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献给初学者－DSP入门教程

2019-07-13 12:39发布

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1、TI DSP的选型
主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源，如定时器的数量、I/O口数量、中断数量、DMA通道数等。DSP的主要供应商有TI，ADI，Motorola,Lucent和Zilog等，其中TI占有最大的市场份额。
TI公司现在主推四大系列DSP
1）C5000系列（定点、低功耗）：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80MIPS-- 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。两个系列的数字IO都 只有两条。
2）C2000系列（定 点、控制器）：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x该系芯片具有大量外设资源，如：A/D、定时 器、各种串口（同步和异步），WATCHDOG、CAN总 线/PWM发生器、数字IO脚等。是针对 控制应用最佳化的DSP，在TI所有的DSP中，只有C2000有FLASH，也只有该系列有异步串口可以和PC的UART相连。
3）C6000系列：C62XX，C67XX，C64X 该系列以高性能著称，最适合宽带 网络和数字影像应用。32bit，其中：C62XX和C64X是定点系列，C67XX 是浮点系列。该系列 提供EMIF扩展存储器接口。该系列只提供BGA封 装，只能制作多层PCB。且功耗较大。同为浮点系列的C3X中 的VC33现在虽非主流产品，但也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在150MIPS。
4）OMAP系列：OMAP处理器集成ARM的命令及控制功能，另外还提供DSP 的低功耗实时信号处理 能力，最适合移动上网设备和多媒体家电。 
其他系列的DSP曾经有过风光，但现在都非TI主推产品了，除了C3X系列外，其他基本处于淘汰阶段，如：C3X的浮 点系列：C30，C31，C32 C2X和C5X系列：C20，C25，C50
每 个系列的DSP都有其主要应用领域.

2、设计中如何得到技术参考资料以及如何得到相关源码
原 则是碰到问题就去www.ti.com
1） 在TI网站的搜索中用keyword搜索资 料，主要要注意的就是Application Notes，user guides比如不知道怎样进行VC5402的McBSP编程，搜McBSP和VC5402 如果不知道如何设计VC5402和TLV320AIC23的接口以及编程，搜TLV320AIC23和VC5402; 这样可以搜到一堆的资料，这些资料一般均有PDF文 档说明和相应的源程序包提供，download后做少许改动即可
2）来DSP交流网，HELLODSP真诚欢迎每一位有需要的朋友
3）google搜
4）再不济，找技术支持，碰运 气了

3、如何看待TI DSP庞杂的技术文档
新手进行DSP开发学习之时，常常感觉技术文档太多，哪 本都有用，哪本都想看，无从下手。此时原则是只看入门必须的、只看和芯片相关的。根据经验，如下的资料必看不可:
1） 讲述DSP的CPU，memory，program memory addressing,data memory addressing的资料都需要看、外设资源的资料可以只看自己用到的部分;
2）C和汇编的编程指南需要看
3）汇编指令和C语言的运行时间支持库、DSPLIB等资料需要看其他的如：Applications Guide，Optimizing CC++ Compiler User's Guide，Assembly Language Tools User's Guide等资料留待入门之后再去看体会会 更深一些。

4、如何高效开始TI DSP的硬件开发
1）根据应用领域选择TI推荐的DSP类型
2）参考选定的DSP之EVM板，DSK等 原理图，完成DSP最小系统的搭建（包括外扩内存空间、电源复位系统、各控制信号管脚的连接、JTAG口的连接等）;
3）根据具体应用需 要，选择外围电路的扩展，一般如语音、视频、控制等领域均有成熟的电路可以从TI网站得到。外围电 路与DSP的接口可参看EVM或 DSK，以及所选外围电路芯片的典型接口设计原理图；最好外围电路芯片也选择TI的，这样的话不管硬件接口有现成原理图、很多
连DSP与其接口的基本控制源码都有。
4）地址译码、IO扩展等用CPLD或者FPGA来做，将DSP的地址线、数据线、控制信号线如IS/PS/DS等都引进去有利于调试

5、如何高效开始TI DSP的软件开发 
如果你不是纯做算法，而是在一个目标版上进行开发，需要使用DSP的 片上外设，需要控制片外接口电路，那么建议在写程序前先好好将这个目标版的电路设计搞清楚。最重要的是程序、数据、I/O空 间的译码。不管是否纯做算法还是软硬结合，DSP的CPU,memory,program memory addressing, data mem.ory addressing的资料都需要看.
1）看CCS的使用指南
2）明白CMD文件的编写
3）明白中断向量表文件的编写，并定位在正确的地方
4） 运行一个纯simulator的程序，了解CCS的 各个操作
5）到TI网站下相关的源 码，参考源码的结构进行编程
6）不论是C编 程还是ASM编程，模块化是必须的

6、选择C还是选择ASM进 行编程
记住一条原则，TI的 工程师在不断改进CCS的C程序优化编译 器，现在C优化的效率可达到手工汇编的90％ 甚至更高。当然有的时候如果计算能力和内存资源是瓶颈，ASM还是有优势，比如G.729编解码。但是针对一般的应用开发，C是最好的 选择。 
新手编程则选择C和汇编混 合编程更有利一些

7、选择什么仿真器
一 般来说，买个并口的EPP就够了，价格便宜又稳定，现在用的比较多的是USB接口的仿真器

8、关于TI 54X系列DSP的bootloader过程 
请 详细阅读TI文档SPRA618A、SPRA571，这些文档对boot的机制进行了详细 说明同时说明了利用hex500将*.out文 件转化为*.hex文件时，需要编写的cmd文 件的写法。

9。如何选择外部时钟？ 
DSP的 内部指令周期较高，外部晶振的主频不够，因此DSP大多数片内均有PLL。但每个系列不尽相同。 
1)TMS320C2000系 列： 
TMS320C20x：PLL可 以÷2，×1，×2和×4，因此外部时钟可以为5MHz－40MHz。 
TMS320F240：PLL可以÷2，×1，×1.5，×2，×2.5，×3，×4，×4.5，×5和×9，因此外部时钟可以为2.22MHz－40MHz。 
TMS320F241/C242/F243：PLL可 以×4，因此外部时钟为5MHz。 TMS320LF24xx：PLL可以由RC调节，因此外部时钟为4MHz－20MHz。 
TMS320LF24xxA：PLL可以由RC调节，因此外部时钟为4MHz－20MHz。 
2)TMS320C3x系列： 
TMS320C3x： 没有PLL，因此外部主频为工作频率的2倍。 
TMS320VC33：PLL可以÷2，×1，×5， 因此外部主频可以为12MHz－100MHz。 
3)TMS320C5000系列： 
TMS320VC54xx：PLL可以÷4，÷2，×1-32，因此外部主频可以为0.625MHz－50MHz。 
TMS320VC55xx：PLL可以÷4，÷2，×1-32， 因此外部主频可以为6.25MHz－300MHz。 
4)TMS320C6000系列： 
TMS320C62xx：PLL可以×1，×4，×6，×7，×8，×9，×10和×11，因此外部主频可以为11.8MHz－300MHz。 
TMS320C67xx：PLL可以×1和×4，因此外部主频可以为12.5MHz－230MHz。 
TMS320C64xx：PLL可以×1，×6和×12，因此外部主频可以为30MHz－720MHz

10。软件等待的如何使用？ 
DSP的指令周期较快，访问慢 速存储器或外设时需加入等待。等待分硬件等待和软件等待，每一个系列的等待不完全相同。 
1)对 于C2000系列： 硬件等待信号为READY， 高电平时不等待。软件等待由WSGR寄存器决定，可以加入最多7个等待。其中程序存储器和数据存储器及I/O可以分别 设置。 
2)对于C3x系列： 硬件等待信号为/RDY，低电平是不等待。软件等待由总线控制寄存器中的SWW和WTCNY决定，可以加入最多7个等待，但等待是不分段的，除了片内之外全空间有效。 
3)对 于C5000系列： 硬件等待信号为READY， 高电平时不等待。软件等待由SWWCR和SWWSR寄 存器决定，可以加入最多14个等待。其中程序存储器、控制程序存储器和数据存储器及I/O可以分别设置。 
4)对于C6000系列（只限于非同步存储器或外设）： 硬件等待信号为ARDY， 高电平时不等待。 软件等待由外部存储器接口控制寄存器决定，总线访问外部存储器或设备的时序可以设置，可以方便的同异步的存储器或外设接口。

11。仿真工作正常对于DSP的基本要求 
1)DSP电源和地连接正确。 2)DSP时 钟正确。 3)DSP的主要控制信号，如RS和HOLD信号接高电平。 4)C2000的watchdog关掉。 5)不可屏蔽中断NMI上拉高电平。 
CCS或Emurst运行时提示“Can't Initialize Target DSP” 
1)仿真器连接是否正常？
2)仿真器的I/O设置是否正确？ 
3)XDSPP仿真器的 电源是否正确？ 
4)目标系统是否正确？ 
5)仿 真器是否正常？
6)DSP工作的基本条件是否具备。 
建议使用目标板测试。 

12。为什么CCS需要安装Driver？ 
CCS是开放的软件平台，它可以支持不同的硬件接口，因此不同的 硬件接口必须通过标准的Driver同CCS连 接。 
Driver安装的常见问题？ 
请 认真阅读“安装手册”和Driver盘中的Readme。 1)对于SEED-XDS，安装Readme中的步骤，将I/O口设为240/280/320/340。 2)对于SEED-XDSPP，安装Readme中的步骤，将I/O口设为378或278。3)对于SEED-XDSUSB， 必须连接目标板，安装 Readme中的步骤，将I/O口 设为A，USB连接后，主机将自动激活相应 的Driver。 4)对于SEED-XDSPCI，安装Readme中的步骤，将I/O口设为240，PCI接口板插入主机后，主机将自动激活相应的Driver。 5)对于Simulator，需要选择不同的CFG文件，以模拟不同的DSP。 6)对于C5402 DSK，将I/O口设为请认真阅读“安装手册”和Driver盘中的Readme。 1)对于SEED-XDS，安装Readme中的步骤，将I/O口设为240/280/320/340。 2)对于SEED-XDSPP，安装Readme中的步骤，将I/O口设为378或278。注意主机BIOS中并口的型式必须同xds510pp.ini 中 一致。 3)对于SEED-XDSUSB， 必须连接目标板，安装Readme中的步骤，将I/O口 设为240/280/320/340，USB连 接后，主机将自动 激活相应的Driver。 4)对 于SEED-XDSPCI，安装Readme中 的步骤，将I/O口设为240/280/320/340，PCI接口板插入主机后，主机将自动激活相 应的Driver。 5)对于Simulator，需要选择不同的CFG文件，以模拟不同的DSP。 6)对于C5402 DSK，将I/O口设为378或278。 7)对于C6211/6711 DSK，将I/O口设为378或278。 8)对于C6201/C6701 EVM，将I/O口设为0。

13。Link的cmd文件的作用是什么？ 
Link的cmd文件用于DSP代码的定位。由于DSP的编译器的编译结果是未定位的，DSP没有操作系统来定位执行代 码，每个客户设计的DSP系统的配置也不尽相同，因此需要用户自己定义代码的安装位置。以C5000为例，基本格式为： 
-o sample.out 
-m sample.map 
-stack 100 
sample.obj meminit.obj 
-l rts.lib 
MEMORY { 
PAGE 0: VECT: origin = 0xff80, length 0x80 
PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, length 0x400 
PAGE 1: DATA: origin = 0x800, length 0x400 
} 
SECTIONS { 
.vectors : {} >PROG PAGE 0 
.text : {} >PROG PAGE 0 
.data : {} >PROG PAGE 0 
.cinit : {} >PROG PAGE 0 
.bss : {} >DATA PAGE 1 
} 14。如何将OUT文件转换为16进制的文件格式？ 
DSP 的开发软件集成了一个程序，可 以从执行文件OUT转 换到编程器可以接受的格式，使得编程器可以用次文件烧写EPROM或Flash。对于C2000的程序 为DSPHEX；对于C3x程序为HEX30；对于C54x程序为HEX500；对于C55x程序为HEX55；对于C6x程序为Hex6x。以C32为 例基本格式为： 
sample.out -x 
-memwidth 8 -bootorg 900000h 
-iostrb 0h 
-strb0 03f0000h -strb1 01f0000h -o sample.hex 
ROMS { 
EPROM: org = 0x900000,len=0x02000,romwidth=8 
} 
SECTIONS { 
.text: paddr=boot 
.data: paddr=boot 
}

15。为什么CCS需要安装Driver？ 

CCS是开放的软件平台， 它可以支持不同的硬件接口，因此不同的硬件接口必须通过标准的Driver同CCS连接。 

16。Link的cmd文件的作用是什么？ 
Link的cmd文件用于DSP代码的定位。由于DSP的编译器的编译结果是未定位的，DSP没有操作系统来定位执行代码，每个客户设计 的DSP系统的配置也 不尽相同，因此需要用户自己定义代码的安装位置。以C5000为例，基本格式为： 
-o sample.out 
-m sample.map 
-stack 100 
sample.obj meminit.obj 
-l rts.lib 
MEMORY { 
   PAGE 0: VECT: origin = 0xff80, length 0x80 
   PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, length 0x400 
   PAGE 1: DATA: origin = 0x800, length 0x400 
} 
SECTIONS { 
   .vectors : {} >PROG PAGE 0 
   .text : {} >PROG PAGE 0 
   .data : {} >PROG PAGE 0 
   .cinit : {} >PROG PAGE 0 
   .bss : {} >DATA PAGE 1 
} 

17。DSP的C语言同主机C语言的主要区别？ 
1) DSP的C语言是标准的ANSI C，它不包括同外设联系的扩展部 分，如屏幕绘图等。但在CCS中，为了方便调试，可以将数据通过prinf命令虚拟输出到主机的屏幕上。
2)DSP的C语言的编译过程为，C编译为ASM，再由ASM编译为OBJ。因此C和ASM的对应关系非常明确，非常便于人工优化。 
3)DSP的代码需要绝对定位；主机的C的代码有操作系统定位。 
4)DSP的C的效率较高，非常适合于嵌入系统。 

18。为什么在CCS下编译工具工作不正常？ 
在CCS下有部分客户会碰到编译工具工作不正常，常见错误为： 
1)autoexec.bat的路 径“out of memory”。修改autoexec.bat，清除无用的PATH路径。 
2)编译的输出文件（OUT文件）写保护，无法覆盖。删除或修改输出文件的属性。 
3)Windows有问题。重新安 装windows。 
4)Windows下有程序对CCS有影响。建议用一“干净”的计算机。 

19。在CCS下，如何选择有效的存储器空间？ 
CCS下的存储器空间最好设置同你的硬件，没有的存储器不要有效。这样便于调试，CCS会发现你调入程序时或程序运行时，是 否访问了无效地址。 
1)在GEL文件中设置。参见CCS中的示例。 
2)在Option菜单下，选择Memory Map选项，根据你的硬件设置。注意一定要将Enable Memory Mapping置为使能。 

20。在CCS下，OUT文件加载时提示“Data verification failed...”的原因？ 
Link的CMD文件分配的地址同GEL或设置的有效地址空间不符。中断向量定位处或其它代码、数据段定位处，没有RAM，无法加载OUT文件。解决方法： 
1)调整Link的CMD文件，使得定位段处有RAM。 
2)调整存储器设置，使得RAM区有效。 

21。为什么要使用BIOS？ 
1)BIOS是Basic I/O System的简称，是基本的输入、输出管理。 
2)用于管理任务的调度，程序实时分析，中断管理，跟踪管理和实时数据交换。 
3)BIOS是基本的实时系统， 使用BIOS可以 方便地实现多任务、多进程的时间管理。 
4)BIOS是eXpress DSP的标准平台，要使用eXpress DSP技术，必须使用BIOS。 

22。DSP发展动态 
1.TMS320C2000 TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。C24x系列建议使用LF24xx系列替代C24x系列，LF24xx系列的价格比C24x便 宜，性能高于C24x，而且LF24xxA具有加密功能。 C28x系列主要用于大存储设备管理，高 性能的控制场合。 
2.TMS320C3x TMS320C3x系列包括C3x和VC33，主要推荐使用VC33。C3x系列是TI浮点DSP的基础，不可能停产，但价格不会进一步下调。 
3.TMS320C5x TMS320C5x系列已不推荐使 用，建议使用C24x或C5000系列替代。 
4.TMS320C5000 TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。其中VC54xx还不断有新的器件出现，如：TMS320VC5471（DSP＋ARM7）。 C55x系列是TI的第三代DSP，功耗为VC54xx的1/6，性能为VC54xx的5倍，是一个正在发展的系列。 C5000系列是目前TI DSP的主流DSP，它涵盖了从低档到中高档的应用领域，目前也是用户最多的系列。 
5.TMS320C6000 TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。此系列是TI的高档DSP系列。其中C62xx系列是定点的DSP，系列芯片种类较 丰 富，是主要的应用系列。 C67xx系列是浮点的DSP，用于需要高速浮点处理的领域。 C64xx系列是新发展，性能是C62xx的10倍。 
6.OMAP系列 是TI专门用于多媒体领域的芯片，它是C55＋ARM9，性能卓越，非常适合于手持设备、Internet终端等多媒体应用。 

23。5V/3.3V如何混接？ 
TI DSP的发展同集成电路的发展一样，新 的DSP都是3.3V的，但目前还有许多外围电路是5V的，因此在DSP系统中，经常有5V和3.3V的DSP混接问题。在这些系统中，应注意： 
1)DSP输出给5V的电路（如D/A），无需加任何缓冲电路，可以直接连 接。 
2)DSP输入5V的信号（如A/D），由于输入信号的电压>4V，超过了DSP的电源电压，DSP的外部信号没有保护电路，需要加缓冲，如 74LVC245等，将5V信号变换成3.3V的信号。 
3)仿真器的JTAG口的信号也必须为3.3V，否则有可能损坏DSP。 

24。为什么要片内RAM大的DSP效率高？ 
目前DSP发展的片内存储器RAM越来越大，要设计高效的DSP系统，就应该选择片内RAM较大的DSP。片内RAM同片外存储器相比，有以下优点： 
1)片内RAM的速度较快，可以保证DSP无等待运行。
2)对于C2000/C3x/C5000系列，部分片 内存储器可以在一个指令周期内访问两次，使得指令可以更加高效。 
3)片内RAM运行稳定，不受外部的干扰影响，也不会干扰外部。 
4)DSP片内多总线，在访问片内RAM时，不会影响其它总线的访问，效率较 高。 

25。为什么DSP从5V发展成3.3V？ 
超大规模集成电路的发展从1um，发展到目前的0.1um，芯片的电源电压也随之降低，功 耗也随之降低。DSP也同样从5V发展到目前的 3.3V，核心电压发展到1V。目前主流的DSP的外围均已发展为3.3V，5V的DSP的价格和功耗都价格，以逐渐被3.3V的DSP取代。 

26。如何选择DSP的电源芯片？ 
TMS320LF24xx：TPS7333QD，5V变3.3V，最大500mA。 
TMS320VC33： TPS73HD318PWP，5V变3.3V和1.8V，最大750mA。 
TMS320VC54xx：TPS73HD318PWP，5V变3.3V和1.8V，最大

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