毕业设计基于tms320c5410芯片的余弦信号发生器

1、基于TMS320C5410芯片的余弦信号发生器学生姓名： 指导老师：摘 要 本课程设计主要是设计一个基于TMS320C5410 芯片的余弦信号发生器，在TMS320C5410 DSP芯片上完成对波形的编程，软件编程主要采用模块化的设计思想，把程序细化成易于实现的小模块。编程的语言主要采用执行效率高的汇编语言编写程序。通过CCS仿真平台最终成功实现了余弦波波形的产生。通过最后的仿真结果可知，基于TMS320C5410 芯片的余弦信号发生器已初步实现了设计指标并可用于解决一些实际性的问题。关键词：信号发生器，TMS320C5410, C语言，CCS仿真ABSTRACT The cosine signal generator is base on the TMS320C5410 chip in this course design. The waveform is programmed on the TMS320C5410 DSP chip, The software programming of the signal generator is mainly based on the mod

2、ular design ideas, the refinement process into a small module is easy to implement. The programming language is a flexible one which is mainly used efficient assembly language.Through the CCS emulating the generated of cosine waveforms is finally come true, the final simulation results indicate that the cosine signal generator based on the TMS320C5410 chip have been already initial realization of the design specifications and can be used to solve some practical problems.Key words: signal generat

3、or, TMS320C5410, C language , CCS emulate1引 言数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科,是在模拟信号变成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。DSP芯片以其独特的结构和快速实现各种数字信号处理算法的突出优点,发展十分迅速。数字信号发生器是在电子电路设计、自动控制系统和仪表测量校正调试中应用很多的一种信号发生装置和信号源。而正弦信号是一种频率成分最为单一的常见信号源，任何复杂信号(例如声音信号)都可以通过傅里叶变换分解为许多频率不同、幅度不等的正弦信号的叠加，广泛地应用在电子技术试验、自动控制系统和通信、仪器仪表、控制等领域的信号处理系统中及其他机械、电声、水声及生物等科研领域。目前,常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的。当这种模拟信号发生器用于低频信号输出时,往往需要的RC值很大,这样不但参数准确度难以保证,而且体积和功耗都很大。而由数字电路构成的低频信号发生器,虽然其低频性能好,但体积较大,价格较贵。而本文借助DSP运算速度高，系统集成度强的优

4、势设计的这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。1.1 课程设计的目的科技的进步带动了DSP技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，DSP技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于：（1）熟悉掌握DSP及DSP硬件器的结构、各部件基本工作原理。（2）掌握基于TMS320C5410 DSP芯片实现余弦信号发生器的设计原理和实现方法。（3）熟悉CCS集成开发环境，并能较熟练的对CCS的开发系统进行使用。（4）熟悉使用汇编语言编程DSP源程序（5）掌握工程设计的流程及方法，学习DSP程序的调试及编写，及运用观察变量的方法查看程序的运行情况。1.2 课程设计的要求（1）通过实际应用系统的分析、设计、编码、测试等工作，掌握DSP设计的一般方法和过程，初步掌握开发的有关技术。（2）要求所实现的系统具有较完善的功能，能够完成DSP系统相关功能。（3）对所设计的系统要求进行认真的测试与调试，所提交的软件系统要能正确运行。（4）在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课

5、程设计论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。设计平台CCS集成开发环境。2 基本原理2.1 DSP系统简介如图所示是数字信号处理（DSP）系统的简化框图。此系统先将模拟信号转换为数字信号，经数字信号处理后，再转换成模拟信号输出。其中抗混叠滤波器的作用是将输入信号X(t)中高于折叠频率的分量滤除，以防止信号频谱的混叠。随后，信号经采样和A/D转换后，变成数字信号X(n)。数字信号处理器对X(n)进行处理，得到输出数字信号Y(n),经D/A转换器变成模拟信号。此信号经低通滤波器，滤除不需要的高频分量，最后输出平滑的模拟信号Y(t)。图2.1 数字信号处理系统简化框图设计DSP应用系统，DSP的选择是重要的一环。只有选择了DSP芯片，才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。总而言之，DSP芯片的选择应该根据实际应用系统的需要来定。一般来说，选择DSP芯片时应该考虑如下的因素：（1）运算速度。运算速度是DSP芯片的最重要的性能指标，也是考虑选择DSP芯片的主要因素。（2）价格。价格也是选择DSP芯片时必须考虑的一个重要因素。最为毕业设计的课题研究，在满足设计要求的基础上，我们应当尽量的节约开

6、支。（3）硬件资源。不同的DSP芯片硬件资源不同，如片内RAM与ROM的容量，外部可扩展的程序和数据空间以及总线接口等。（4）运算精度。（5）开发工具和功耗也是在选择DSP芯片时应该特别注意的。而TMS320C5410的DSP的运算速度指标如下：（1）单指令周期时间分为；（2）每秒指令数为40/50/66/80/100/200MIPS。与此同时，作为16位的定点DSP它的价格相对而言是很便宜的，同时它拥有16k的片内程序ROM，和64k的RAM以及96k的I/O空间，运算精度可以达到10e-5级精度，功耗较低(采用3.3/2.5v电源)，完全能够满足本次课题研究的需要。因此本课程设计中DSP系统的设计流程如图2.2所示。图2.2 DSP系统设计流程 TMS320C5410芯片简介TMS320C5410是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片，主要应用在无线通信等应用系统中。它的体系结构采用先进的哈佛结构，程序与数据分开存放，内部具有8条高速并行总线。片内集成有片外的存储器和片内的外设以及专门用途的硬件逻辑，并配备有功能强大的指令系统，使得芯片具有很高的处理速度和广泛的应用适应性

7、。再加上采用模块化的设计以及先进的集成电路技术，芯片的功耗小、成本低、自推出以来已广泛地应用于移动通信、数字无线电、计算机网络以及各种专门用途的实时嵌入式系统和仪器仪表中。其内部结构如图2.3所示。图2.3DSP芯片内部结构基于TMS320C5410 DSP的信号发生器的具有如下特点：（1）速度快。由于TMS320VC5410DSP指令周期25/20/15/12.5/10ns，运算能力高达100 MIPS，此外，它内部还集成了维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度，所以由它组成的信号发生器的波形生成速度快。（2）波形精度高。由于TMS320VC5410DSP有优化的CPU结构，内部有1个40位算术逻辑单元，2个40位累加器，2个40 位加法器，1个1717的乘法器和1个40位的桶形移位器，有4条内部总线和2 个地址产生器，所以它能产生高精度的信号波形。（3）功耗低。该信号发生器的组要部件TMS320C5410 可以在或电压下工作，三个低功耗方式(IDLE1、IDLE2和IDLE3)可以节省DSP 的功耗，从而降低信号发生器的功耗。 （4）稳定性好。该信号发生器的主要部件都是大规模的集

8、成芯片，性能稳定，从而产生的波形信号也稳定。（5）成本较低。利用DSP构成的信号发生器的大部分功能成本可以嵌入到DSP的软件中，而不是额外的硬件，大大的降低了成本和额外的开销。（6）编程方便。DSP可以使用汇编语言，也可以使用C语言，在软件编程中的修改或升级都特别的方便。（7） 可重复性好。模拟器件的性能受元器件参数性能变化的影响很大，而数字系统基本不受影响，因此，其便于测试、调试和大规模的生产。（8）可扩展性好。2.3 CCS软件简介软件设计是基于CCS开发环境的。CCS是TI公司推出的为开发TMS320系列DSP软件的集成开发环境，是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。它采用Windows风格界面，提供了环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试、跟踪分析等环节，并把软、硬件开发工具集成在一起，使程序的编写、汇编、程序的软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行，从而加速软件开发进程。本课程设计通过CCS软件平台上应用执行效率高的汇编语言来实现余弦信号发生装置。一个典型的CCS集成开发环境用户界面如图2.4所示。图2.4 CCS用户界面由上图知整个用户界面由主菜单、工具栏、工程窗

9、口、源程序编辑调试窗口、输出窗口等组成。工程窗口用来组织用户飞若干程序构成一个项目，用户可以从工程列表中选择需要编辑和调试的特定程序，可以在工程中添加文件。在源程序编辑窗口中用户可以编辑程序，又可以设置断点、探针调试程序。输出窗口显示编译信息、程序执行结果。CCS主菜单中共有12项，如图2.5所示，各项功能见表2-1。图2.5 CCS主菜单表2-1 主菜单各项功能简介菜单项功能File（文件）文件管理，载入执行程序，符号数据，文件输入/输出Edit（编辑）文字及变量编辑，如剪切、粘贴、撤销、字符串查找View（查看）工具栏显示设置，内存、寄存器和图形显示等Project（工程）工程管理及编译、构建工程等Debug（调试）断点、探针设置、单步执行、复位等Profiler（性能）包括时钟和性能断点设置等GEL（扩展功能）利用通用扩展语言设置扩展功能Option（选项）设置字体、颜色、键盘属性以及动画速度、内存映射Tools（工具）包括引脚链接、端口链接、命令窗口、链接配置DSP/BIOS（实时分析）用来辅助CCS环境实现程序实时调试Window（窗口）包括窗口排列、窗口列表等Help(帮助)CCS在线帮助菜单，包括用户手册、入门指南等常用工具栏有CCS的一些常用命令组成，有6个工具栏，分别是： Standard Toolbar（标准工具条）、GEL Toolbar（GEL工具条）、Project Toolbar（工程工具条）、Debug Toolbar（调试工具条）、Edit Toolbar（编辑工具条）和Plug-in Toolbar（插件程序工具条）。这6种工具栏可在View菜单下找到，如图2.6所示，并可选择是否显示该工具栏。图2.6 View 菜单2.4 余弦信号发生器实现原理一般情况下产生余弦波的方法有两

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