第一篇：DSP芯片教学

DSP芯片的特点

1采用哈佛结构 2采用多总线结构 3采用流水线结构 4配有专用的硬件乘法－累加器 5具有特殊的寻址方式和指令 6支持并行指令操作 7硬件配置强，具有较强的接口功能 8支持多处理器结构。

数字信号处理的特点

抗干扰、可靠性强、便于大规模集成精度高灵活性强

可以实现模拟系统很难达到的指标或特性

可以实现多维信号处理

缺点：增加了系统的复杂性

应用的频率范围受到限制

系统的功率消耗比较大 CPU包含5个功能单元

指令缓冲单元

程序流单元

地址－数据流单元

数据运算单元

存储器接口单元

指令流水线分为两个阶段。

1取指阶段从存储器取来32位指令包，将其存入指令缓冲队列

2执行阶段:对指令进行译码，并完成数据访问和计算

预取指1 预取指2 取指 预解码

解码 寻址 访问1 访问2 读 执行 写 写+

当D单元ALU做加法运算 产生进位 置位CARRY 不进位 CARRY清0

当D单元ALU做减法运算 产生借位 CARRY清0 不借位 CARRY置位

当CPU读取程序代码时，使用24位的地址访问相关的字节；

而CPU读/写I/O空间时，将16位地址前补0来扩展成24位地址

CPU读程序指令每次固定读取32位长的指令，且固定以最低的2个字节为00h的地址为首地址读取访问数据堆栈时，CPU将SPH和SP连接成XSP。XSP包含了一个最后推入数据堆栈的23位地址，其中SPH中是7位的主 数据页，SP指向该页上的一个字。CPU在每推入一个值入堆栈前，减小SP值；从堆栈弹出一个值以后，增加SP值。在堆栈操作中，SPH的值不变。

访问系统堆栈时，CPU将SPH和SSP连接成XSSP。XSSP包含了一个最后推入系统堆栈的值的地址。CPU在每推入一个值进堆栈前，减小SSP值；从堆栈弹出一个值以后，增加SSP值。在堆栈操作中，SPH的值不变。

快返回与慢返回过程的区别在于：CPU怎样保存和恢复2个内部存储器（即程序计数器PC和一个循环现场寄存器）的值。慢返回，返回地址和循环现场保存在堆栈中快返回过程中，返回地址和循环现场保存在寄存器里

DSP处理中断过程

1接收中断请求

2响应中断请求

3准备进入中断服务子程序。CPU要执行的主要任务有： 完成当前指令的执行，并冲掉流水线上还未解码的指令。自动将某些必要的寄存器的值保存到数据堆栈和系统堆栈。

从用户事先设置好的向量地址获取中断向量，该中断向量指向中断服务子程序 4执行中断服务子程序

所有的可屏蔽中断都是硬件中断。

不可屏蔽中断

1硬件中断 RESET 2硬件中断 NMI

3软件中断

硬件复位后，DSP处于一个已知状态，即所有当前指令全部终止，指令流水清空，CPU寄存器复位。然后CPU执行中断服务子程序，读复位中断向量时，CPU用32位复位向量的第29、28位来确定堆栈配置模式。

使用const关键字可以定义大常数表并将它们分配到系统ROM中。ioport关键字来支持I/O寻址模式

ioport类型限定词只能用于全局或静态变量。局部变量不能用ioport限制，除非变量是个指针 增加了interrupt关键字，来指定某个函数为中断函数。

Onchip关键字声明一个特殊指针，在链接时这些数据必须被链接到DSP片上存储器，否则会导致总线错误。volatile在任何情况下，优化器会通过分析数据流来避免存储器访问。如果程序依靠存储器访问，则必须使用volatile关键字来指明这些访问。系统初始化

1变量的自动初始化2.全局构建器（Global Constructors）3.初始化表（Initialization Tables）4.运行时间变量初始化5.装载时间变量初始化 小数定标的概念

设定一个16位数的小数点处于该数中的哪一位 可以表示不同大小和不同精度的小数 Q表示法

不同的Q所表示的数不仅范围不同，而且精度也不相同

Q越大，数值范围越小，但精度越高Q越小，数值范围越大，但精度就越低 溢出处理机制

1保护位

2溢出标志位

3饱和方式位SATD和SATA

第二篇：如何选择DSP芯片

1)速度： DSP速度一般用MIPS或FLOPS表示，即百万次/秒钟。根据您对处理速度的要求选择适合的器件。一般选择处理速度不要过高，速度高的DSP，系统实现也较困难。

2)精度： DSP芯片分为定点、浮点处理器，对于运算精度要求很高的处理，可选择浮点处理器。定点处理器也可完成浮点运算，但精度和速度会有影响。

3)寻址空间：不同系列DSP程序、数据、I/O空间大小不一，与普通MCU不同，DSP在一个指令周期内能完成多个操作，所以DSP的指令效率很高，程序空间一般不会有问题，关键是数据空间是否满足。数据空间的大小可以通过DMA的帮助，借助程序空间扩大。

4)成本：一般定点DSP的成本会比浮点DSP的要低，速度也较快。要获得低成本的DSP系统，尽量用定点算法，用定点DSP。

5)实现方便：浮点DSP的结构实现DSP系统较容易，不用考虑寻址空间的问题，指令对C语言支持的效率也较高。

6)内部部件：根据应

DSP应用选型举例

面向数字控制、运动控制的DSP 系统开发的DSP芯片选型

面向数字控制、运动控制主要有磁盘驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷绘机控制、马达控制、电力系统控制、机器人控制、高精度伺服系统控制、数控机床等。当然这些主要是针对数字运动控制系统设计的应用，在这些系统的控制中，不仅要求有专门用于数字控制系统的外设电路，而且要求芯片具有数字信号处理器的一般特征。

例如在控制直流无刷电动机的DSP控制系统中，直流无刷电机运行过程要进行两种控制，一种是转速控制，也即控制提供给定子线圈的电流；另一种是换相控制，在转子到达指定位置改变定子导通相，实现定子磁场改变，这种控制实际上实现了物理电刷的机制。因此这种电机需要有位置反馈机制，比如霍尔元件、光电码盘，或者利用梯形反电动势特点进行反电动势过零检测等。电机速度控制也是根据位置反馈信号，计算出转子速度，再利用PI或PID等控制方法，实时调整 PWM占空比等来实现定子电流调节。因此，控制芯片要进行较多的计算过程。当然也有专门的直流无刷电机控制芯片；但一般来说，在大多数应用中，除了电机控制，总还需要做一些其他的控制和通信等事情，所以，选用带PWM，同时又有较强数学运算功能的芯片也是一种很好的选择。

Motorola的数字信号处理器DSP568xx系列整合了通用数字信号处理器快速运算功能和单片机外围丰富的特点，使得该系列特别适合于那些要求有较强的数据处理能力，同时又要有较多控制功能的应用中，对直流无刷电机的控制就是这一系列DSP的典型应用之一。

除此之外，数字运动控领域还有TI公司的TMS320C24x系列，TMS320Lx240xx系列，特别是TMS320LF2407A在控制方面得到了非常广泛的应用，TMS320LF2407A作为一款专门面向数字控制系统进行优化的通用可编程微处理器，不仅具有低功耗和代码保密的特点，而且它集成了极强的数字信号处理能力，又集成了数字控制系统所必需的输入、输出、A/D转换、事件捕捉等外设，其时钟频率为40MHz，指令周期小于50ns，采用改进的哈佛结构和流水线技术，在一个指令周期内可以执行几条指令。

从运行速度，精度角度来讲上述两款芯片相差无几，但是TMS320LF2407A的调试开发环境（CCS）更加成熟，可参考的资料也更丰富，这样无疑会减少开发周期。面向低功耗、手持设备、无线终端应用的DSP芯片选型C54X、C54XX、C55X 相比其它系列的主要特点是低功耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、PDA、GPS等应用。处理速度在80~400MIPS之间。C54XX和C55XX 一般只具有McBSP同步串口、HPI并行接口、定时器、DMA等外设。值得注意的是C55XX提供了EMIF外部存储器扩展接口，可以直接使用 SDRAM，而C54XX则不能直接使用。

第三篇：DSP学习心得

数字信号处理—DSP课程学习的认识

今年学习了DSP这门课程后，有了一些自己的认识和见解，并且体会到了它强大的功能和作用，它不但在高端的技术领域有很重要的地位，如通信、雷达、声纳、语音合成和识别、图像处理、高速控制等；而且在生活中有它不小的作用，如，影视、仪器仪表、医疗设备、家用电器等众多领域。

但是，由于DSP技术发展很快，生产DSP芯片的厂家又多，这既是它的优点同时又是缺点，因为这样会导致产品更新换代的周期越来越短，还有，每一种芯片，都有其独特的硬件结构和一套专门的指令系统与开发工具，这更加的带来了学习DSP技术的困难。在我自己的学习体系里，有自己的一点经验可以用来辅助的学习这门课程。古时候的一个习语说的是“窥一斑而知全豹”这个同时可以用来指导学习DSP，尽管它的更新换代很快，但也只是为了完善它而更好用和借助其它的技术为它添加一些别的功能而使其更强大，其实质的理论还没有变话，所以，我们可以就其某一个芯片的知识来指导其它的芯片的学习和利用。这里，以TMS320系列DSP芯片为例来进行知识的梳理。

x(t)→抗混叠滤波器→A/D→数字信号处理器→D/A→低通滤波器→y(t)

数字信号处理系统简化框图

这个作为基本的理论模型，然后开始主要内容：1.1,TMS320系列DSP芯片的概述﹑分类及应用、平台;1.2,主要特性有①CPU，②存储器，③指令系统，④在片外围电路，⑤电源，⑥在片仿真接口，⑦速度、组成框图;1.3,总线结构；

1.4，存储器空间分配、存储器（程序存储器、数据存储器）；1.5，中央处理单元中，算术逻辑运算单元①ALU的输入，②ALU的输出，③溢出处理，④进位位，⑤双16位算术运算，累加器A和B（保存累加器的内容、累加器移位和循环移位、专用指令），桶形移位器乘法器／加法器单元，比较、选择和存储单元，指数编码器，CPU状态和控制寄存器；1.6，数据寻址方式①立即寻址，②绝对寻址，③累加器寻址，④直接寻址，⑤间接寻址；⑥存储器映像寄存器寻址，⑦堆栈寻址；1.7程序存储器地址生成方式，程序计数器，分支转移，调用与返回，条件操作，重复操作（重复执行单条指令、程序块重复操作），复位操作，中断（中断类型、中断标志寄存器和中断屏蔽寄存器、中断处理过程），省电方式；

1.8，流水线①流水线操作，②延迟分支转移，③条件执行，④双寻址存储器与流水线，⑤单寻址存储器与流水线，⑥流水线冲突和插入等待周期（流水线冲突、等待周期表）；1.9，在片围电路①并行I／O口及通用I／O引脚，②定时器，③时钟发生器(硬件配置的PLL软件可编程PLL),④主机接口；1.10，串行口；串行口概述（标准串行口、缓冲串行口、时分多路串行口、多通道缓冲串行口）；

1.11，DMA控制器①DMA控制器的基本特征，②子地址寻址方式，③DMA通道优先级和使能控制寄存器，④DMA通道现场寄存器，⑤DMA编程举例；1.12，外部总线①外部总线接口，②外部总线操作的优先级别，③等待状态发生器，④分区切换逻辑，⑤外部总线接口定时器（存储器寻址定时图、I／O寻址定时图）；⑥复位和IDLE3省电工作方式(外部总线复位定时图、“唤醒”IDLE3省电方式的定时图)；1.13，TMS320C54x引脚信号说明。

第四篇：基于DSP开关电源

基于DSP的开关电源

摘要

本文以TMs320LF2407A为控制核心，介绍了一种基于DSP的大功率开关电源的设计方案。该电源采用半桥式逆变电路拓扑结构，应用脉宽调制和软件PID调节技术实现了电压的稳定输出。最后，给出了试验结果。试验表明，该电源具有良好的性能，完全满足技术规定要求。关键字：DSP；开关电源；PID调节

ABSTRACT In this paper,setting TMs320LF2407A as the control center, it describes a DSP-based high-power switching power source design.The power supply uses a half-bridge inverter circuit topology, applications and software PID regulator pulse width modulation technology to achieve a stable output voltage.Finally, the experimental results was given.The experimental results show that the power supply has a good performance, fully meeting the technical requirements.Key Words: DSP;Switching power supply;PID

0 引 言

信息时代离不开电子设备，随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增，与人们的工作、生活的关系也日益密切。任何电子设备又都离不开可靠的供电电源，它们对电源供电质量的要求也越来越高。

目前，开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于电子设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。与之相应，在微电子技术发展的带动下，DSP芯片的发展日新月异，因此基于DSP芯片的开关电源拥有着广阔的前景，也是开关电源今后的发展趋势。电源的总体方案设计

本文所设计的开关电源的基本组成原理框图如图1所示，主要由功率主电路、DSP控制回路以及其它辅助电路组成。

开关电源的主要优点在“高频”上。通常滤波电感、电容和变压器在电源装置的体积和重量中占很大比例。从“电路”和“电机学”的有关知识可知，提高开关频率可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效地降低电源装置的体积和重量。以带有铁芯的变压器为例，分析如下：

图1.开关电源基本原理

设铁芯中的磁通按正弦规律变化，即φ= φMsinωt，则：

eLWdWcostEMcost dt(1)式中，EM= ωWφ M=2πfWφM，在正弦情况下，EM=√2E，φM=BMS，故：

E2fWM4.44fWBMS 2(2)式中，f为铁芯电路的电源频率；W 为铁芯电路线圈匝数；BM为铁芯的磁感应强度；S为铁芯线圈截面积。

从公式可以看出电源频率越高，铁芯截面积可以设计得越小，如果能把频率从50 Hz提高到50 kHz，即提高了一千倍，则变压器所需截面积可以缩小一千倍，这样可以大大减小电源的体积。

综合电源的体积、开关损耗以及系统抗干扰能力等多方面因素的考虑，本开关电源的开关频率设定为30 kHZ。系统的硬件设计 2.1 功率主电路

本电源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”变换的结构，主要由输入电网EMI滤波器、输人整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、输出整流滤波电路等几部分组成，如图2所示。

图2.功率主电路原理图

图3.功军主回路的电压波形变化

本开关电源采用半桥式功率逆变电路。如图2所示，输入市电经EMI滤波器滤波，大大减少了交流电源输入的电磁干扰，并同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N两点问。P、N之间接人一个小容量、高耐压的无感电容，起到高频滤波的作用。半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似，只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容CA1和CA2代替。在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度，CA1和CA2往往采用的是由多个等值电容并联组成的电容组。C A1、CA2 的容量选值应在电源体积和重量允许的条件下尽可能的大，以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。CA1 和CA2 在这里同时起到了静态时分压的作用，使Ua =Uin／2。

在本电源的设计中，采用IGBT来作为功率开关器件。它既具有MOSFET的通断速度快、输入阻抗高、驱动电路简单及驱动功率小等优点，又具有GTR的容量大和阻断电压高的优点。

在IGBT的集射极间并接RC吸收网络，降低开关应力，减小IGBT关断产生的尖峰电压；并联二极管DQ实现续流的作用。二次整流采用全波整流电路，通过后续的LC滤波电路，消除高频纹波，减小输出直流电压的低频振荡。LC滤波电路中的电容由多个高耐压、大容量的电容并联组成，以提高电源的可靠性，使输出直流电压更加平稳。2.2 控制电路

控制电路部分实际上是一个实时检测和控制系统，包括对开关电源输出端电压、电流和IGBT温度的检测，对收集信息的分析和运算处理，对电源工作参数的设置和显示等。其控制过程主要是通过采集开关电源的相关参数，送入DSP芯片进行预定的分析和计算，得出相应的控制数据，通过改变输出PWM波的占空比，送到逆变桥开关器件的控制端，从而控制输出电压和电流。

控制电路主要包括DSP控制器最小系统、驱动电路、辅助电源电路、采样电路和保护电路。

（1）DSP控制器最小系统

DSP控制器是其中控制电路的核心采用TMS32OLF2407A DSP芯片，它是美国TEXAS INSTU—MENTS（TI）公司的最新成员。TMS30LF2407A基于C2xLP内核，和以前C2xx系列成员相比，该芯片具有处理性能更好（30MIPS）、外设集成度更高、程序存储器更大、A／D转换速度更快等特点，是电机数字化控制的升级产品，特别适用于电机以及逆变器的控制。DSP控制器最小系统包括时钟电路、复位电路以及键盘显示电路。时钟电路通过15 MHz的外接晶振提供；复位电路直接通过开关按键复位；由4×4的矩阵式键盘和SPRT12864M LCD构成了电源系统的人机交换界面。

（2）驱动放大电路

IGBT的驱动电路采用脉冲变压器和TC4422组成，其电路原理图如图4所示：

图4.IGBT驱动电路原理图

由于TMS320LF2407A的驱动功率较小，不能胜任驱动开关管稳定工作的要求，因此需要加上驱动放大电路，以增大驱动电流功率，提高电源系统的可靠性。如图4所示，采用两片TCA422组成驱动放大电路。

TC4421／4422是Microchip公司生产的9A高速MOsFET／IGBT驱动器，其中TC4421是反向输出，TC4422是同向输出，输出级均为图腾柱结构。

TC4421／4422具有以下特点：

①输出峰值电流大：9 A；

② 电源范围宽：4.5 V～18 V；

③连续输出电流大：最大2 A；

④快速的上升时间和下降时间：30 ns（负载4700pF），180 ns（负载47000 pF）；

⑤传输延迟时间短：30 ns（典型）；

⑥供电电流小：逻辑“1”输入～200μA（典型），逻辑“0”输入～55 μA（典型）；

⑦输出阻抗低：1.4 Ω（典型）；

⑧闭锁保护：可承受1.5 A的输出反向电流；

⑨输入端可承受高达5 V的反向电压；

⑩能够由TTL或CMOS电平（3 V～18 V）直接驱动，并且输人端采用有300 mV滞回的施密特触发电路。

当TMS320LF2407A输出的PWM1为高电平，PWM2为低电平时，经过TCA422驱动放大后输出，在脉冲变压器一次侧所流过的电流从PWMA流向PWMB，如图4中箭头所示，电压方向为上正下负。

根据变压器的同名端和接线方式，则开关管Q1的栅极电压为正，Q2的栅极电压为负。因此，此时是驱动QM1导通。反之若是PWM1为高电平，PWM2为低电平时，则是驱动Q2导通。四只二极管DQ1 ～DQ2的作用是消除反电动势对TCA422的影响。

（3）辅助电源电路

本开关电源电路设计过程中所需要的几路工作电源如下：

① TMS320LF2407 DSP所需电源：I／O 电源（3.3 V），PLL（PHSAELOCKED LOOP）电源（3.3 V），FIASH编程电压（5 V），模拟电路电源电压（3.3 V）；②TCA422芯片所需电源：电源端电压范围4.5～18 V（选择15 V）；③采样电路中所用运算放大器的工作电源为15 V。

因此，整个控制电路需要提供15 V、5 V和3.3 V三种制式的电压。设计中选用深圳安时捷公司的HAw 5-220524 AC／DC模块将220 V、50 Hz的交流电转换成24 V直流电，然后采用三端稳压器7815和7805获得15 V和5 V的电压。TMS320LF2407A所需的3.3 V由5 V通过TPS7333QD电压芯片得到。（4）采样电路

电压采样电路由三端稳压器TL431和光电耦合器PC817之问的配合来构成。电路设计如图5所示，TL431与PC817一次侧的LED串联，TL431阴极流过的电流就是LED的电流。输出电压Ud经分压网络后到参考电压UR与TL431中的2.5 V基准电压Uref进行比较，在阴极上形成误差电压，使LED的工作电流 If发生变化，再通过光耦将变化的电流信号转换为电压信号送人LF2407A的ADCIN00引脚。

图5.电压采样电路原理图

由于TMS320LF2407A的工作电压为3.3 V，因此输入DSP的模拟信号也不能超过3.3 V。为防止输入信号电压过高造成A／D输入通道的硬件损坏，我们对每一路A／D通道设计了保护电路，如图5所示，Cu2，CU3 起滤波作用，可以将系统不需要的高频和低频噪声滤除掉，提高系统信号处理的精度和稳定性。

另外，采用稳压管限制输入电压幅值，同时输入电压通过二极管与3.3 V电源相连，以吸收瞬间的电压尖峰。

当电压超过3.3 V时，二极管导通，电压尖峰的能量被与电源并联的众多滤波电容和去耦电容吸收。并联电阻Ru4的目的是给TL431提供偏置电流，保证TL431至少有1 mA的电流流过。Cu1 和RU3作为反馈网络的补偿元件，用以优化系统的频率特性。

电流采样的原理与电压采样类似，只是在电路中要通过电流传感器将电流信号转换为电压信号，然后再进行采集。

（5）保护电路

为保证系统中功率转换电路及逆变电路能安全可靠工作，TMs320LF2407A提供了PDPINTA,各种故障信号经或门CD4075B综合后，经光电隔离、反相及电平转换后输入到PDPINTA引脚，有任何故障时，CD4075B输出高电平，PDPINTA引脚相应被拉为低电平，此时DSP所有PWM输出管脚全部呈现高阻状态，即封锁PWM输出。整个过程不需要程序干预，由硬件实现。这对实现各种故障信号的快速处理非常有用。在故障发生后，只有在人为干预消除故障，重启系统后才能继续工作。系统的软件实现

为了构建DSP控制器软件框架，使程序易于编写、查错、测试、维护、修改、更新和扩充，在软件设计中采用了模块化设计，将整个软件划分为初始化模块、ADC信号采集模块、PID运算处理模块、PWM波生成模块、液晶显示模块以及按键扫描模块。各模块间的流程如图6所示。

图6.功能模块流程图

3.1 初始化模块

系统初始化子程序是系统上电后首先执行的一段代码，其功能是保证主程序能够按照预定的方式正确执行。系统的初始化包括所有DSP的基本输入输出单元的初始设置、LCD初始化和外扩单元的检测等。

3.2 ADC采样模块

TMS320LF2407A芯片内部集成了10位精度的带内置采样／保持的模数转换模块（ADC）。根据系统的技术要求，10位ADC的精度可以满足电压的分辨率、电流的分辨率的控制要求，因此本设计直接利用DSP芯片内部集成的ADC就可满足控制精度。另外，该10位ADC是高速ADC，最小转换时间可达到500 ns，也满足控制对采样周期要求。

ADC采样模块首先对ADC进行初始化，确定ADC通道的级联方式，采样时间窗口预定标，转换时钟预定标等。然后启动ADC采样，定义三个数组依次存放电压、电流和温度的采样结果，对每一个信号采样8次，经过移位还原后存储到相应的数组中，共得到3组数据。如果预定的ADC中断发生，则转人中断服务程序，对采样的数据进行分析、处理和传输。以电压采样为例，其具体的流程图如图7所示。

图7.程序流程图

3.3 PID运算模块

本系统借助DSP强大的运算功能，通过编程实现了软件PID调节。由于本系统软件中采用的是增量式PID算法，因此需要得到控制量的增量△un，式（3）为增量式PID算法的离散化形式：

unKp(enen1)KienKd[en2en1en2]

(3)

开关电源在进入稳态后，偏差是很小的。如果偏差e在一个很小的范围内波动，控制器对这样微小的偏差计算后，将会输出一个微小的控制量，使输出的控制值在一个很小的范围内，不断改变自己的方向，频繁动作，发生振荡，这既影响输出控制器，也对负载不利。

为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡，在PID算法的设计中设定了一个输出允许带eo。当采集到的偏差|en|≤eo时，不改变控制量，使充电过程能够稳定地进行；只有当|en| >eo 时才对输出控制量进行调节。PID控制模块的程序流程如图8所示：

图8.PID运算程序流程图

TMS320LF2407A内部包括两个事件管理器模块EVA和EVB，每个事件管理器模块包括通用定时器GP、比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路。通过TMS320LF2407A事件管理模块中的比较单元可以产生带死区的PWM波，与PWM 波产生相关的寄存器有：比较寄存器CMPRx、定时器周期寄存器Tx—PR、定时器控制寄存器TxCON、定时器增／减计数器TxCNT、比较控制寄存器COMCONA／B、死区控制寄存器DBTCONA／B。

PWM波的生成需对TMS320LF2407A的事件管理模块中的寄存器进行配置。由于选用的是PWM1／2，因此配置事件管理寄存器组A，根据需要生成带死区PWM波的设置步骤为：

（1）设置并装载比较方式寄存器ACTRA，即设置PWM波的输出方式；

（2）设置T1CON寄存器，设定定时器1工作模式，使能比较操作；

（3）设置并装载定时器1周期寄存器T1PR，即规定PWM 波形的周期；

（4）定义CMPR1寄存器，它决定了输出PWM 波的占空比，CMPR1中的值是通过计算采样值而得到的；

（5）设置比较控制寄存器COMCONA，使能PD—PINTA 中断；

（6）设置并装载死区寄存器DBTCONA，即设置死区时间。

图9.带死区PWM波的生成原理

3.5 键盘扫描及LCD显示模块

按键扫描执行模块的作用是判断用户的输入，对不同的输入做出相应的响应。本开关电源设计采用16个压电式按键组成的矩阵式键盘构成系统的输入界面。16个按键的矩阵式键盘需要DSP的8个I／O口，这里选用IOPA0～IOPA3作为行线，IOPF0～IOPF3作为列线。由于TMS320LF2407A都是复用的I／O口，因此需要对MCRA和MCRC寄存器进行设置使上述8个I／O口作为一般I／O端口使用。按键扫描执行模块采用的是中断扫描的方式，只有在键盘有键按下时才会通过外部引脚产生中断申请，DSP相应中断，进人中断服务程序进行键盘扫描并作相应的处理。

LCD显示模块需要DSP提供11个I／O口进行控制，包括8位数据线和3位控制线，数据线选用IOPB0～IOPB7，控制线选用IOPFO IOPF2，通过对PBDATDIR和PFDATDIR寄存器的设置实现DSP与LCD的数据传输，实时显示开关电源的运行状态。结论

本文介绍的基于DSP的大功率高频开关电源，充分发挥了DSP强大功能，可以对开关电源进行多方面控制，并且能够简化器件，降低成本，减少功耗，提高设备的可靠性。

参考文献

[1]何希才.新型开关电源的设计与应用[J]．北京：科学出版社，202_ [2]刘和平，严利平，张学锋等.TMS320LF240xDSP结构、原理及应用[J]．北京：航空航天大学出版社，202_ [3] 陈伟，马金平，杜志江，李永利.基于DSP的PWM型开关电源的设计[J].微计算机信息，202_，12(5)：238-240 [4]周志敏，周纪海.开关电源实用技术——设计与应用[J].北京：人民邮电出版社，202_ [5] 毛晓波.交流采样技术及其DSP实现方法.微计算机信息[J].202_，11(5)：36-39

第五篇：DSP实验报告

实验0 实验设备安装才CCS调试环境 实验目的：

按照实验讲义操作步骤，打开CCS软件，熟悉软件工作环境，了解整个工作环境内容，有助于提高以后实验的操作性和正确性。实验步骤：

以演示实验一为例：

1． 使用配送的并口电缆线连接好计算机并口与实验箱并口，打开实验箱电源；

2．启动CCS，点击主菜单“Project->Open”在目录“C5000QuickStartsinewave”下打开工程文件sinewave.pjt，然后点击主菜单“Project->Build”编译，然后点击主菜单“File->Load Program”装载debug目录下的程序sinewave.out；

3． 打开源文件exer3.asm，在注释行“set breakpoint in CCS！!”语句的NOP处单击右键弹出菜单，选择“Toggle breakpoint”加入红色的断点，如下图所示；

4． 点击主菜单“View->Graph->Time/Frequency…”，屏幕会出现图形窗口设置对话框

5． 双击Start Address，将其改为y0；双击Acquisition Buffer Size，将其改为1；DSP Data Type设置成16-bit signed integer，如下图所示；

6． 点击主菜单“Windows->Tile Horizontally”，排列好窗口，便于观察

7． 点击主菜单“Debug->Animate”或按F12键动画运行程序，即可观察到实验结果：

心得体会：

通过对演示实验的练习，让自己更进一步对CCS软件的运行环境、编译过程、装载过程、属性设置、动画演示、实验结果的观察有一个醒目的了解和熟悉的操作方法。熟悉了DSP实验箱基本模块。让我对DSP课程产生了浓厚的学习兴趣，课程学习和实验操作结合为一体的学习体系，使我更好的领悟到DSP课程的实用性和趣味性。实验二 基本算数运算

2.1 实验目的和要求

加、减、乘、除是数字信号处理中最基本的算术运算。DSP 中提供了大量的指令来

实现这些功能。本实验学习使用定点DSP 实现16 位定点加、减、乘、除运算的基本方法

和编程技巧。本实验的演示文件为exer1.out。

2.2 实验原理 定点 DSP 中的数据表示方法

C54X 是16 位的定点DSP。一个16 位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表

示一个小数。当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示20，D1 位表示21，次高位（D14）表示214。实现 16 位定点加法

C54X 中提供了多条用于加法的指令，如ADD，ADDC，ADDM 和ADDS。其中

ADDS 用于无符号数的加法运算，ADDC 用于带进位的加法运算（如32 位扩展精度加

法），而ADDM 专用于立即数的加法。实现 16 位定点减法

C54X 中提供了多条用于减法的指令，如SUB，SUBB，SUBC 和SUBS。其中SUBS 用于无符号数的减法运算，SUBB 用于带进位的减法运算（如32 位扩展精度的减法），而SUBC 为移位减，DSP 中的除法就是用该指令来实现的。实现 16 位定点整数乘法

在C54X 中提供了大量的乘法运算指令，其结果都是32 位，放在A 或B 寄存器

中。乘数在C54X 的乘法指令很灵活，可以是T 寄存器、立即数、存贮单元和A 或B 寄存器的高16 位。实现 16 位定点小数乘法

在 C54X 中，小数的乘法与整数乘法基本一致，只是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。C54X 中提供了一个状态位FRCT，将其设置为1 时，系统自动将乘积结果左移一位。但注意

整数乘法时不能这样处理，所以上面的实验中一开始便将FRCT 清除。两个小数（16 位）

相乘后结果为32 位，如果精度允许的话，可以只存高16 位，将低16 位丢弃，这样仍可

得到16 位的结果。6 实现 16 位定点整数除法

在 C54X 中没有提供专门的除法指令，一般有两种方法来完成除法。一种是用乘法

来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。这种方法对于

除以常数特别适用。另一种方法是使用SUBC 指令，重复16 次减法完成除法运算。实现 16 位定点小数除法

在 C54X 中实现16 位的小数除法与前面的整数除法基本一致，也是使用循环的

SUBC 指令来完成。但有两点需要注意：第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数。

2.3 实验内容

本实验需要使用C54X 汇编语言实现加、减、乘、除的基本运算，并通过DES 的存 贮器显示窗口观察结果。1 编写实验程序代码 用 ccs simulator 调试运行并观察结

2.4 实验结果

1、加法结果

2、乘法结果

3、减法结果

4、除

2.5 思考题（0.5、0.25）

实验三 C54X的浮点数的算术运

一、实验目的 练习TMS320C54X 汇编程序的编写与调试方法，重点练习C54X 程序流程控制的方法。学习并掌握应用 TMS320C54X 来进行浮点数的各种算术运算的算法实现。练习并掌握 TMS320C54X 的汇编语言的汇编指令系统的使用方法，重点练习具有C54X 特点的一些在功能上有所扩展的特殊指令，并了解这些指令在进行算术运算或各种控制时所带来的方便。练习并掌握用 CCS 调试程序的一些基本操作。二．实验原理 1 浮点数的表示方法

在定点运算中，小数点是在一个特定的固定位置。例如，如果一个 32-bit 的数把小数点放在最高有效位（也就是符号位）之后，那么就只有分数（绝对值小于1）才能被显示。在定点运

算系统中，虽然在硬件上实现简单，但是表示的操作数的动态范围要受到限制。3 浮点数运算的步骤

程序代码分成四个 ASM 文件输入，通过编译生成.obj 文件，连接生成.out 文件后就可以在DES320PP－U 实验系统上调试运行（先要创建一个工程文件，然后加入四个工程文件，并且一起编译，连接。因为每个文件都对下一个文件作了引用）。步骤如下：

a.首先启动 setup CCS C5000，在其中设置目前需要的CCS 的工作状态为C54xxsimulator,保存这一设置并退出。然后再启动CCS 实验系统软件CCS C5000。

b.在下拉菜单中选择“File”->“Load Program”以装入所要调试的程序fc.out，这时，在反汇编窗口中能看到程序的源代码。

c.在下拉菜单中选择“View”->“CPU Registers”->“CPU Register”,可以看见在CCS 界面下部份会出现CPU 中的相关寄存器；选择“View”->“Memory…”,在弹出的“Memory Window Options”窗口中选择要观察的区域为数据区，地址开始为0x80h，然后就可以看见出现一个Data Memory 窗口，其中显示了从0x80h 开始的.bss 区。

d.在反汇编窗口中需要观察的地方设置断点：在这条指令处双击将其点为红色即可。比如在加法程序中有指令nop 的位置都可以加一个断点。

e.在下拉菜单中选择“调试”——“连续运行”（或直接点击“运行程序”按钮）运行浮点数程序。如果编写程序时在计算完毕后遇到一个断点，那么程序到此会自动停止。

f.当示范程序在第一个断点处停下来时，此时就可以看见程序初始化后的情况：被加数12.0 以浮点数的格式放在内存区0x08a-0x08b 中，其值为4140h 和0000h。加数12.0 放在内存区0x08c-0x08d 中，其值也为4140h 和0000h。

g.再点击“运行程序”按钮，之后程序会在下一个断点处停下来，这时可以看见被加数被格式转换后的变量op1hm、op1lm 和op1se 的值在内存区0x084-0x086 中，分别为00c0h、0000h 和0082h。同样加数被格式转换后的变量op2se、op2hm 和op2lm的值在内存区0x087-0x089 中，分别为0082h、00c0h 和0000h。

h.再点击“运行程序”按钮，程序停下来时就可以观察到在存储器窗口中表示结果的变量rlthm、rltlm、rltsign 和rltexp 的值在内存区0x080-0x083 中，其值分别为0040h、0000h、0180h 和0083h。

i.这时可以看到 A 寄存器中的值为AH=41c0h，AL=0000h 这就是最后的以浮点数的格式表示的结果值24（=12+12）。加法运算到此结束。

j.继续点击“运行程序”按钮，当程序再次停下来时就可以看见在A 寄存器中显示的13.0 与12.0 进行减法运算的结果：AH=3f80h，AL=0000h。这是用浮点数格式表示的数1（=13-12）。减法运算的程序到此结束。

k.继续点击“运行程序”按钮，当程序再次停下来时就可以看见在A 寄存器中显示的12.0 与12.0 进行乘法运算的结果：AH=4310h，AL=0000h。这是用浮点数格式表示的数144（=12*12）。乘法运算的程序到此结束。

l.继续点击“运行程序”按钮，当程序再次停下来时就可以看见在A 寄存器中显示的12.0 与4.0 进行除法运算的结果：AH=4040h，AL=0000h。这是用浮点数格式表示的数3（=12/4）。至此加、减、乘、除四种运算都运行完毕。

m.如果程序运行不正确，请检查源程序是否有误，必要时可以在源程序中多插入断点语句。程序在执行到断点语句时自动暂停，此时可以通过检查各个寄存器中的值以及内存单元中的值来判断程序执行是否正确。

三．在 CCS 的C54xx simulator 上调试观察实验结果

浮点加法断点一：

浮点加法断点二：

浮点加法断点三：

浮点减法

浮点数乘法

浮点数除法

四 心得体会

通过学习C54X的浮点数的算术运算,以及实验结果的观察，使我了解了浮点数运算的原理，学习并掌握用TMS320C54X来进行浮点数的各种算术运算的算法实现。实验四用定时器实现数字振荡器

实验四 用定时器实现数字振荡器

4.1 实验目的

在数字信号处理中，会经常使用到正弦/余弦信号。通常的方法是将某个频率的正弦/余弦值预先计算出来后制成一个表，DSP 工作时仅作查表运算即可。在本实验中将介绍另一种获得正弦/余弦信号的方法，即利用数字振荡器用叠代方法产生正弦信号。本实验除了学习数字振荡器的DSP 实现原理外，同时还学习C54X 定时器使用以及中断服务程序编写。另外，在本实验中我们将使用汇编语言和C 语言分别完成源程序的编写。

4.2

本实验利用定时器产生一个 2kHz 的正弦信号。定时器被设置成每25uS 产生一次中断（等效于采样速率为40K）。利用该中断，在中断服务程序中用叠代算法计算出一个SIN值，并利用CCS 的图形显示功能查看波形。

4.3 实验原理 数字振荡器原理

sinkωT，其

z 变换为

H(z=

其中，A=2cosωT, B=-1, C=sinωT。设初始条件为0，求出上式的反Z 变换得：

y[k]=Ay[k-1]+By[k-2]+Cx[k-1] 2 C54X 的定时器操作

C54X 的片内定时器利用CLKOUT 时钟计数，用户使用三个寄存器（TIM，PRD，TCR）来控制定时器，参见表4-1。在表4-2 中列出了定时器控制寄存器的各个比特位的具体定义。‘VC5402 的另一个定时器（定时器1）的控制寄存器分别为：0x30

TIM1）,0x31（PRD1）,0x32（TCR1）。C54X 中断的使用

C54X 中用户可以通过中断屏蔽寄存器 IMR 来决定开放或关闭一个中断请求。图 4-1 给出了 C5402 的 IMR 寄存器的各个比特位的定义。

图 4-1 ‘C5402 的IMR 寄存器

其中，表示HPI 接口中断，INT3-INT0 为外部引脚产生的中断，TXINT 和TRINT 为TDM 串口的发送和接收中断，BXINT0 和BRINT0 BSP 串口的发送和接收中断，14

为定时器 0 中断。在中断屏蔽寄存器 IMR 中，1 表示允许 CPU 响应对应的中断，0 表示禁止。当然要 CPU 响应中断，INTM 还应该为 0（允许所有的中断）。

本实验的初始化程序读取中断向量表的启始地址，然后设置的高

DSP 能正确响应中断，代码如下：

ld #0,dp ；设置DP 页指针 ssbx intm ；关闭所有中断

ld #vector, a ；读出中断向（地址vector 在中断向量表程序中定义）

and #0FF80h, a ；保留高9 位（IPTR）andm #007Fh, pmst ；保留PMST 的低7 位 or pmst, a ；

stlm a, pmst ；设置PMST（其中包括IPTR）

4.4 实验内容

C54X 汇编语言或C 语言实现数字振荡器，并通过CCS 提供的图形显示窗口观察出信号波形以及频谱。实验分下面几步完成： 根据确定数字振荡器的频率，确定系数。2 启动 CCS，新建工程文件。

选择 Project 菜单中的Options 选项，或使用鼠标右键单击工程文件名（如sinewave.pjt）并选择build options 项来修改或添加编译、连接中使用的参数。选择Linker Output Filename”栏中写入输出OUT 文件的名字，如sine.out，你还可以设置生成的MAP 文件名。4 完成编译、连接，正确生成OUT 文件。5 选 View→Graph→

5…打开图形显示设置窗口。在汇编源程序的中断服务程序（_tint）中的“nop”语句处设置断点。用右键单击图形显示窗口，并选择“Proporties”项以便修改显示属性。清除所有断点，关闭除波形显示窗口外的所有窗口，并关闭工程文件。完成编译、连接，正确生成OUT 文件。

10打开 C 源程序（timer.c）窗口，在中断服务程序（函数tint（）的“con_buf=0

Start Address ”改为 buf ；“ Acquisition Buffer Size ”改为“ Display Data Size 128，“DSP DataType”为“32-bit floating point”

11选择 Debug→Animate，运行程序，观察输出波形。