基于tms320vc5402的双音多频信号的检测

基于tms320vc5402的双音多频信号的检测内容摘要：

指令，节约了一个指令周期的时间。 （ 2） 流水线操作 TMS320 系列处理器的流水线深度从 2~6 级不等，也就是说，处理器可以并行处理26 条指令，每条指令处于流水线上的不同阶段。 例如在一个三级流水线操作中，取指、译码和执行操作可以独立地处理，这可使指令执行能够完全重叠。 这样就增强了处理器内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 6 的处理能力。 图 就是一个三级流水线操作示 意图 ]3[。 （ 3） 专用的硬件乘法器 在一般形式的 FIR 滤波器中，乘法是 DSP 芯片 的重要组成部分。 对每个滤波器抽头，必须做一次乘法和一次加法。 乘法速度越快， DSP 处理器的性能就越高。 在通用的微处理器中，乘法指令是由一系列加法来实现的，故需许多个指令周期来完成。 相比而言， DSP 芯片 的特征就是有一个专用的硬件乘法器。 在 TMS320 系列中，由于具有专用的硬件乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。 从最早的 TMS32020 实现 FIR 的每个抽头算法可以看出，滤波器每个抽头需要一条乘法指令 MPY： LT ；装乘数到 T 寄存器 DMOV ；在存储器中移动数据以实现延迟 MPY ；相乘 APAC ；将乘法结果加到 ACC 中 其他三条指令用来将乘数装入到乘法器电路（ LT），移动数据（ DMOV）以及将乘法 结果（存在乘积寄存器 P 中）加到 ACC 中（ APAC）。 因此，若采用 256 抽头的 FIR 滤 波器， 这四条指令必须重复执行 256 次，且 256 次乘法必须在一个抽样间隔内完成。 在典型的通用微处理器中，每个抽头需要 30 ~ 40 个指令周期，而 TMS32020 只需 4 条指令。 如果采用特殊的 DSP 指令或采用 TMS320C54X 等新一代的 DSP 芯片，可进一步降低 FIR 抽头的计算时间。 （ 4） 特殊的 DSP 指令 ]4[ DSP 芯片的另一个特征是采用特殊的指令。 DMOV 就是一个特殊的 DSP 指令，它完成数据移位功能。 在数字信号处理中，延迟操作非常重要，这个延迟就是由 DMOV 来实现的。 TMS32020 中的另一个特殊指令是 LTD，它在一个指令周期内完成 LT、 DMOV 取指 N+2 N2 N+1 N+1 N1 N1 N N N 执行 译码 CLK 图 三级流水线操作 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 7 和 APAC 三条指令。 LTD 和 MPY 指令可以将 FIR 滤波器抽头计算从 4 条指令降为 2条指令。 在第二代处理器中，如 TMS320C25，增加了 2 条更特殊的指令，即 RPT 和MACD 指令，采用这 2 条特殊指令，可以进一步将每个抽头的运算指令数从 2 条降为 1 条： RPTK 255 ；重复执行下条指令 256 次 MACD ； LT, DMOV, MPY 及 APAC （ 5） 快速的指令周期 哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令再加上集成电路的优化设计，可使 DSP 芯片的指令周期在 200ns 以下。 TMS320 系列处理器的指令周期已经从第一代的 200ns 降低至现在的 20ns 以下。 快速的指令周期使得 DSP 芯片能够实时实现许多 DSP 应用。 DSP 芯片的典型应用 自从 20 世纪 70 年代末第一个 DSP 芯片诞生以来， DSP 芯片得到了飞速的发展。 在 20 年里， DSP 芯片已经在信号处理、音 /视频、通信、消费、军事等诸多领域得到 了广泛的应用。 随着 DSP 芯片性价比的不断提高，单位元算量功耗的显著降低， DSP 芯片的应用领域将会不断扩大。 TI 作为全球 DSP 的领导者，目前主推的三个 DSP 平台： TMS320C20TMS320C5000 和 TMS320C6000。 其中包括多个子系统，数十种 DSP 器件，为用户提供了广泛的选择，以满足各种不同的需求。 TMS320C2020 系列 DSP 主要用于代替 MCU，应用于各种工业控制领域，尤其是电机控制领域。 TMS320C5000 系列 DSP 是为实现低功耗、高性能而专门设计的 16 位定点 DSP 芯片，它主要 应用于通信和消费类电子产品，如手机、数码相机、无线通信基础设备、 VoIP网关 IP 电话、 MP3 等。 TMS320C6000 系列的 DSP 主要用于高速宽带和图像处理等高端应用，如宽带通信、3G 基站和医疗图像处理等。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 8 CCS 开发工具简介 CCS 提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率 ]2[ ]5[。 CCS 概述 CCS 是一种针对 TMS320 系列 DSP 的集成开发环境 ， 在 Windows 操作系统下，采用图形接口界面，提供有环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具。 CCS 提供了基本的代码生成工具，它们具有一系列的调试、分析能力。 CCS 支持如下所示的开发周期的所有阶段。 在使用 CCS 之前，必须完成下述工作： （ 1） 安装目标板和驱动软件。 按照随目标板所提供的说明书安装。 如果 正在用仿真器或目标板，其驱动软件 已随目标板提供， 可以按产品的安装指南逐步安装。 （ 2） 安装 CCS。 遵循安装 说明书安装。 如果 已有 CCS 仿真器和 TMS320c54X 代码生成工具，但没有完整的 CCS， 可以按 装说明书 所述的步骤进行安装。 （ 3） 运行 CCS 安装程序 SETUP。 SETUP 程序允许 CCS 使用为目标板所安装的驱动程序。 CCS 有两种工作模式，即软件仿真器模式：可以脱离 DSP 芯片，在 PC机上模拟 DSP 的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现和调试； 硬件在线编程模式：可以实时运行在 DSP 芯片上 ， 与硬件开发板相结合在线编程和调试应用程序。 CCS 的组成 CCS 的开发系统主要由以下组件构成： （ 1） TMS320C54x 集成代码产生工具 代码生成工具是 CCS 开发环境的基础部分， 用来对 C 语言、汇编语言或混合语言编程的 DSP 源程序进行编译汇编，并链接成为可执行的 DSP 程序。 主要包括汇编器、链接器、 C/C++编译器和建库工具等。 C 编译器 （ C Cpiler） 产生汇编语言源代码； 图 CCS 开发周期 设计 概念性规划 编程和编译 创建工程文件，编写源程序和配置文件 调试 语法检查，探测点设置和日志保存 分析 实时调试、统计和跟踪 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 9 汇编器 （ Assembler） 把汇编语言源文件翻译成机器语言目标文件，机器语言格式为公用目标格式（ COFF） ； 连接器 （ Linker） 把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。 它一边创建可执行模块，一边完成重定位 以及决定外部参考。 连 接器的输入是可重定位的目标文件和目标库文件； 归档器（ Archiver）允许你把一组文件收集到一个归档文件中。 归档器也允许你通过删除、替换、提取或添加文件来调整库 ； 助记符到代数汇编语言转换公用程序（ mnimonic_to_algebric assembly translator utility）把含 有助记符指令的汇编语言源文件转换成含有代数指令的汇编语言源文件； 建库程序（ library_build utility）建立满足开发者要求的“运行支持库 ”； 运行支持库 （ run_time_support libraries） 它包括 C 编译器所支持的 ANSI 标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运算函数和 C 编译器支持的 I/O 函数 ； 十六进制转换公用程序 （ hex conversion utility） 它把 COFF 目标文件转换成TITagged、 ASCIIhex、 Intel、 MotorolaS、或 Tektronix 等目标格式，可以把转换好的文件下载到 EPROM 编程器中 ； 交叉引用列表器（ cross_reference lister）它用目标文件产生参照列表 文件，可显示符号及其定义，以及符号所在的源文件； 绝对列表器（ absolute lister）它输入目标文件，输出 .abs 文件，通过汇编 .abs 文件可产生含有绝对地址的列表文件。 如果没有绝对列表器，这些操作将需要冗长乏味的手工操作才能完成。 （ 2） CCS 集成开发环境 CCS 允许编辑 C 源程序和汇编语言源程序，你还可以在 C 语句后面显示汇编指令的方式来查看 C 源程序。 CCS 集成开发环境 （ IDE） 允许编辑、编译和调试 DSP 目标程序。 ① 编辑源程序 集成编辑环境支持下述功能： 、注释和字符串 ； C 程序块，查找匹配块或下一 个圆括弧或大括弧； ，能够实现快 速搜索； ； 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 10 “上下文相关”的帮助；。 ②创建应用程序 应用程序通过工程文件来创建， 工程文件中包括 C 源程序、汇编源程序、目标文件、库文件、连接命令文件和包含文件。 编译、汇编和连接文件时，可以分别指定它们的选项。 在 CCS 中，可以选择完全编译或增量编译，可以编译单个文件，也可以扫描出工程文件的全部包含文件从属树 ， 也可以利用传统的 makefiles 文件编译。 ③调试应用程序 CCS 提供 下列调试功能： ； ； ； ； ； ，并收集存储器映象 ； ； ； 提供 GEL 语言，它允许开发者向 CCS 菜单中添加功能。 （ 3） DSP/BIOS 实时内核插件及其应用程序接口 API 主要为实时信号处理应用而设计。 包括 DSP/BIOS 的配置工具、实时分析工具等。 （ 4） 实时数据交换的 RTDX 插 件以及相应的程序接口 API， 可对目标系统数据进行实时监视，实现 DSP 与其他应用程序的数据交换。 CCS 的主要功能 CCS 的功能十分强大，它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能，而且支持 C/C++和汇编的混合编程，其主要功能如下： （ 1） 具有集成可视化代码编辑界面，用户可通过其界面直接编写 C、汇编、 .cmd文件等； （ 2） 含有集成代码生成工具，包括汇编器、优化 C 编译器、链接器等，将代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能集成到一个软件环境中； （ 3） 高性能编辑器支持汇编文件的动态语法加 亮显示，使用户很容易阅读代码，内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 11 发现语法错误； （ 4） 工程项目管理工具可对用户程序实行项目管理。 在生成目标程序和程序库的过程中，建立不同程序的跟踪信息，通过跟踪信息对不同的程序进行分类管理； （ 5） 基本调试工具具有装入执行代码、查看寄存器、存储器、反汇编、变量窗口等功能，并支持 C 源代码级调试； （ 6） 断点工具，能在调试程序的过程中，完成 软 硬件断点和条件断点的设置； （ 7） 探测点工具，可用于算法的仿真，数据的实时监视等； （ 8） 分析工具，包括模拟器和仿真器分析，可用于模拟和监视硬件的功能、评价代码执 行的时钟； （ 9） 数据的图形显示工具，可以将运算结果用图形显示 ,包括显示时域 /频域波形、眼图、星座图、图像等，并能进行自动刷新； （ 10） 提供 GEL工具。 利用 GEL 扩展语言，用户可以编写自己的控制面板 /菜单，设置 GEL菜单选项，方便直观地修改变量，配置参数 等。 TI公司生产的 DSPS提供在片仿真支持，它使得 CCS能够控制程序的执行，实时监视程序运行。 增强型 JTAG连接提供了对在片仿真的支持，它是一种可与任意 DSP系统相连的低侵扰式的连接。 仿真接口提供主机一侧的 JTAG连接，如 TI XSD510。 为方便 起见，评估板提供在板 JTAG仿真接口。 在片仿真硬件提供多种功能： （ 1） DSP的启动、停止或复位功能 ； （ 2） 向 DSP下载代码或数据 ； （ 3） 检查 DSP的寄存器或存储器 ； （ 4） 硬件指令或依赖于数据的断点 ； （ 5） 包括周期的精确计算在内的多种记数能力 ； （ 6） 主机和 DSP之间的实时数据交换（ RTDX）。 CCS 提供在片能力的嵌入式支持。 另外， RTDX 通过主机和 DSP APIs 提供主机和DSP 之间的双向实时数据交换，它能够使开发者实时连续地观察到 DSP 应用的实际工作方式。 在目标系统应用程序运行时 ， RTDX 也允许开发者在主机和 DSP 设备之间传送数据，而且这些数据可以在使用自动 OLE 的客户机上实时显示和分析，从而缩短研发。