轻松体验DSP

时间:2013-07-17 12:44 | 来源:金桥电子网 | 点击: 次 [去老版] [去论坛] [去网店]

核心提示:多嵌入式系统工程师把数字信号处理看作是涉及很多数学知识的巫术,他们宁愿避开。但是,当一种应用最终出现,战胜传统方法的时候,那就是施展巫术的时候了。它也许比你想象的


多嵌入式系统工程师把数字信号处理看作是涉及很多数学知识的“巫术”,他们宁愿避开。但是,当一种应用最终出现,战胜传统方法的时候,那就是“施展巫术”的时候了。它也许比你想象的要容易得多。
  第一种商品化的 IC 数字信号处理器是英特尔的 2920,早在 1979 年就在取代全双工、1200bps 数字硬调制解调器中的模拟滤波器组了。同时,迅速增多的微处理器和外设提高了处理以数字表示信号的可行性。那时几乎任何商业化信号处理任务都需要模拟计算,伴有复杂的反馈回路和补偿电路来维持稳定性。各种依赖位片处理器小型电脑和数据采集硬件的技术都极其昂贵,并且通常只适合于研究人员。能够经济地把信号数字化,并在数字领域进行数学计算,从而减少漂移和其它用模拟技术处理也很昂贵的不精确条件,这种逻辑很有吸引力,它直接导致今天市场上出现多种系列的 DSP。
  目前,某种形式的 DSP 安装在从自动应答电话机到洗衣机等各种产品的中心部位,很容易使人忘记这场变革就发生在最近。直到最近,通用微控制器和 DSP 芯片之间的巨大差别还使许多嵌入式系统工程师觉得:数字信号处理是门困难的学科。这种感觉来源于第一代 DSP 的架构和编程要求,这一代 DSP 往往设计用来实现数字滤波器。不过,在卷入 DSP 对比微控制器的争论之前,你也许要问,为什么使用数字滤波器?DSP 还适合于别的什么领域?使用数字滤波的经典理由是,你可以实现线性相位 FIR (有限脉冲响应)滤波器,它保持了音频处理等应用中的信号保真度。当你正在尝试处理传感器信号时,避免由于不相等的组延迟(由非线性相位-频率响应特性引起)导致的信号失真可能也是很关键的。正如任何已经尝试过的人所知道的那样,用模拟技术制造线性相位滤波器几乎是不可能的,相比之下,DSP 和软件滤波器工具箱使这种实现不费吹灰之力。
  假如你使用针对控制系统建模的仿真工具,你一定知道来自 Mathworks 的 Matlab 和 Simulink 等工具也可以建立 DSP 算法的模型,并自动生成代码,你可以把这些代码移植到各种硬件目标。不过,数字信号处理的能力其实起始于滤波器应用。例如,软件工具也可以毫不费力地实现 FFT(快速傅里叶变换)。然后,你可以对连续时间信号的快照做频率分析。假如你有很多传感器输出要处理,以得到关键的实时控制响应,那么 DSP 通常是惟一的答案。
  初学者工具包帮你建立信心
  假如你第一次接触数字信号处理,你很可能想得到更多背景信息。不过,阅读产品的相关资料无法取代亲自尝试它们,而初学者工具包提供了一种获得体验的轻松方式。今天,与微控制器最相像的 DSP 系列就是摩托罗拉的 DSP56F800,它主要针对实时控制应用。例如,F805 核心包括一个 16 比特定点引擎,该引擎运行在双哈佛架构上,以实现对程序和数据存储器的三路并行访问。
  摩托罗拉的片上仿真技术通过一个 JTAG 标准的端口来提供系统内调试能力。该器件是 144 引脚 LQFP 封装。
  开发支持来自 DSP56F805EVM,它包含一个 130mm×165mm 印制电路板、CodeWarrior IDE 和一个 SDK(软件开发工具包),价格为 299 美元。该印制电路板上装有处理器,还有一个 128k×16比特 SRAM(外部代码和数据各为 64k 字)、一个 RS-232 端口,以及一个“并口至 JTAG”接口,便于基于 PC 的调试。一个正交解码器/霍尔效应接口和专用的马达控制逻辑给伺服控制等应用带来了便利。各个跳线器选择不同的运行模式,多个起始码准备信号和 I/O,用于轻松连接。
  CodeWarrior 安装的文档很有用地包括了 56F805 的硬件参考手册和数据表,以及该 IDE 的用法说明和参考手册。要想迅速开始,请查看开发板的在线硬件手册,并确保所有跳线器都处在默认位置。接着,把并口连接到你的 PC,并尝试这些在线手册的“瞄准 DSP56F805”(Targeting DSP56F805) 部分。这部分包括一个简要的指南,它示范如何创建、编译和链接 F805 代码。在默认情况下,CodeWarrior 使用“项目用具” (project stationery) 来构造新的项目。这个方法自动创建和解开各种依赖处理器的功能、库、链接器命令和你的代码之间的依赖性。假如你正用 C 语言编程,用具还可以进行启动文件的创建,以分配和初始化系统内存;你可以选择“空项目”并自己控制这些进程。你可以在 CodeWarrior 的编辑器里无缝地混合和匹配 C 语言代码和汇编代码。 (责任编辑:陆金桥)
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