毕业设计（论文）基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的实现.doc

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1、基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的实现摘 要本文简要介绍了函数发生器的研究现状及发展状况，详细阐述了函数发生器的设计原理及其特点，同时介绍了DSP芯片的特点及应用。在此基础上给出了基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器设计的整体方案，包括硬件和软件设计方案，重点对于基于DSP的函数发生器软件设计部分做了进一步的阐述。最后将软硬件设计相结合同时调试，进行系统集成。系统的软件设计主要包括在DSP集成仿真系统开发工具(CCS)上进行C程序的编译、调试以及函数波形的实现。经过软、硬件的调试，函数信号发生器所产生的波形信号具有精度高，波形稳定，失真小的特点；并且系统工作可靠

2、稳定，操作简单实用。关键词: 函数发生器，DSP，CCSAchievement of a signal generator based on the TMS320C5509 DSP AbstractThis paper introduces the research status and development of the signal generator in brief, and elaborates the signal generator design principle in detailsBesides, this paper also introduces the charac

3、teristics and application of DSP The overall program of the system design is given on TMS320C5509 DSPThe program design includes hardware and software design，and software design part of the signal generator which based on DSP are further elaborated The systems software design mainly includes two par

4、ts: the realization and debugging of C language program and achievement of the waveform signal base on CCS.After the software debugging process，three kinds of waveform signal produced by the signal generator have the characteristics of high accuracy, waveform stability and small distortion；and the s

5、ignal generator has the advantages of simple operation，reliable and stable work，practice.Keywords : Signal Generator, DSP,CCS目 录摘 要iAbstractii第一章 绪 论11.1信号发生器的概况11.2 DSP的特点、应用和发展概况21.3论文的主要内容3第二章 TMS3205509 DSP简介42.1 TMS3205509 DSP简介42.1.1 TMS3205509 DSP芯片概述42.1.2 TMS320C5509 DSP的主要特点及系统性能42.2实验箱功能的

6、介绍5第三章 软件仿真CCS集成开发工具及环境的介绍63.1 CCS简介63.1.1 CCS的构成介绍63.1.2 CCS中文件的种类83.1.3 CCS环境中的汇编/C语言程序开发83.1.4 CCS中如何调试程序103.2在CCS中与外部文件交换数据123.2.1 利用探针从/向外部文件载入/保存数据123. 2.2 利用图形窗口观察和分析数据14第四章 基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的软硬件仿真154.1函数发生器的实现154.1.1波形产生的原理154.2 软件仿真的实现164.2.1 仿真结果的观察174.3 硬件仿真的实现194.3.1 试验设备的准备194.3

7、.2程序的编辑、编译和调试过程及结果204.4存在问题及缺陷23第五章 总结和展望245.1 工作总结245.2 技术展望24参 考 文 献25致 谢26附 录27附录1：参考文献阅读记要27附录2：基于TMS320C5509 DSP函数发生器的实现的C语言源程序31 第一章 绪 论测量仪器从宏观上可分为两大类，即激励和检测仪器。激励仪器主要是信号发生器。信号发生器是一种常用的信号源，它是一种为电子测量和计量工作提供电信号的设计，它和示波器、电压表、计数器等仪器一样是应用最广泛的电子仪器之一。因此，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。在许多实际应用和实验测试处理中，根据使用者的要求仿真

8、出各种测试信号，提供给测量电路，以满足测量或各种实际要求。在教学和科研中，通常选择几种典型信号(如正弦波、三角波、方波等)作为标准信号，用于电子电路和控制系统的测试或参数测量。信号发生器也是控制系统的重要组成部分，因此在许多高科技领域都得到了非常广泛的应用，如设计与测试、汽车制造业、生物医学等领域。因此通过借鉴国内外研究工作的先进经验，研制出高精度、可靠性、可调参数的数字信号发生器，对于促进我国航空、航天、国防及工业自动化等领域的发展，跟随和赶超世晃先进水平均有重要意义。1. 1信号发生器的概况早在20世纪20年代电子设备刚出现的时候，信号发生器便随之产生。随着通信和雷达技术的发展，40年代出

9、现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使得信号发生器从定性分析的测量仪器发展成为定量分析的测量仪器。与此同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现了第一台全晶体管的信号发生器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器。利用单片机技术和精密函数发生电路构成的信号发生器，可实现信号的频率偏差的自动调整，可产生高精度、高稳定性的低频波形信号。有的甚至只需要利用函数发生器芯片，外接很少的电阻、电容等元件，便可产生正弦波、三角波、方波等三种简单波形。由于模拟

10、电路的漂移大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构是非常复杂的。自70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，能够产生出比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC(数模转换器)的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大的缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以通过改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期来实现，但这些办法是有限度的，根本的方法还是要改进

11、硬件电路。随着计算机技术和现代微电子技术的迅猛发展，一些新型的高速处理器如16位单机、DSP被广泛地应用到控制系统中，这些器件的突出优点是集成度高、处理速度快、上资源丰富、可靠性好；同时一些先进的智能控制算法也被应用到实际的系统中。随控制理论和大规模集成电路的进一步发展，数字系统中更多的功能将由软件来实现，这将是数字量信号发生器的一个发展趋势。本课题的研究目的是设计出一个基于DSP的函数发生器；系统调试成功后其产生三种精度高、波形稳定、失真小的波形信号。本系统采用DSP作为波形发生的处理芯片，通过C语言源程序调入相应波形的16位二制数据文件，并从DSP自身的D/A口输出，通过LCD显示屏，在调

12、试过程中选择不同的数据文件，用户可方便地观察到不同的信号波形（正弦波、三角波、方波）。1. 2 DSP的特点、应用和发展概况数字信号处理(Digital Signal Processing)技术是近四十年来随着信号分析及数字处理理论、现代微电子技术和计算机技术的发展而发展起来的一门新学科，数字信号处理器的硬件、软件和指令集经过优化后能够高速实时地用数字技术处理模拟信号。DSP的程序存储器与数字存储器是完全隔离的，其运算处理采用哈佛结构，允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据，其双独立总线结构解决了总线拥挤问题，确保提高运算速度与系统的灵活性。在指令集的处理上，采用了流水线操作方法。DSP内部

13、一般都包括多个处理单元，它们可以在一个周期内同时进行运算，因而大大提高了运算速度。现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用。新型的高速处理器DSP被广泛地应用到控制系统中，该器件的突出优点是集成度高、处理速度快、片上资源丰富、可靠性好；同时一些先进的智能控制算法也被应用到实际的系统中，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点。因此，数字信号函数发生器随之逐渐发展起来，并开始逐步追求高精度、可靠性、参数可调性和高性价比，并且逐渐成为时代主流。而且随着控制

14、理论和大规模集成电路的进一步发展，数字系统中更多的功能将由软件来实现，这将是数字量函数发生器的一个发展趋势。本课题的设计方案也正是根据以上这种方法来实现的。TMS320C5509 DSP芯片内部集成了1个C5509具有集成度高、硬件可靠性和稳定性好，运算速度快、数据处理能力强、功耗低以及开发性好等优点，面向优化多媒体性能，提升语音、音频、图像或视频信号处理性能的应用，包括3G手持终端、个人数字助理、多媒体通信、电话会议、定位服务、生物特征识别、医疗设备、互动游戏等领域具有很好的应用前景。13论文的主要内容本文主要是基于TMS320C55x DSP的函数发生器的软、硬件设计与实现。因此，本文主要

15、研究的内容如下：第一章主要介绍了信号发生器和DSP的历史、发展和应用，以及DSP应用系统的设计和开发流程图。第二章对TMS320C55x DSP进行了介绍，阐述了TMS320C55x DSP芯片的主要特点。并探讨了基于TMS320C55x DSP的应用系统的设计方法、开发过程和开发环境等问题，并简要介绍了本文所用的实验系统硬件设备SEED-DTK的系统概述、配置及特点。第三章主要介绍了DSP软件仿真的CCS集成开发工具的使用方法。重点介绍了在CCS中创建工程的方法、实现与外部文件交换数据以及如何利用图形窗口观察和分析数据，并简要介绍了基于DSP的汇编/C语言程序的编辑、汇编和链接过程，以及CO

16、FF文件的知识。第四章主要讨论了基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的实现过程，包括所用到的设备设置，该程序的C语言实现和程序编译、调试和错误的处理，以及三种不同波形（正弦波、三角波、方波）的显示方法。第五章对基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的发展进行了展望和总结。第二章 TMS3205509 DSP简介2. 1 TMS3205509 DSP简介2.1.1 TMS3205509 DSP芯片概述TMS320C5509是TI公司推出的新一代定点DSP芯片，具有功耗低，在片外围器件多等特点，适用于便携式超低功率场合。TMS320C5509DSP是目前集成度最高的通用D

17、SP，可实现因特网媒体娱乐终端、个人医疗、个人识别、保密技术、数码相机、个人摄像机等应用。C5509DSP支持最广泛的DSP板上外围器件，包括用于直接连接PC机或其它USB主机设备的USB1.1端口，支持移动设备普遍使用的多媒体卡（MultiMediaCard,简称MMC）和数字存储卡（SecureDigitalMemoryCard,简称SD卡）等便携式存储卡。一个用于便携式、基于PC机连接以及多媒体产品的“片上系统”C5509 DSP是第一款将丰富的外围器件和低功率性能结合在一起的DSP，满足了下一代手持式、基于PC机连接以及可接入因特网产品的要求。C5509 DSP通过实现以往需要附加器件

18、才能完成的功能，减少了系统的功率，线路板空间，器件数量和制造费用。实现“片上系统”的设计水平后，产品能够在更少的空间内提供更多的性能，而且电池使用寿命比前一代提高了百分之七十。2.1.2 TMS320C5509 DSP的主要特点及系统性能高性能低功耗定点DSP数据处理平台，板内资源丰富，具有AD,DA等多种扩展接口，易用的编程开发环境，利用TMS320C5509的低功耗的特点，扩展接口也采用低功耗器件，可以应用低功耗产品的研发，也可以用于功耗要求很高的工作环境。其系统性能如下： 高性能低功耗定点DSP TMS320C5509，峰值速度为144MHz，片内有128K 16-Bit的高速双存取存储

19、器； 扩展1M16位FLASH SST39VF160，实现程序脱机运行； 扩展256K 16位无等待静态存储器 SRAM，实现数据程序的存储； 扩展A/D采用TI公司低功耗8通道12bit并行A/D芯片ADS7852最高采样率500kHz，配以模拟信号调理部分，可以采集低频模拟信号； 扩展D/A采用TI公司低功耗2通道12bit并行D/A芯片DAC7802,末端配以信号调理，可以输出低频模拟信号，可以作为语音发射源； 系统及AD，DA采集输出逻辑由ALTERA公司的EPM7256AE提供;2.2实验箱功能的介绍本课题研究的是基于DSP的函数发生器的实现，在实验硬件仿真中利用是合众达电子公司的实

20、验系统设备SEED-DTK。SEED-DTK（DSP Teaching Kit）是一套可以满足大学本科、研究生和教师科研工作的综合实验设备。SEED-DTK是合众达电子公司在总结以往产品的基础上，以独特的多DSP结构、强大的DSP主板功能、丰富的外围实验电路、精心设计的实验程序、精湛的产品工艺形成的高性能产品。本文涉及的硬件仿真的实现主要用到的是SEED-DTK5509实验箱，它由SEED-DEC5509板卡以及SEED-DTK_Mboard构成；其主控板是合众达公司生产的SEED-DEC5509，母板是其公司生产的SEED-DTK_Mboard板卡。此外，该款实验箱还可配置DSK板卡、图像处

21、理卡等多种子卡。SEED-DTK5509实验箱由以下几个部分组成：1 SEED-DEC5509实验箱DSP基本系统 TMS320VC5509：主频可达300MHz，能够实现高速（6000MMACS）运算； SDRAM：4M*16-位 Flash：256K*16-位 3路McBSP2. SEED-DTK_Mboard实验箱人机接口模块 处理器为TMS320VC5509 SRAM：64K*16-位 Flash：256K*16-位第三章 软件仿真CCS集成开发工具及环境的介绍3. 1 CCS简介本系统中关于DSP的开发采用了TI公司推出的用于开发DSP芯片的集成开发环境CCS(Code Compos

22、er Studio)，它采用Windows风格界面，集编辑、编译、链接、软件仿真、硬件调试以及实时跟踪等功能于一体，极大地方便了DSP芯片的开发与设计，是目前使用最为广泛的DSP开发环境之一。本实验使用的是CCS 20（C5000），适用于C5000系列DSP芯片。CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，为程序员开发和测试实时的和嵌入式的系统起到了加速和增强的作用，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译链接、调试和数据分析等工作。与TI公司提供的早期软件开发工具相比，利用CCS能够加快软件开发流程，提高工作效率。主要包含源代码编辑工具、

23、代码调试工具、可执行代码生成工具和实时分析工具，并支持设计和开发的整个流程，如图3.1所示：设计方案编程、编译和链接生成代码调试、语法检查和探测点设置实时调试、分析、统计和跟踪图3.1 CCS的开发流程3.1.1 CCS的构成介绍CCS的构成及接口如图3.2所示：图3.2 CCS的构成及接口CCS窗口介绍如图3.3所示：图3.3 CCS窗口介绍3.1.2 CCS中文件的种类与Visual Basic 、Visual C以及Delphi等集称开发工具类似，CCS是采用工程（Project）来集中管理应用程序文档的。一个工程包括汇编语言/C语言源程序、库文件、链接命令文件和头文件等。它们是按照目录

24、树的结构组织在工程文件中，工程窗口显示了工程的整个内容。图3.4显示了工程文件名为volume1的工程窗口示例，它显示了工程volume1.pjt所包含的内容。其中，volume.c是主程序，load.asm、vectors.asm是汇编程序，volume.cmd是链接命令文件，头文件volume.h均由用户自己编写；头文件volume.h是CCS通过扫描相关性自动加入到工程中去的；rst55.lib是运行库文件，由用户指定加入；工程窗口前面三项都是CCS在构建时生成的。图3.4 工程文件名为volume1的工程窗口3.1.3 CCS环境中的汇编/C语言程序开发在CCS中，一个或多个TMS32

25、0C5509 DSP 汇编/C语言源程序经过汇编和链接，生成COFF格式（公共目标文件格式）的可执行文件，再通过软件仿真程序或硬件在线仿真器的调试，最后将程序加载到用户的应用系统。图3.4 给出了TMS320C5509软件开发流程图。图3.4 TMS320C5509软件开发流程图图中最常用的软件开发部分包括：C源文件、C编译器、汇编语言源文件、汇编器、COFF目标文件、链接器、可执行COFF文件、C55xDSP。汇编语言/C语言源程序编好以后，必须经过汇编和链接才能运行。图3.5给出了汇编语言/C语源程序的编辑、汇编和链接过程。汇编器和链接器建立的目标文件，是一个可以在TMS320C5509器

26、件上执行的文件。这些目标文件的格式称之为公共目标文件格式，即COFF（Common Object File Format）格式。COFF会使模块化编程和管理变得更加方便，因为当编写一个汇编/C语言程序时，它可以按照段（如代码段和数据段）来考虑问题。汇编器和链接器都有一些命令建立并管理各种各样得段。文本编辑器调试程序链接器汇编器十六进制转换程序HEX500.asm源文件.obj目标文件.out输出文件.cmd链接命令文件-1.lst列表文件-m-o.map存储器映像文件图3.5 汇编语言/C语源程序的编辑、汇编和链接过程 对于输出文件(.out)调试有多种手段，现简要介绍如下：1. 利用软件仿真

27、器进行调试软件仿真器（Simulator）是一种很方便的软件调试工具，它不需要目标硬件，只要载PC机上运行就行。它可以仿真C5509 DSP芯片包括中断以及输入、输出在内的各种功能，从而可以在非实时条件下完成对用户程序的调试。在DOS环境下，软件仿真器靠命令启动，在集成开发环境下，它是CCS（本文第三章进行详细介绍）的一个选项。2. 利用硬件仿真器进行调试硬件仿真器（Emulator）是在线仿真工具,它用JTAG接口电缆把DSP硬件目标系统和装有仿真软件/仿真卡的PC接口板连接起来,用PC平台对实际硬件目标系统进行调试,能真实地仿真程序在实际硬件环境下的功能。本课题硬件仿真部分采用是合众达公司

28、生产的SEED-DTK5509实验箱。3.1.4 CCS中如何调试程序一个工程构建完成以后，就可以进入程序调试阶段。通过调试发现问题，解决问题，优化程序，使程序达到预定的设计要求。CCS提供了非常丰富的调试手段，十分便于程序的调试。下面介绍调试过程中几种主要的操作方法。1. 加载可执行文件选择Fileload Progam载入经编译、链接后生成的可执行程序（即.out文件）。选定可执行文件后，就会在主窗口自动打开工程的源文件供调试使用。语句前的黄色箭头表示程序计数器PC当前所在的位置。2. 程序的复位a) 复位CPU。Debug Reset CPU命令,就可以停止运行程序,并初始化所有寄存器的

29、内容,PC指向FF80h。b) 重新启动。选择Debug restart命令，就可以停止运行程序，并将PC恢复到当前载入程序的入口地址。c) 运行到主程序函数main入口位置。选择Debug Go Main命令在当前加载程序的函数main处设置一个临时断点，然后开始执行程序。当程序暂停或遇到一个断点时，临时断点被删除。此命令为C程序员提供了一种快捷运行用户程序的方法。3. 断点设置将光标放置在需要设置断点的程序行前，选择Debug Breakpoints，即可完成一个断点的设置。CCS提供2种断点：软件断点和硬件断点，分别在采用软件仿真器和硬件仿真器时使用。4. CCS提供的4种执行操作a)

30、执行操作：Debug Run，程序运行直到遇到断点为止。b) 暂停执行：Debug Halt，程序停止运行。c) 动画执行：Debug Animate，用户反复运行程序，直到遇到断点为止。d) 自由执行：Debug Run Free，禁止所有断点运行程序。5. CCS提供的4种单步执行操作a) 单步进入：快捷键F8，Debug step Into,当调试语句不是基本的汇编指令时，此操作进入语句内部。b) 单步执行：Debug step Over，此命令将函数或子函数当作一条语句来执行，不进入内部调试。c) 单步跳出：Debug step Out,此命令作用为从子程序中跳出。d) 执行到光标处：

31、快捷键ctrl+F10, Debug Run to Cursor,此命令作用为将程序运行到光标处。3.2在CCS中与外部文件交换数据用户在调试程序过程中，有时需要在某个特定时刻从外部文件载入一批数据，供程序中的算法使用；或者将内存中的一批数据保存到外部文件，供主机对算法的执行结果进行分析。为此，CCS提供了探针工具，使用户在得以方便地将数据导入或导出目标处理器，这对于开发调试阶段验证程序和算法的正确性极为有用。本课题的主要思想就是在CCS中源程序的数据输入输出语句行添加探针，然后进行图像显示参数设置，从而得到三种基本波形的显示。3.2.1 利用探针从/向外部文件载入/保存数据1. 外部数据文件

32、格式CCS外部数据文件为字符格式文件。它由文件头和数据两部分组成。CCS数据文件头的格式为：文件类型数据类型起始地址数据页号数据长度其中，文件类型：固定为1651。 数据类型：取值为14，分别对应为十六进制书、整数、长整数和浮点数。起始地址：存放数据内存区的首地址，十六进制数。数据页号：表明数据空间位置。0为PM，1为DM，2为I/O。数据长度：指明数据块长度，以字（16位）为单位，十六进制数。数据部分从数据文件的第2行开始，一行为一个数据。2. 利用探针从外部文件载入数据前提是：工程的构件已经完成，通过FileLoad Program等操作加载该工程的.out执行程序，并在主窗口显示源程序。

33、之后，才能进行探针的设置以及探针与外部文件相关联的操作。a) 建立外部文件本课题需要建立的输入文件名分别为sine.dat（正弦波）、trip.dat（三角波）和 square.dat（方波）。b) 设置探针将光标移动到需要从外部文件载入数据的源程序语句出，本文程序的探针加在源程序的dataIO()语句处，点击添加探针按钮。此步操作的作用是；设定程序执行到此语句时从外部数据文件载入数据。c) 将探针与外部文件关联选择FileFile I/O命令，即可打开File I/O对话框，如图3.5所示。图 3.6 File I/O对话框单击图3.6中的Add File按钮，浏览并指定外部输入数据文件，此

34、处以C:timyprojectsvolume1sine.dat为例。按上图所示设置参数，点击Add Probe Point按钮，弹出Break/Probe Points对话框，如图3.7所示。图3.7 探针与外部文件关联对话框按上图设置选项，单击确定，关闭File I/O对话框，CCS主窗口就会弹出一个输入数据的控制对话框，如图3.8所示。该对话框将用进度跳形式显示探针位置载入数据的进度。图3.8 输入数据控制对话框d) 载入数据以上操作完成以后，就可以运行程序加载数据了。当程序运行到探针位置时，CCS将暂停程序的运行，从外部数据文件载入数据至数据存储器。数据传送完毕后，再继续运行程序。3.

35、将数据保存到外部文件将数据保存到外部文件的方法与从外部文件载入数据方法类似，本文不再重复介绍。3. 2.2 利用图形窗口观察和分析数据在程序运行当中往往需要以图形方式观察和分析程序运行的结果。CCS提供了强大的画图功能，这对程序的调试，特别是数字信号处理和数字控制程序的调试十分有用。具体实现见第四章。第四章 基于TMS320C5509 DSP平台的函数发生器的软硬件仿真 函数发生器的软件仿真（C5509 simulator）是脱离硬件的纯软件操作，函数发生器实现的C语言源程序代码加载后,在一个窗口工作环境中,可以模拟DSP的运行程序,同时对程序进行单步执行、设置断点,对寄存器/存储器进行观察、

36、修改等。程序编写完以后,在软件仿真器上进行调试,以初步确定程序的可运行性，并得到软件仿真的函数波形。软件仿真器的主要欠缺是对外部接口的仿真不够完善。当进行硬件仿真(C5509 emulator)时，改变进入CCS的运行环境, 调用的源程序基本不变，同时用JTAG接口电缆把DSP硬件目标系统和装有仿真软件/仿真卡的PC接口板连接起来,用PC平台对实际硬件目标系统进行调试,能真实地仿真程序在实际硬件环境下的功能。4. 1函数发生器的实现4.1.1波形产生的原理本系统的软件由主程序和中断服务程序两部分构成。主程序包括da_setup（）（判断信号种类）、da_run()（初始化DA输出，设置DA转换

37、）、timer1set()（开全局中断）和da_end()（关闭设定的DA通道转换）等；中断服务程序包括da811通道的初始化和使能。此外，系统软件还包括中断向量文件（.vector）和链接命令文件（.cmd）。主程序是按照一定的顺序调用初始化子程序的，首先是开中断对VC5509初始化，其次是对DAC7724DA通道初始化。他们是有一定顺序的。由于在做初始化的过程中不能被中断，所以程序一开始就要屏蔽所有的中断。中断服务程序主要对DAC7724DA通道的初始化和使能并且通过设置参数来确定输出的函数信号波形。DAC7724DA通道的目的地址是输入缓冲区的首地址，当接收数据寄存器里有数据时，DAC7

38、724DA通道被触发开始一次单元传送，将数据寄存器里的数据搬移到输入缓冲区。当完成一帧或者一块数据的传送时，DAC7724DA通道向CPU发送中断请求。CPU响应中断，开始执行中断服务程序,初始化DA输出和设置DA转换。在DSP 的C语言源程序（见附录2）中修改da_setup（）函数中的5个参数，就可以改变输出函数信号的输出通道，函数波形，波形的频率和幅度，还有是否加入噪声等设置。在主程序da.c中还调用其他函数如da_run()设置DA转换，timer1set()实现定时器1中断。加载工程文件da.pjt,连接示波器探头到DA out输出口可以观察到要显示的函数信号波形。4. 2 软件仿真

39、的实现打开 CCS，进入 CCS 的操作环境，新建一工程文件da.pjt。编写C语言主程序da.c（附录2）、da.asm向量文件、.lst列表文件、中断向量文件、中断服务程序及.obj链接命令文件并加载到工程中，添加da.gel 文件。工程的构件已经完成，通过FileLoad Program等操作加载该工程的.out执行程序，并在主窗口显示源程序。之后，才能进行探针的设置以及探针与外部文件相关联的操作。在CCS菜单中选择ViewGraph命令，弹出一个图形类型选择级联菜单，如图4.1所示。图4.1 CCS图形类型选择级联菜单本实验调试过程选择时域/频域图（Time/Frequency）,以设

40、置探针载入的各种数据文件为前提，设置图形参数，得到三种基本波形的显示。4.2.1 仿真结果的观察以显示正弦函数波形为例，在CCS界面菜单栏中选择ViewGraphTime/Frequency命令，弹出Time/Frequency图形参数设置对话框，如图4.2所示。图4.2 Time/Frequency图形参数设置对话框按照上图设置参数，点击OK，可得输入数据的波形显示窗口；同理改变图形标题（Graph Title）为output、起始地址（Start Address）为out_buffer，可得输出数据得波形显示，本文源程序中设置增益（gain）为2,可观察到输出波形幅值为输入的2倍。正弦波的

41、波形如图4.3所示。图4.3 正弦函数波形显示同样三角波及方波的波形显示如图4.4和图4.5所示。图4.4三角波的波形显示图4.5 方波的波形显示4. 3 硬件仿真的实现4.3.1 试验设备的准备1. 将 DSP 仿真器与计算机连接好； 2. 将 DSP 仿真器的 JTAG插头与 SEED-DEC5509 单元的 J1相连接；如图4.6。 3. 启动计算机，当计算机启动后，打开 SEED-DTK5509 的电源。观察SEED-DTK_MBoard 单元的5V，3.3V，15V，15V 的电源指示灯灯以及SEED-DEC5509 的电源指示灯 D2、D4 是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电

42、源。图4.6 SEED-DTK5509 试验箱的连接4.3.2程序的编辑、编译和调试过程及结果主程序流程图如图4.7。开始进入中断处理判断信号类型正弦波方波三角波输出信号D/A转换结束图4.7 主程序流程图1. 打开 CCS，选择C5509 emulator , 进入 CCS 的操作环境。 2. 加载da.pjt。 3. 打开da.c 文件，可以修改 da_setup（）。da_setup（） 有 5 个参数可以修改，即da_setup(int tongdao,int kind,int freq,int value,unsigned short noise)：通道有0-2分别代表试验箱上测量信

43、号的端口0-2；第二个参数的设置从0-2分别代表正弦波、方波和三角波；第三和第四个参数分别设置波形的频率和幅度；最后一个参数设置是否加入噪声。具体语句如下：/* 设置DAC7724DA通道*/da_setup(0,0,500,2500,0);/通道0,正弦波,500hz,2500mv,无噪音da_setup(1,1,500,2500,0);/通道1,方波,500hz,500mv,无噪音da_setup(2,2,500,2500,0);/通道2,三角波,500hz,2500mv,无噪音4. 修改完参数后，编译、链接生成da.out 文件，装载程序da.out。 5继续运行程序。假设程序中以通道0

44、输出信号，即设定da_setup（）的第一个参数tongdao=0。选定da_setup（）的波形参数类型kind，可以用示波器探头在实验箱DA out0口观察到输出波形。当修改da_setup（）的参数kind为0，观察示波器上显示正弦波的波形，如图4.8 。图4.8 正弦波当修改kind为1，观察示波器上显示方波信号的波形，如图4.9。图4.9 方波当修改kind为2，观察示波器上显示三角波信号的波形，如图4.10。图4.10 三角波同理，当改变da_setup（）的第三个参数freq及第四个参数value可分别改变输出信号的频率和幅度。4.4存在问题及缺陷本课题的软件仿真的设计思路为在C

45、CS源程序中添加探针，对输入输出寄存器的数据进行采样输出，从而得到三种基本函数的波形。系统的硬件电路的仿真结果也局限在三种波形的选择上，因此可以借助结构化编程的思想加以改进。由于波形有干扰信号及噪声的影响，可以考虑在电路中增加补偿电路或滤波技术来消除于扰信号和噪声。尤其是借助CPLDFPGA等EDA技术，使电路更精简，精度更高，效果更好。第五章 总结和展望5. 1 工作总结基于TMS320C5509 DSP函数信号发生器的实现是DSP技术的一个应用实例，涉及到C语言程序设计、十六进制数据文件的编辑等知识，是数字化技术在电子测量仪器中的典型应用。本文的前期工作是按照基于TMS320C5509 D

46、SP的开发原理介绍了TMS320C5509 DSP的开发方法，其中详细的介绍了软硬件的仿真过程。本文的重点是对基于TMS320C5509 DSP函数信号发生器的实现进行研究，并在CCS中和SEED-DEC5509板卡上分别实现软件仿真和硬件仿真。其中重点讨论了通过运用CCS开发工具以及其C语言程序的实现。着重探讨了程序编译、运行过程和调试方法和过程。总的来说，本文有两个难点，CCS中的软件仿真和SEED-DEC5509板卡上的硬件仿真。本文仅对简单的函数信号发生器的实现进行了讨论，由于程序设定的波形的程序编写的只有3种（正弦波、方波、三角波），可调整参数的技术还有待改进。5. 2 技术展望现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用。新型的高速处理器DSP被广泛地应用到控制系统中，该器件的突出优点是集成度高、处理速度快；同时一些先进的智能控制算法也被应用到实际的系统中，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点。因此，数字信号函数发生器随之逐渐发展起来，并开始逐步追求高精度、可靠性、参数可调性和高性价比，并且逐渐成为时代主流。而且随着控制理论和