、Instrumentation(分析工具)：調(diào)試工具有記錄器，可以提供

14、針對(duì)實(shí)時(shí)操作優(yōu)化的調(diào)試信息； 這一欄可以稱為“示波器”欄，包括兩個(gè)項(xiàng)目：LOG 和 STS.(1)LOG 組件可以建立 LOG 模塊，這個(gè)模塊可以調(diào)用 LOG 組件的 API 函數(shù)捕獲實(shí)時(shí)信息，在 CCStudio 給出的 hello 程序段就使用了這種方法。(2)STS 組件中建立的對(duì)象有一個(gè)重要屬性 unit type，通過這個(gè)屬性可以設(shè)定在 STS“示波器”中顯示的時(shí)間軸的時(shí)間單位。在 C6000 中更為方便一些，可以指定時(shí)間單位。3、Scheduling(任務(wù)調(diào)度)：包含定時(shí)器，硬件、軟件中斷等；4、Synchronization(任務(wù)同步)：提供一般操作系統(tǒng)都具有的信號(hào)燈、郵箱、隊(duì)列

15、、鎖等四個(gè)組件；華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)55、Input/Output(輸入輸出)：提供 DSP 實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)與主機(jī)通過仿真口和CCS 交互數(shù)據(jù)的機(jī)制；6、Chip Support Library(芯片支持庫) CSL 組件是 DSP/BIOS 中的一員，它的主要作用在于為用戶提供 DSP 片上外設(shè)的抽象調(diào)用方法，針對(duì)不同的 DSP 芯片幫助配置 DSP 的外設(shè)資源。 CSL 與 DSP/BIOS 一樣，是通過專用的 API 函數(shù)使得訪問片上外設(shè)更加方便。這些 API 函數(shù)按功能不同分為許多個(gè)程序包，依次為：CHIP 程序包，DAT 程序包，DMA 程序包，DMA 程序包，EBUS 程序包，GPIO

16、 程序包，HPI程序包，IRQ 程序包，MCBSP 程序包，PLL 程序包，PWR 程序包，TIMER 程序包和 WDTM 程序包，分別支持和管理 CPU，DMA 數(shù)據(jù)搬移，總線，通用 IO口線，HPI，片上外設(shè)中斷，McBSP 口，PLL,掉電工作模式，計(jì)時(shí)器等片上資源。各個(gè)程序的 API 函數(shù)大部分以相應(yīng)的程序包名加下劃線開頭，容易識(shí)別和掌握。 在程序中調(diào)用 CSL 的方法有兩種：一種是通過 DSP/BIOS 組件管理器，另一種是直接調(diào)用 CSL 庫函數(shù)。后者要求用戶對(duì) CSL 的各種庫函數(shù)相當(dāng)了解，這種方法生成的可執(zhí)行程序代碼要小得多，而第一種方法，即借用DSP/BIOS 組件管理器，特

17、別是當(dāng)用戶使用中斷時(shí)，使用 DSP/BIOS 更為方便一些。7 API 函數(shù)API 函數(shù)是 DSP/BIOS 的真正靈魂，它是 DSP/BIOS 提供的一種靈活的用于圖形化編程和實(shí)時(shí)調(diào)試的編程內(nèi)核，以其高度模塊化，面向中斷的編程方法，節(jié)約了 CPU 的占用時(shí)間，為用戶進(jìn)行 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了極大地方便，實(shí)現(xiàn) DSP/BIOS 的功能是通過調(diào)用其相應(yīng)的 API 函數(shù)來完成的。 李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)61.3 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)語音通信 DSP/BIOS 是 CCS 提供的一套工具，是一個(gè)尺寸可伸縮的實(shí)時(shí)內(nèi)核，它是為了那些需要實(shí)時(shí)線程調(diào)度與同步、主機(jī)與目標(biāo) D

18、SP 間通信或者實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS 提供了搶占式多線程、硬件抽象、實(shí)時(shí)分析和配置工具。DSP/BIOS 工作原理如圖 1.3 所示：音頻信號(hào)音頻信號(hào)A/D/AMcBSP1軟中斷（SWI）串行口硬中斷(McBSP1HWI)DXPDXP圖 1.3 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)語音通信中斷程序的工作原理通過 PHONE2 采集數(shù)據(jù)，先由 TLC274 前級(jí)放大和調(diào)理經(jīng) AD50 轉(zhuǎn)換通過同步串行口經(jīng) CPLD 選擇 MCBSP1 與 5402 連接。經(jīng)采集后的數(shù)據(jù)經(jīng) 5402處理后，同樣經(jīng) MCBSP1 傳回 AD50 通過 TLC274 放大后經(jīng) PHONE1 輸出。華東交通大學(xué)課

19、程設(shè)計(jì)7第二章第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 芯片介紹 在本次課設(shè)過程中主要用到的芯片有 DSP 芯片 5402 和 AD50，下面就這兩塊芯片進(jìn)行介紹： (1)DSP 芯片 5402 圖 2.1(a) 5402 管腳圖李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)8 這里用到 5402，其晶體振蕩器的頻率為 10MHZ,在接受輸入和發(fā)送輸出的幀同步脈沖為高電平時(shí)，并且接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘到來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送，芯片主要是對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的過程，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，處理和分析。 (2) TLC320AD50C 圖 2.1(b) AD50 管腳圖TLC320AD50C 集成了 16 位 A

20、/ D、D/ A 轉(zhuǎn)換器，采樣速率最高可達(dá) 22. 05kb/ s。在 TLC320AD50C 內(nèi)部 DAC 之前有插值濾波器， ADC之后有抽樣濾波器，接收和發(fā)送可同時(shí)進(jìn)行。TLC320AD50C 主機(jī)時(shí)鐘信號(hào)來源于外部，通過 MCL K 引腳輸入。幀同步信號(hào)從內(nèi)部產(chǎn)生，由 MCL K 導(dǎo)出，其頻率由控制寄存器 4 設(shè)定。SCL K 時(shí)鐘可以由內(nèi)部產(chǎn)生也可由華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)9外部輸入，在內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)，其頻率為幀同步信號(hào)頻率的 256 倍。TLC320AD50C 與外界串行通信可以分為首次通信和二次通信。在首次通信中，有兩種數(shù)據(jù)傳送模式,16 位傳送模式和 15+1 位傳送模式，可通過控制寄

21、存器設(shè)定。省卻情況下為 15+1 位傳送模式。若采用 15+1 位傳送模式，其最低位 D0 為非數(shù)據(jù)位，輸入 DAC 數(shù)據(jù)的 D0 位為二次通信請(qǐng)求位，輸出 ADC 數(shù)據(jù)的 D0 位為 M/ S 腳的狀態(tài)位。二次通信只有在發(fā)出請(qǐng)求時(shí)產(chǎn)生，當(dāng)首次通信采用 15+1 位模式時(shí)，可以用 D0 進(jìn)行二次通信請(qǐng)求；當(dāng)首次通信采用 16 位模式時(shí)，則必須由FC 腳輸入信號(hào)來產(chǎn)生二次通信請(qǐng)求。二次通信數(shù)據(jù)格式如圖 2 所示，其中 D7D0 為控制寄存器數(shù)據(jù)，D12D8 為控制寄存器地址，D13 = 1 為讀控制寄存器數(shù)據(jù)，D13 =0 對(duì)控制寄存器寫數(shù)據(jù)。通過二次通信，可實(shí)現(xiàn)TLC320AD50C 初始化和

22、修改 TLC320AD50C 內(nèi)部控制寄存器。圖 2.1(c)二次通信數(shù)據(jù)格式 (3)DSP 與 AD50 的連接 圖 2.1(d)DSP 與 AD50 的硬件連接李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)102.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案器件的選擇原理圖設(shè)計(jì)制板與焊接PCB 設(shè)計(jì)硬件調(diào)試圖 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖第一步：方案的確定 硬件的實(shí)現(xiàn)方案的確定是在考慮系統(tǒng)性能指標(biāo)、成本、算法需求、體積和功耗核算等因素的基礎(chǔ)上，選擇系統(tǒng)的最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案，包括畫出硬件系統(tǒng)框圖。第二步：器件的選擇。一個(gè) DSP 硬件系統(tǒng)除了 DSP 芯片外，還包括 ADC、DAC、存儲(chǔ)器、電源、邏輯控制、通信、

23、人機(jī)接口、總線等基本部件。DSP 芯片的選擇：根據(jù)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算量的需求來選擇，此次我們選擇的的是TMS320VC5402.ADC 和 DAC 的選擇：A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇應(yīng)根據(jù)采樣頻率、精度等來選型。D/A 轉(zhuǎn)換器因根據(jù)信號(hào)頻率、精度等來選擇。此次我們選擇的芯片是 TLC320AD50CDW.華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)11邏輯控制器件的選擇：系統(tǒng)的邏輯控制通常是用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)。首先我們采用 CPLD，芯片型號(hào) ALTERA EPM7128SLC84-15。通信器件的選擇。通常系統(tǒng)都要求有通信接口。首先要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)通信速率的要求來選擇通信方式第三步：原理圖設(shè)計(jì)。第一步和第二步的工作是完成系統(tǒng)的分

24、析，從第三步進(jìn)入系統(tǒng)的綜合，在所有的系統(tǒng)綜合工作中，原理圖設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵一步，它關(guān)系到所設(shè)計(jì)的DSP 系統(tǒng)是否正常工作。因此，在原理圖設(shè)計(jì)階段必須清楚的了解器件的特性、使用的方法和系統(tǒng)的開發(fā)，必須時(shí)可對(duì)單元電路進(jìn)行功能仿真。原理圖設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可分為單 DSP 結(jié)構(gòu)和多 DSP 結(jié)構(gòu)、并行和串行結(jié)構(gòu)、全DSP 結(jié)構(gòu)和 DSP/MCU 混合結(jié)構(gòu)等；模擬數(shù)字混合電路設(shè)計(jì)，主要用來實(shí)現(xiàn) DSP 與模擬混合產(chǎn)品的無縫連接，包括信號(hào)的調(diào)整、A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩沖等；存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)，是利用 DSP 的擴(kuò)展接口進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器和 I/O 空間的配置。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮存儲(chǔ)映射地址

25、、存儲(chǔ)器容量和存儲(chǔ)器速度等；通信接口的設(shè)計(jì)；電源和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)；控制電路的設(shè)計(jì)，包括狀態(tài)控制、同步控制。第四步：PCB 設(shè)計(jì)。PCB 圖的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員既要熟悉系統(tǒng)的工作原理，還要清楚布線工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖 2.2 就是應(yīng)用 protel 軟件所畫出的 PCB 圖李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)12圖 2.2 PCB 圖設(shè)計(jì)第五步：制板與焊接這一步主要過程是根據(jù) PCB 圖來制作 PCB 板，然后再將元器件一一焊在板子。第六步：硬件調(diào)試。硬件調(diào)試的過程就是將制成的板子與仿真器連接一起進(jìn)行仿真，看調(diào)試結(jié)果是否與預(yù)期結(jié)果一致。華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)13第三章第三章 系統(tǒng)程序設(shè)

26、計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖圖 3.1(a)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖 圖 3.1(b) DSP/BIOS 配置圖3.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)第一步：進(jìn)入 CCStudio 集成環(huán)境，新建一個(gè)工程文件，點(diǎn)擊 Project/New,進(jìn)入如下圖所示環(huán)境，把工程命名為 bios_audio 即可。第二步：進(jìn)入 DSP/BIOS 組件管理器中進(jìn)行 DSP 片上資源的設(shè)置，并將生成的配置文件加到工程文件中去。點(diǎn)擊 File/New/DSP/BIOS Configuration第三步：文件和一個(gè)空的主程序文件，需要加入 DSP/BIOS 運(yùn)行支持庫和c 語言支持庫。第四步：編寫主函數(shù)，實(shí)現(xiàn)所需要的功能，這一

27、步是在上面框架下完善主程序文件，將 CPU 初始化，將 CSL 初始化，并使用 CSL 的 API 函數(shù)完成對(duì)串口的讀寫操作，完成后的工程文件如圖所示。創(chuàng)建工程選擇BIOS配置模板配置.cdb數(shù)據(jù)庫文件編寫主程序李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)143.3 軟件程序流程圖圖 3.3(a) 程序流程圖 圖 3.3(b) 語音通信的實(shí)現(xiàn)流程調(diào)用CSL_int()完成DSP初始化調(diào)用CSL_cfgInit()完成McBSP初始化調(diào)用MCBSP_start0完成AD50初始化準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)？接收發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送YNNY開始語音通信的 DSP/BIOS 實(shí)現(xiàn)流程 1） DSP 初始化完成對(duì)系統(tǒng)時(shí)

28、鐘和狀態(tài)寄存器等的設(shè)置； 2）McBSP 初始化完成對(duì)McBSP 相應(yīng)寄存器的初始化； 3）調(diào)用 API 函數(shù)對(duì) AD50初始化 4）通過查詢方式，完成對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)15第四章第四章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試4.1 CCS 設(shè)置第一步： 先在桌面上打開 Setup CCS 2 (C5000)進(jìn)入下圖所示界面，點(diǎn)擊右邊的“Install a Device Driver” 。圖 4.1 Setup CCS2(C5000)開始界面2. 彈出對(duì)話框，在 CCS 的安裝目錄中找到 drivers 找到相應(yīng)的設(shè)備。 圖 4.2(a) Select Device Driver File 對(duì)

29、話框李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)16圖 4.2(b) Device Driver 屬性設(shè)置3.點(diǎn)擊“OK”按鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)在中的框中多了“tixds54X”這個(gè)設(shè)備，然后點(diǎn)擊“Add To System” 出現(xiàn)“Board Properties”對(duì)話框。圖 4.3 Board Properties 對(duì)話框4. 在 Board 下面的下拉菜單中選擇第二項(xiàng)“Auto-generate board data file with extra configuratic” ，這里“Configuratic File”變成可見，點(diǎn)擊“Browse”華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)17 圖 4.4 打開所

30、需文件5.在 CCS 目錄中的 bin 目錄中找到 wintech.cfg 這個(gè)文件，選中打開，然后點(diǎn)擊“Next”按鈕。出現(xiàn)下面的對(duì)話框后，將 I/O port 的 Value 改成0 x0。點(diǎn)擊“Next” 圖 4.5 I/O 端口設(shè)置6.選中”TMS320C5400”點(diǎn)擊旁邊的“Add Single”按鈕，在右邊的框中會(huì)出現(xiàn)“CPU_1” ，點(diǎn)擊“Next” 圖 4.6 添加 Single李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)187.在“startup GEL”中點(diǎn)擊右邊的小按鈕 圖 4.7 startup GEL 對(duì)話框8.在打開對(duì)話框中選擇需要的文件。 4.8 選擇芯片 C

31、54029.點(diǎn)“File”菜單中的“Save”存盤，然后退出，彈出對(duì)話點(diǎn)擊是，就會(huì)啟動(dòng) CCS 軟件。 編譯運(yùn)行無誤后，導(dǎo)入程序，最后點(diǎn)擊全速運(yùn)行，用一根數(shù)據(jù)線一端插板子的 PHONE1 端，另外一端接電腦，再用一副耳機(jī)插入板子的 PHONE2,看是否能夠聽到電腦里放的歌曲。華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)194.2 調(diào)試遇到的問題及問題分析(1)當(dāng)板子上電后，電源指示燈不亮，板子不能夠上電。 檢查電源的三個(gè)角，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)接地的管腳雖然是短路的，但是之間還是有壓降的，解決方法將兩個(gè)接地的管腳用一根線焊在一起發(fā)現(xiàn)上電后，電源指示燈會(huì)亮，并且其他芯片的電壓正常，板子可以上電了。(2)按下復(fù)位鍵后，復(fù)位指示燈不亮

32、，并且 U5 的一些管腳電壓值不對(duì)。 這出現(xiàn)的問題是 CPLD 芯片沒有燒入程序進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)室?guī)熜值膸徒M下，燒入程序后可以發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路有用，并且復(fù)位指示燈也亮了。CPLD芯片的管腳電壓值也恢復(fù)正常。(3)下載不了程序進(jìn)去。 這是整個(gè)課設(shè)中遇到的最大問題，一直沒有解決，出現(xiàn)這個(gè)問題，我估計(jì)原因有以下幾點(diǎn)：DSP 芯片管腳焊接出現(xiàn)虛焊的問題；DSP 芯片有問題，拿過來時(shí)就有問題；當(dāng)用示波器觀察晶振產(chǎn)生的波形，可以看到產(chǎn)生的不是正弦波而是有失真，到 DSP 芯片輸出也是一樣的結(jié)果，但是頻率為10MHZ 沒有問題；(4)借用其他組的板子進(jìn)行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)用耳機(jī)可以聽到嘟嘟的聲音，但是聽不到由電腦里放出的

33、歌曲的聲音。 出現(xiàn)這個(gè)問題，第一反應(yīng)就是某些地方可能接觸不良，后來發(fā)現(xiàn)是CPLD 芯片確實(shí)沒有接觸好，芯片和插槽之間沒有接觸好，當(dāng)用手指按住時(shí)可以聽到歌曲聲。李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)20結(jié)結(jié) 束束 語語 這次課程設(shè)計(jì)主要是基于 DSP 的 BIOS 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)，主要是利用TMS320C54xDSP 來實(shí)現(xiàn)音頻的輸入輸出，這和語音通信模塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的，都是在 PHONE1 輸入音頻信號(hào)，用耳機(jī)看能否在 PHONE2 端能否收到這些音頻信號(hào)。但是二者最大的不同之處在于：語音通信主要是通過編程來實(shí)現(xiàn)的，而 DSP/BIOS 主要是通過 BIOS 這么一個(gè)操作系統(tǒng)來完成

34、的，可以發(fā)現(xiàn)用第二種方法程序明顯少了許多，只有一個(gè)主函數(shù)main(),然后通過調(diào)用 BIOS 里面的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)各種功能，而語音通信主要是通過編寫一大堆程序來實(shí)現(xiàn)，麻煩而且易出錯(cuò)。一句話，DSP/BIOS 幫組完成了各種進(jìn)程間的管理，主函數(shù) main 的作用被減弱，甚至可以為空函數(shù)，但是不能不要。 雖然在本次課設(shè)過程中，雖然我們自己制作的板子沒有出結(jié)果，但是還是受益匪淺，首先，在整個(gè)買元器件，制板的過程中讓我認(rèn)識(shí)了很多元器件，也讓我見識(shí)了許多元器件，比如:貼片 LED 燈，貼片晶振等，以前只認(rèn)為有貼片電阻，貼片電容，但是這次讓我大開眼界啊。其次，在網(wǎng)上買芯片的過程中，讓我發(fā)現(xiàn)光知道芯片的形狀不一

35、定能夠買到自己需要的芯片，因?yàn)檫€需要知道芯片的封裝，封裝不同，用起來也不相同，另外，型號(hào)有一個(gè)字母不同，其差別相差萬里，不只是價(jià)格相差好大，而且用途也非常大，例如在買芯片 TPS767D318QPWPRQ1 時(shí)，一個(gè)字母 Q 就相差很大，有字母 Q 的是軍工專用，而且是耐高溫的，沒有的則是平常教學(xué)用的。最后，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，讓我學(xué)到的最多的是 DSP/BIOS 的相關(guān)知識(shí)，讓我對(duì) BIOS 有了進(jìn)一步的了解，雖然在上課過程中有提到這方面的知識(shí)，但是當(dāng)時(shí)只是有一個(gè)大概的影響，通過這次課設(shè)讓我對(duì)這方面的知識(shí)有了深刻的了解。華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)21參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn)1 鄒彥,DSP 原理與

36、應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2005 年2張勇， CC+語言硬件程序設(shè)計(jì):基于 TMS320C5000 系列 DSP 西安電子科技大學(xué)出版社 2003 年3 http:/ 謝謝在本次課設(shè)過程中，指導(dǎo)老師胡輝老師給予了我最大的支持，尤其是在調(diào)試板子過程中，遇到了許多問題。當(dāng)時(shí)正值是心情最低落的時(shí)候，這時(shí)胡輝老師過來給我開導(dǎo)，教育我制作板子的過程是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，在其中有一個(gè)步驟出現(xiàn)了錯(cuò)誤就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，而且老師還告訴我們制作板子不是一朝一夕的事情，需要耐心地調(diào)試，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，解決錯(cuò)誤的過程，遇到問題不能夠急躁，需要耐心地找出問題的所在。另外，實(shí)驗(yàn)室?guī)熜忠步o予了我很大的幫助，調(diào)試過程中遇到問題，師

37、兄能夠細(xì)心地幫忙找出原因的所在，分析問題。遇到不懂的問題時(shí)，師兄能夠進(jìn)行詳細(xì)地解答，讓我倍受感動(dòng)。同時(shí)，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程，同學(xué)們也給予了我很多幫助，例如在買元器件時(shí)就是因?yàn)辄S建同學(xué)提供了很好的廠家，要不然買芯片都需要花費(fèi)很長的一段時(shí)間。同時(shí)，在遇到問題時(shí)，同組的同學(xué)能夠積極參與討論，解決問題，互相支持，互相鼓勵(lì)，才能夠走到今天，要不然真不知道自己能不能堅(jiān)持下來。所以在這里我要感謝我同組的同學(xué)給予我的幫助！李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)22附錄：源程序附錄：源程序main.c#include std.h#include stdarg.h#include bios_audio

38、cfg.hextern MCBSP_Config mcbspCfg1;extern MCBSP_Handle hMcbsp1;int XDat;int RDat;Void main() CSL_init(); CSL_cfgInit(); MCBSP_start(hMcbsp1,MCBSP_XMIT_START|MCBSP_RCV_START,0 x300u); while(1) while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp1); RDat=MCBSP_read16(hMcbsp1); XDat=RDat; while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp1); MCBSP_write16(hMcbsp1,XDat); return;華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)23附：原理圖李新凱：基于 DSP 的 BIOS 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)24