DSP课程设计正弦信发生器的设计
D S P课程设计正弦信发
生器的设计
SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
太原理工大学
DSP课程设计：
正弦信号发生器的设计
学号：
班级：
姓名：
指导教师：
一、设计目的
1、通过实验掌握DSP的软件开发过程
2、学会运用汇编语言进行程序设计
3、学会用CCS仿真模拟DSP芯片，通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。
二、设计原理
三、本实验产生正弦波的方法是泰勒级数展开法。泰勒级数展开法需要的单元少，具有稳定性好，算法简单，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。求一个角度的正弦值取泰勒级数的前5项，得近似计算式：
四、总体方案设计
本实验是基于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。通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。
总体思想是：正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相对应，可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值(在x轴取N个点进行逼近)。整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成，相应的软件流程图如图。
五、设计内容
1、设置
在Family下选择C55xx，将看到所有C55xx的仿真驱动，包括软件仿真和硬件仿真；
在Platform下选择Simulator，在Available Factory Boards中只显示软件仿真驱动，选中相应的驱动；
双击C55xx Rev4.0 CPU Functional Simulator，可以在My System下看到所加入的驱动；
点击Save & Quit，将保存设置退出Setup CCStudio v3.1并启动运行CCStudio。
2、编写汇编源程序sin。
3.、建立汇编源程序
在CCS环境下，点击file/new/source file菜单命令，打开一个空白文档，将汇编程序输入。
单击file/save菜单命令，在D:\program files\ti\myprojects下保存文件名为sin，并选择保存类型为*.asm。
4、建立链接命令文件。
5、创建新的工程文件
启动CCS，在Project菜单中选择New项，在Project中输入denglin，CCS将创建一个名为denglin.pjt的工程。
6、将文件添加到工程中
在工程中添加源文件，执行菜单project/add files to project，把sin文件添加到工程中。
7、生成和运行程序
（1）选择菜单命令Project→Rebuild All，对工程重新编译、汇编和链接，主窗口下方的信息窗口将显示build进行汇编、编译和链接的相关信息。
（2）选择菜单命令File→Load Program，在当前目录的Debug目录下选择sin并打开，将Build生成的程序加载到DSP中。
（3）选择菜单命令Debug→Run或在Debug工具栏上单击Run按钮，运行该程序。
8、观察运行结果
点击view/gragh菜单命令观看图像
六、主要参数
七、源程序
汇编源程序sin
.mmregs
.def start
.def d_xs,d_sinx,d_xc,d_cosx,sinx,cosx
sin_x: .usect "sin_x",360
STACK: .usect "STACK",10H
k_theta .set 286 ;theta=pi/360(0.5deg)
start:
.text
STM #STACK+10H,SP
STM k_theta,AR0
STM 0,AR1
STM #sin_x,AR6
STM #90,BRC
RPTB loop1-1
LDM AR1,A
LD #d_xs,DP
STL A,@d_xs
STL A,@d_xc
CALL sinx ;d_sinx=sin(x)
CALL cosx ;d_cosx=cos(x)
LD #d_sinx,DP
LD @d_sinx,16,A ;A=sin(x)
MPYA @d_cosx ;B=sin(x)*cos(x)
STH B,1,*AR6+ ;AR6----2*sin(x)
MAR *AR1+0
loop1: STM #sin_x+89, AR7 ;sin91(deg.)-sin179(deg.)
STM #88,BRC
RPTB loop2-1
LD *AR7-,A
STL A,*AR6+
loop2: STM #179,BRC ;sin180(deg.)-sin359(deg.)
STM #sin_x,AR7
RPTB loop3-1
LD *AR7+,A
NEG A
STL A,*AR6+
loop3: STM #sin_x,AR6 ;generate sin wave
STM #1,AR0
STM #360,BK
B loop3
sinx:
.def d_xs,d_sinx
.data
table_s .word 01C7H ;C1=1/(8*9)
.word 030BH ;C2=1/(6*7)
.word 0666H ;C3=1/(4*5)
.word 1556H ;C4=1/(2*3)
d_coef_s .usect "coef_s",4
d_xs .usect "sin_vars",1
d_squr_xs .usect "sin_vars",1
d_temp_s .usect "sin_vars",1
d_sinx .usect "sin_vars",1
d_l_s .usect "sin_vars",1
.text
SSBX FRCT
STM #d_coef_s,AR5 ;move coeffs table_s RPT #3
MVPD #table_s,*AR5+
STM #d_coef_s,AR3
STM #d_xs,AR2
STM #d_l_s,AR4
ST #7FFFH,d_l_s
SQUR *AR2+,A ;A=x^2
ST A,*AR2 ;(AR2)=x^2
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/72,T=x^2
MPYA A ;A=T*A=x^2(1-x^2/72)
STH A,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/72)
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/42(1-
x^2/72);T=x^2(1-x^2/72)
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72)) ST B,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72))
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/20(1-x^2/42(1-
x^2/72))
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72)))
ST B,*AR2 ;(d_temp)=B
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/6(1-x^2/20(1-
x^2/42(1-x^2/72)))
MPYA d_xs ;B=x(1-x^2/6(1-x^2/20(1-
x^2/42(1-x^2/72))))
STH B,d_sinx ;sin(theta)
RET
cosx:
.def d_xc,d_cosx
d_coef_c .usect "coef_c",4
.data
table_c .word 0249H ;C1=1/(7*8)
.word 0444H ;C2=1/(5*6)
.word 0AABH ;C3=1/(3*4)
.word 4000H ;C4=1/2
d_xc .usect "cos_vars",1
d_squr_xc .usect "cos_vars",1
d_temp_c .usect "cos_vars",1
d_cosx .usect "cos_vars",1
c_l_c .usect "cos_vars",1
.text
SSBX FRCT
STM #d_coef_c,AR5 ;move coeffs table_c
MVPD #table_c,*AR5+
STM #d_coef_c,AR3
STM #d_xc,AR2
STM #c_l_c,AR4
ST #7FFFH,c_l_c
SQUR *AR2+,A ;A=x^2
ST A,*AR2 ;(AR2)=x^2
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/56,T=x^2
MPYA A ;A=T*A=x^2（1-x^2/56）
STH A,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/56) MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/30(1-x^2/56);
T=x^2(1-x^2/56)
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/30(1-x^2/56)) ST B,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/30(1-x^2/56))
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/12(1-x^2/30(1-
x^2/56))
SFTA A,-1,A ;-1/2
NEG A
MPYA *AR2+ ;B=-x^2/2(1-x^2/12(1-
x^2/30(1-x^2/56)))
MAR *AR2+
RETD
ADD *AR4,16,B ;B=-x^2/2(1-x^2/12(1-
x^2/30(1-x^2/56)))
STH B,*AR2 ;cos(theta)
RET
.end .mmregs
.def start
.def d_xs,d_sinx,d_xc,d_cosx,sinx,cosx
sin_x: .usect "sin_x",360
STACK: .usect "STACK",10H
k_theta .set 286 ;theta=pi/360(0.5deg)
start:
.text
STM #STACK+10H,SP
STM k_theta,AR0
STM 0,AR1
STM #sin_x,AR6
STM #90,BRC
RPTB loop1-1
LD #d_xs,DP
STL A,@d_xs
STL A,@d_xc
CALL sinx ;d_sinx=sin(x)
CALL cosx ;d_cosx=cos(x)
LD #d_sinx,DP
LD @d_sinx,16,A ;A=sin(x)
MPYA @d_cosx ;B=sin(x)*cos(x)
STH B,1,*AR6+ ;AR6----2*sin(x)
MAR *AR1+0
loop1: STM #sin_x+89, AR7 ;sin91(deg.)-sin179(deg.)
STM #88,BRC
RPTB loop2-1
LD *AR7-,A
STL A,*AR6+
loop2: STM #179,BRC ;sin180(deg.)-sin359(deg.)
STM #sin_x,AR7
RPTB loop3-1
LD *AR7+,A
NEG A
STL A,*AR6+
loop3: STM #sin_x,AR6 ;generate sin wave
STM #1,AR0
STM #360,BK
B loop3
sinx:
.def d_xs,d_sinx
.data
table_s .word 01C7H ;C1=1/(8*9)
.word 030BH ;C2=1/(6*7)
.word 0666H ;C3=1/(4*5)
.word 1556H ;C4=1/(2*3)
d_coef_s .usect "coef_s",4
d_xs .usect "sin_vars",1
d_squr_xs .usect "sin_vars",1
d_temp_s .usect "sin_vars",1
d_sinx .usect "sin_vars",1
d_l_s .usect "sin_vars",1
.text
SSBX FRCT
STM #d_coef_s,AR5 ;move coeffs table_s RPT #3
MVPD #table_s,*AR5+
STM #d_coef_s,AR3
STM #d_xs,AR2
STM #d_l_s,AR4
ST #7FFFH,d_l_s
SQUR *AR2+,A ;A=x^2
ST A,*AR2 ;(AR2)=x^2
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/72,T=x^2
MPYA A ;A=T*A=x^2(1-x^2/72)
STH A,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/72)
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/42(1-
x^2/72);T=x^2(1-x^2/72)
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72)) ST B,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72))
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/20(1-x^2/42(1-
x^2/72))
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72)))
ST B,*AR2 ;(d_temp)=B
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/6(1-x^2/20(1-
x^2/42(1-x^2/72)))
MPYA d_xs ;B=x(1-x^2/6(1-x^2/20(1-
x^2/42(1-x^2/72))))
STH B,d_sinx ;sin(theta)
RET
cosx:
.def d_xc,d_cosx
d_coef_c .usect "coef_c",4
.data
table_c .word 0249H ;C1=1/(7*8)
.word 0444H ;C2=1/(5*6)
.word 0AABH ;C3=1/(3*4)
.word 4000H ;C4=1/2
d_xc .usect "cos_vars",1
d_squr_xc .usect "cos_vars",1
d_temp_c .usect "cos_vars",1
d_cosx .usect "cos_vars",1
c_l_c .usect "cos_vars",1
.text
SSBX FRCT
STM #d_coef_c,AR5 ;move coeffs table_c
RPT #3
MVPD #table_c,*AR5+
STM #d_coef_c,AR3
STM #d_xc,AR2
STM #c_l_c,AR4
ST #7FFFH,c_l_c
SQUR *AR2+,A ;A=x^2
ST A,*AR2 ;(AR2)=x^2
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/56,T=x^2
MPYA A ;A=T*A=x^2（1-x^2/56）
STH A,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/56) MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/30(1-x^2/56);
T=x^2(1-x^2/56)
MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/30(1-x^2/56)) ST B,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/30(1-x^2/56))
||LD *AR4,B ;B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/12(1-x^2/30(1-
x^2/56))
SFTA A,-1,A ;-1/2
NEG A
MPYA *AR2+ ;B=-x^2/2(1-x^2/12(1-
x^2/30(1-x^2/56)))
MAR *AR2+
RETD
ADD *AR4,16,B ;B=-x^2/2(1-x^2/12(1-
x^2/30(1-x^2/56)))
STH B,*AR2 ;cos(theta)
RET
链接命令文件
MEMORY
{
PAGE 0:
EPROM: org=0E000H, len=1000H
VECS: org=0FF80H, len=0080H
PAGE 1:
SPRAM: org=0060H, len=0020H
DARAM1: org=0080H, len=0010H
DARAM2: org=0090H, len=0010H
DARAM3: org=0200H, len=0200H
}
SECTIONS
{
.text :> EPROM PAGE 0
.data :> EPROM PAGE 0
STACK :> SPRAM PAGE 1
sin_vars :> DARAM1 PAGE 1
coef_s :> DARAM1 PAGE 1
cos_vars :> DARAM2 PAGE 1
coef_c :> DARAM2 PAGE 1
sin_x : align(512) {} > DARAM3 PAGE 1
.vectors :>VECS PAGE 0
}
八、实验结果及分析
结果成功生成了正弦波图像，表明改程序能通过TMS320C54x产生正弦信号
九、设计总结
这次实验通过与小组的探讨研究使我对这门学科的基本知识、理论解起来更加方便直观和深刻。我同时明白了，做实验不是一味的砖牛角，而是需要相互探讨研究充分发挥团队力量才可在最短时间做出结果。通过实验我基本了解了DSP应用系统开发方法和设计过程，掌握了汇编源程序的编辑、汇编和链接过程，熟悉了CCS集成开发环境，CCS的安装及设置，CCS集成开发环境，CCS的基本使用，调试应用程序。我成功通过CCS软件应用C54X汇编语言实现了正弦信号发生装置，这次实验使我能够更真实地体会到DSP的功能和用途。