手把手教你學(xué)DSP：基于TMS320C55x（第2版）

第1章　緒　論………………………………………………………………………… 1
1．1　數(shù)字信號(hào)處理器簡(jiǎn)介………………………………………………………… 1
1．2　數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)展……………………………………………………… 2
1．3　DSP處理器的性能指標(biāo)及選擇……………………………………………… 3
1．4　DSP系統(tǒng)的開發(fā)……………………………………………………………… 5
1．4．1　DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)流程……………………………………………………… 5
1．4．2　DSP系統(tǒng)軟硬件開發(fā)工具…………………………………………………… 5
第2章　TMS320C55x的硬件結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 7
2．1　C55xDSP簡(jiǎn)介……………………………………………………………… 7
2．2　C55x的總體結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… 7
2．2．1　CPU 內(nèi)核…………………………………………………………………… 7
2．2．2　C55x存儲(chǔ)空間……………………………………………………………… 9
2．2．3　C55x片內(nèi)外設(shè)……………………………………………………………… 9
2．2．4　C55x低功耗特性…………………………………………………………… 11
2．3　C55x的封裝和引腳功能…………………………………………………… 12
2．3．1　引腳信號(hào)定義與描述……………………………………………………… 14
2．3．2　存儲(chǔ)空間與引腳設(shè)置……………………………………………………… 17
2．4　中斷和復(fù)位操作……………………………………………………………… 18
2．4．1　中　斷…………………………………………………………………… 18
2．4．2　中斷向量與優(yōu)先級(jí)………………………………………………………… 19
2．4．3　不可屏蔽中斷……………………………………………………………… 21
2．4．4　外部中斷使用舉例………………………………………………………… 21
第3章　eXpressDSP算法標(biāo)準(zhǔn)軟件………………………………………………… 23
3．1　CCS集成開發(fā)環(huán)境………………………………………………………… 23
3．2　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核DSP/BIOS …………………………………………… 24
3．3　CSL概述…………………………………………………………………… 28
3．3．1　CSL體系結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… 29
3．3．2　CSL命名規(guī)則……………………………………………………………… 30
3．3．3　通用CSL函數(shù)……………………………………………………………… 31
3．3．4　CSL宏…………………………………………………………………… 32
3．3．5　CSL調(diào)用…………………………………………………………………… 34
3．4　XDAIS算法標(biāo)準(zhǔn)…………………………………………………………… 34
3．5　eXpressDSP參考框架……………………………………………………… 35
3．5．1　RF3簡(jiǎn)述…………………………………………………………………… 36
3．5．2　RF5簡(jiǎn)述…………………………………………………………………… 37
3．6　TI官方文檔資源介紹……………………………………………………… 41
第4章　CCS集成開發(fā)環(huán)境………………………………………………………… 43
4．1　開發(fā)工具與開發(fā)步驟………………………………………………………… 43
4．1．1　代碼的開發(fā)方法…………………………………………………………… 43
4．1．2　開發(fā)工具…………………………………………………………………… 44
4．1．3　開發(fā)步驟…………………………………………………………………… 44
4．2　CCS簡(jiǎn)介…………………………………………………………………… 45
4．2．1　CCS版本支持……………………………………………………………… 45
4．2．2　CCS基本功能……………………………………………………………… 45
4．3　CCS3．3軟件的安裝與USB仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)置……………………………… 46
4．3．1　CCS文件的安裝…………………………………………………………… 46
4．3．2　CCS文件的簡(jiǎn)單說明……………………………………………………… 46
4．3．3　目標(biāo)板與驅(qū)動(dòng)的安裝設(shè)置…………………………………………………… 47
4．4　CCS集成開發(fā)環(huán)境………………………………………………………… 50
4．4．1　CCS集成開發(fā)環(huán)境概述…………………………………………………… 50
4．4．2　DSP程序的仿真模式……………………………………………………… 50
4．4．3　CCS菜單詳解……………………………………………………………… 51
4．5　建立DSP工程文件………………………………………………………… 53
4．5．1　創(chuàng)建、打開和關(guān)閉工程……………………………………………………… 53
4．5．2　編輯、編譯和執(zhí)行程序……………………………………………………… 55
4．5．3　調(diào)試工具…………………………………………………………………… 59
4．6　CCS開發(fā)中的一些問題…………………………………………………… 63
4．6．1　DSP型號(hào)和CCS版本之間的關(guān)系…………………………………………… 63
4．6．2　run和animate的區(qū)別……………………………………………………… 64
4．6．3　ProbePoint和BreakPoints的區(qū)別和聯(lián)系………………………………… 64
4．6．4　CCS文件數(shù)據(jù)的格式……………………………………………………… 65
4．6．5　CCS調(diào)試中的一些小技巧………………………………………………… 66
4．7　第一個(gè)實(shí)驗(yàn):驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED ……………………………………………… 68
第5章　TMS320C55x的片內(nèi)外設(shè)、接口及應(yīng)用…………………………………… 74
5．1　時(shí)鐘發(fā)生器…………………………………………………………………… 74
5．1．1　時(shí)鐘發(fā)生器概況…………………………………………………………… 74
5．1．2　時(shí)鐘工作模式……………………………………………………………… 75
5．1．3　CLKOUT輸出…………………………………………………………… 76
5．1．4　使用方法與舉例…………………………………………………………… 76
5．2　通用定時(shí)器…………………………………………………………………… 77
5．2．1　定時(shí)器概述………………………………………………………………… 77
5．2．2　工作原理…………………………………………………………………… 79
5．2．3　定時(shí)器應(yīng)用實(shí)例…………………………………………………………… 80
5．2．4　通用定時(shí)器的調(diào)試………………………………………………………… 81
5．3　通用I/O口………………………………………………………………… 81
5．3．1　GPIO概述………………………………………………………………… 81
5．3．2　GPIO使用舉例…………………………………………………………… 82
5．4　外部存儲(chǔ)器接口……………………………………………………………… 82
5．4．1　EMIF存儲(chǔ)器概述………………………………………………………… 82
5．4．2　對(duì)存儲(chǔ)器的考慮…………………………………………………………… 84
5．4．3　存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 85
5．4．4　EMIF中的控制寄存器……………………………………………………… 89
5．4．5　使用舉例…………………………………………………………………… 90
5．5　多通道緩沖串口……………………………………………………………… 92
5．5．1　McBSP概述……………………………………………………………… 92
5．5．2　McBSP組成框圖…………………………………………………………… 93
5．5．3　采樣率發(fā)生器……………………………………………………………… 94
5．5．4　多通道模式選擇…………………………………………………………… 95
5．5．5　異常處理…………………………………………………………………… 96
5．5．6　McBSP寄存器……………………………………………………………… 98
5．5．7　McBSP使用舉例………………………………………………………… 102
5．6　模/數(shù)轉(zhuǎn)換器………………………………………………………………… 104
5．6．1　ADC的結(jié)構(gòu)和時(shí)序……………………………………………………… 104
5．6．2　ADC的寄存器…………………………………………………………… 105
5．6．3　ADC實(shí)例………………………………………………………………… 107
5．7　看門狗定時(shí)器……………………………………………………………… 108
5．7．1　看門狗定時(shí)器概述………………………………………………………… 108
5．7．2　看門狗定時(shí)器的配置……………………………………………………… 109
5．7．3　看門狗定時(shí)器的寄存器…………………………………………………… 110
5．7．4　看門狗應(yīng)用舉例………………………………………………………… 111
5．8　I2C模塊…………………………………………………………………… 112
5．8．1　I2C模塊工作原理………………………………………………………… 113
5．8．2　I2C寄存器………………………………………………………………… 116
5．8．3　I2C程序使用舉例………………………………………………………… 117
5．9　USB模塊…………………………………………………………………… 119
5．9．1　USB協(xié)議簡(jiǎn)介…………………………………………………………… 119
5．9．2　VC5509A USB的硬件資源………………………………………………… 119
5．9．3　USB時(shí)鐘發(fā)生器………………………………………………………… 122
5．9．4　VC5509A USB的總線連接與中斷………………………………………… 122
5．9．5　USBCSL模塊簡(jiǎn)介……………………………………………………… 124
5．9．6　USB模塊的編程實(shí)現(xiàn)……………………………………………………… 125
第6章　DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………… 128
6．1　DSP電源的選擇與設(shè)計(jì)…………………………………………………… 129
6．1．1　電源加電順序…………………………………………………………… 131
6．1．2　電源檢測(cè)與復(fù)位………………………………………………………… 132
6．1．3　復(fù)位電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 132
6．2　JTAG接口設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 133
6．3　時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 135
6．3．1　時(shí)鐘電路的分類………………………………………………………… 136
6．3．2　時(shí)鐘電路選擇原則………………………………………………………… 137
6．3．3　C55x時(shí)鐘電路的調(diào)試…………………………………………………… 137
6．4　總線隔離與驅(qū)動(dòng)的器件選擇……………………………………………… 137
6．5　Flash自舉引導(dǎo)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 138
6．5．1　自舉引導(dǎo)模式的配置……………………………………………………… 138
6．5．2　引導(dǎo)表…………………………………………………………………… 139
6．5．3　EMIF模式引導(dǎo)…………………………………………………………… 140
6．5．4　I2C模式引導(dǎo)……………………………………………………………… 140
6．6　DSP多機(jī)通信接口選擇與設(shè)計(jì)…………………………………………… 141
6．6．1　通過雙口RAM(或雙向FIFO)橋接………………………………………… 141
6．6．2　通過主機(jī)接口實(shí)現(xiàn)通信…………………………………………………… 142
6．6．3　通過GPIO實(shí)現(xiàn)通信……………………………………………………… 142
6．6．4　通過I2C實(shí)現(xiàn)通信………………………………………………………… 143
6．6．5　通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)………………………………………………………… 143
6．7　應(yīng)用系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)…………………………………………………… 144
6．7．1　合理選擇DSP器件……………………………………………………… 144
6．7．2　讓DSP以適當(dāng)?shù)乃俣冗\(yùn)行………………………………………………… 144
6．7．3　在軟件設(shè)計(jì)中降低功耗…………………………………………………… 144
6．7．4　存儲(chǔ)器類型對(duì)功耗的影響………………………………………………… 145
6．7．5　正確處理外圍電路………………………………………………………… 145
第7章　DSP軟件程序設(shè)計(jì)……………………………………………………… 146
7．1　DSP軟件開發(fā)流程………………………………………………………… 146
7．1．1　軟件開發(fā)流程…………………………………………………………… 146
7．1．2　DSP程序的基本組成……………………………………………………… 148
7．1．3　VC5509A的工作流程…………………………………………………… 149
7．1．4　DSPC語(yǔ)言簡(jiǎn)介………………………………………………………… 149
7．1．5　DSPC語(yǔ)言關(guān)鍵字………………………………………………………… 151
7．1．6　動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存…………………………………………………………… 152
7．2　匯編偽指令………………………………………………………………… 152
7．2．1　匯編偽指令概述………………………………………………………… 153
7．2．2　C程序在DSP中的定位…………………………………………………… 156
7．3　CMD文件的編寫………………………………………………………… 157
7．4　混合編程…………………………………………………………………… 162
7．5　GEL文件…………………………………………………………………… 165
7．5．1　GEL語(yǔ)法概述…………………………………………………………… 166
7．5．2　存儲(chǔ)器映射……………………………………………………………… 167
7．5．3　詳解C5509．gel文件……………………………………………………… 168
7．6　歸檔器的使用……………………………………………………………… 170
7．7　反匯編的實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………… 171
第8章　軟件開發(fā)進(jìn)階……………………………………………………………… 175
8．1　BigEndian和LittleEndian ……………………………………………… 175
8．2　程序的優(yōu)化………………………………………………………………… 176
8．2．1　獲得最佳性能的代碼開發(fā)流程…………………………………………… 177
8．2．2　工程層的優(yōu)化…………………………………………………………… 179
8．2．3　算法的改變……………………………………………………………… 180
8．2．4　數(shù)據(jù)內(nèi)存的優(yōu)化………………………………………………………… 181
8．2．5　提高流水線的效率………………………………………………………… 181
8．3　程序的編程素養(yǎng)…………………………………………………………… 182
8．3．1　程序注釋………………………………………………………………… 183
8．3．2　函　數(shù)…………………………………………………………………… 186
8．3．3　變　量…………………………………………………………………… 187
8．3．4　其他編程規(guī)范…………………………………………………………… 188
8．4　數(shù)字信號(hào)處理庫(kù)…………………………………………………………… 188
8．4．1　DSPLIB的調(diào)用…………………………………………………………… 189
8．4．2　DSPLIB函數(shù)……………………………………………………………… 190
8．5　圖像/視頻算法庫(kù)…………………………………………………………… 191
8．5．1　圖像/視頻算法庫(kù)概述…………………………………………………… 191
8．5．2　圖像/視頻處理庫(kù)的安裝與使用…………………………………………… 191
8．5．3　圖像處理API接口……………………………………………………… 192
第9章　DSP最小系統(tǒng)電路詳解………………………………………………… 195
9．1　供電電路…………………………………………………………………… 195
9．2　時(shí)鐘振蕩電路……………………………………………………………… 196
9．3　蜂鳴器控制電路…………………………………………………………… 197
9．4　外擴(kuò)存儲(chǔ)SDRAM 電路…………………………………………………… 197
9．5　DSPbootloader模式電路………………………………………………… 198
9．6　SD卡接口電路……………………………………………………………… 200
9．7　音頻控制電路……………………………………………………………… 200
9．8　USB控制電路……………………………………………………………… 202
第10章　硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試………………………………………………… 203
第11章　軟件實(shí)驗(yàn)詳解…………………………………………………………… 214
第12章　數(shù)字信號(hào)處理算法與實(shí)踐……………………………………………… 242
第13章　DSP/BIOS實(shí)踐與應(yīng)用………………………………………………… 271
第14章　工程項(xiàng)目實(shí)踐與應(yīng)用…………………………………………………… 321
第15章　DSP＋FPGA 復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………… 360
第16章　OMAP雙核處理器……………………………………………………… 394
第17章　TMS320C55x在醫(yī)療電子中的應(yīng)用…………………………………… 407
附錄A　下載DSP資料的一些常用網(wǎng)站………………………………………… 415
附錄B　C54x與C5510寄存器…………………………………………………… 416
附錄C　VC5510中斷……………………………………………………………… 427
附錄D　TMS320C55x的狀態(tài)寄存器……………………………………………… 429
附錄E　TMS320C55x的匯編指令集……………………………………………… 432
附錄F　TMS320C55xDSP庫(kù)函數(shù)………………………………………………… 449
后　記………………………………………………………………………………… 458
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 460