Chuyên đề thực tập tốt nghiệp DSP

CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP DSP I. Mục đích, yêu cầu: - Sinh viên nắm được cấu trúc phần cứng của DSP TMS320C6713. - Sinh viên nắm được các bước để xây dựng một project bằng phần mềm CCS. - Sinh viên viết được chương trình trên CCS 3.1 với các hàm có sẵn để điều khiển các nút và đèn có trên board mạch. - Sinh viên xây dựng được các ứng dụng về hệ thống điều khiển tự động trên PLC. II. Nội dung: 1. Tín hiệu và hệ thống xử lý tín hiệu, làm quen với Code Composer Studio 3.1. và cấu trúc phần cứng của DSP TMS320C6713. 2. Viết chương trình tạo sóng sin với tần số bất kỳ. 3. Viết chương trình sử dụng nút DIP SWITCH để điều khiển đèn LED. 4. Biên dịch theo thời gian thực từ Matlab Simulink sang CCS 3.1. Ứng dụng trong thiết kế bộ lọc FIR và IIR. III. Tài liệu tham khảo: [1] Hướng dẫn thực tập chuyên đề DSP. [2] Digital Signal Processing and Applications with the TMS320C6713 and TMS320C6416 DSK. [3] Nguyễn Ngọc Bích, Cơ sở xử lý số tín hiệu và điều khiển số, Nhà xuất bản quân đội nhân dân, 2001 [4] Dương Tử Cường, Xử lý tín hiệu số, Nhà xuất bản quân đội nhân dân, 2003. 1 NỘI DUNG THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ • Tín hiệu (t/h) – Âm thanh – Nhiệt độ – Ánh sáng • 5 giác quan của con người: thính/xúc/vị/khứu/thị giác → cần thiết phải chuyển sang dạng năng lượng điện để được xử lý bởi não • Các cảm biến điện tử được dùng để biến đổi t/h sang dạng số, có thể được xử lý bởi máy tính số (biến đổi AD)→ xử lý t/h số (DSP) • T/h sau khi được xử lý có thể được biến đổi sang dạng ban đầu trước khi gởi cho các bộ chấp hành (biến đổi DA) DSP LÀ GÌ? – Digital • Hoạt động dùng các t/h rời rạc để biểu diễn dữ liệu dưới dạng số – Signal • Tham số biến nhờ đó thông tin được trung chuyển trên các mạch điện tử – Processing • Thực hiện các tác vụ trên dữ liệu theo những lệnh được lập trình trước DSP = thay đổi hoặc phân tích thông tin được biểu diễn dưới dạng các chuỗi số rời rạc 2 TẠI SAO PHẢI XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ • Khả năng lập trình được (programmability) • Khả năng ổn định (stability) • Khả năng lặp lại(repeatability) • Hiện thực dễ dàng các giải thuật thích nghi • Khả năng hiện thực các mã sửa sai • Khả năng truyền dẫn và lưu trữ dữ liệu • Khả năng nén dữ liệu • Khả năng thực hiện các chức năng đặc biệt. ỨNG DỤNG 3 GIỚI THIỆU VỀ KIT TMS320C6713 VÀ CHƯƠNG TRÌNH CCS3.1 1. Cấu trúc phần cứng của KIT TMS320C6713 C6713 DSK Physical Layout ! C6713 DSK Functional Block Diagram! 4 C6713 DSK Overview!   225 MHz TMS320C6713 floating pointDSP!   AIC23 stereo codec (ADC and DAC)!   Ideal for audio applications!   8-96 kHz sample rates!   Memory!   16 MB dynamic RAM!   512 kB nonvolatile FLASH memory!   General purpose I/O!   4 LEDs!   4 DIP switches!   USB interface to PC 5 2. Chương trình Code Composer Studio 3.1 (CCS3.1) Giao diện chương trình Code Composer Studio V3.1 6 a. Thành phần của một dự án: - DSP/BIOS configuration: Cấu hình của DSP - “Include” folder – header files: Thư mục chứa các file tiêu đề. - “Libraries” folder: Chứa các file thư viện. - Linker command files: Liên kết các file. - Source folder – source files: Thư mục chứa các file nguồn. Cấu trúc của một dự án ban đầu. b. Lưu đồ phát triển phần mềm tạo ra mã đối tượng từ ngôn ngữ C. 7 Lưu đồ phát triển phần mềm tạo ra mã đối tượng từ ngôn ngữ C. Các bước xây dựng thuật toán trên nền tảng DSP bao gồm 4 bước được mô tả bởi lưu đồ dưới đây: 8 Thiết kế thuật toán Lập trình thuật toán Thực thi thuật toán trên Kit Phân tích, sửa lỗi, tối ưu Các bước cơ bản thực hiện trên CCStudio bao gồm biên dịch C, hợp dịch, liên kết, gỡ rối, mô phỏng và emulator. Đầu tiên CCStudio dịch mã C thành mã dưới dạng mã gợi nhớ hoặc dạng đại số cho DSP cụ thể mà ta lựa chọn (đuôi .asm). Bước tiếp theo là dịch mã assembly thành mã đối tượng dưới dạng nhị phân (hoặc ngôn ngữ máy) cụ thể đối với DSP lựa chọn (đuôi .obj). Trình liên kết thực hiện liên kết các file đối tượng để tạo tạo thành một file đối tượng duy nhất bằng cách gán các địa chỉ tuyệt đối trong bộ nhớ cho DSP cụ thể (đuôi .out). File thực hiện này có thể tải và chạy trực tiếp trên bộ DSP. Sau khi đã tạo ra file thực hiện, chúng ta phải kiểm tra và gỡ rối bằng cách sử dụng phần mềm mô phỏng và emulator. Để tạo một project người dùng có thể thêm vào các file phù hợp. Các tùy chọn về compiler/linker có thể xác định dễ dàng. Một số tính năng debug có sẵn, như đặt các breakpoint và xem các biến, xem bộ nhớ, các thanh ghi và trộn C với assembly code. Chúng ta sẽ làm việc với một vài kiểu tập tin khác nhau, bao gồm: - File.pjt: Để tạo và xây dựng một project có tên là “file”. - File.c: Chương trình nguồn viết bằng C. - File.asm: Chương trình nguồn viết bằng ngôn ngữ assembly, được tạo bởi người dùng hoặc bởi bộ dịch C. - File.h: Tập tin header. - File.lib: Tập tin thư viện. - File.cmd: Tập tin lệnh của linker, ánh xạ các section vào bộ nhớ. - File.obj: Tập tin đối tượng được tạo ra bởi assembler. - File.out: Tập tin thực thi được tạo ra bởi linker để nạp và chạy trên bộ xử lý C6713. c. Các tập tin hỗ trợ. Các tập tin hỗ trợ sau được chứa trong folder C:\CCStudio_v3.1\myproject\source\support (trừ các tập tin thư viện) được sử dụng trong hầu hết các project. 9 - C6713dskinit.c: Chứa các hàm khởi động DSK, code, các cổng nối tiếp và để xuất nhập. Tập tin này không được bao gồm với CCS. - C6713dskinit.h: Tập tin header chứa các prototype của các hàm. - C6713dsk.cmd: Tập tin lệnh linker. Tập tin này có thể được sửa đổi khi sử dụng bộ nhớ ngoài thay cho bộ nhớ trong. - Vectors_intr.asm: Một tập tin vector bao gồm trong CCS đã được sửa đổi để quản lý ngắt. Có 12 ngắt, từ INT4 đến INT15, và ngắt 11 được chọn trong tập tin này. Chúng được dùng cho các chương trình có sử dụng ngắt. - Vectors_poll.asm: Tập tin vector cho các chương trình hỏi vòng (polling). - Rts6700.lib, dsk6713bsl.lib, csl6713.lib: Tập tin thư viện hỗ trợ run – time, board và chip. Các tập tin này được cung cấp với CCS và được chứa trong các folder C6000\cgtools\lib, C6000\dsk6713\lib và C6000\csl\lib một cách tương ứng. ( Thư mục C6000 nằm trong thư mục cài đặt của CCS, mặc định là C:\CCStudio_v3.1\). 10 [...]... Dependencies Cửa sổ Project View trong CCS phải như trong hình 1.8 Tập tin GEL dsk6713.gel tự động có khi tạo ra dự án Bất kỳ một tập tin nào (trừ các tập tin thư viện) trong danh sách cửa sổ Project View đều có thể hiển thị và sửa đổi bằng cách ấn chuột 2 lần vào tên của chúng trong cửa sổ Project View Bạn không cần bổ sung các tập tin tiêu đề hoặc tệp tin bổ sung vào trong dự án Chúng sẽ được thêm vào... gian thực bằng pp bình phương b Theo phương pháp Coherent Hình 3-14: Giải điều chế theo thời gian thực bằng pp Coherent Yêu cầu : 31 1 Xây dựng chương trình mô phỏng trong Matlab và quan sát quá trình điều chế + giải điểu chế 2 Xây dựng chương trình để giải điều chế trong thời gian thực với KIT TMS320C6713 3 Nhận xét tín hiệu thu được khi cho tần số sóng mang thay đổi 32 6 Bài tập ứng dụng 1 Làm bài tập. .. trong miền tần số 19 Hình 1.15: Sóng sine thực tế thu được khi vẽ trong miền thời gian 1.3 Kết luận: Trong bài này đã trình bày được quá trình xây dựng một chương trình thực tế trên CCS V3.1 đã giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và tổng quát hơn cách xây dựng một chương trình và chạy chương trình kết hợp với bản mạch TMS320C6713 Từ chường trình hoàn chỉnh trên giúp chúng ta thực hiện được nhiều chương trình khác... ban đầu khi khởi tạo một dự án c) Tạo một dự án với CCStudio Phần này minh họa làm thế nào để tạo nên một dự án, bổ sung thêm các file cần thiết để tạo ra một tập tin thực thi : Sine_8LED_HOANG.out Phần này ta sẽ minh họa làm thế nào để tạo ra một tập tin dự án từ đầu để làm quen với CCS 13 Bước 1: Tạo một dự án mới file Sine_8LED_HOANG.pjt bằng cách chọn Project → New và đặt tên của dự án là Sine_8LED_HOANG,... Coherent) 29 3.3 Quá trình điều biên và giải điều biên trên board DSK TMS320C6713 Để thực hiện quá trình điều biên và giải điều biên trên DSK TMS320C6713 ta sửdụng phần mềm Code Composer Studio v3.1 đểgiao tiếp với board Code và chương trình trong phần mềm Code Composer Studio được tự động biên dịch từMatlab 3.3.1 Nguyên lý thực hiện trên DSK 6713 Tín hiệu điều chế được đưa vào KIT qua cổng Line in hoặc... việc này, vào menu Debug → Connect 18 Sau khi chương trình được dịch tạo ra file out, để tải chương trình vào DSK thực hiện các bước sau: - Vào File/Load Program… - Chọn file out vừa tạo ra trong thư mục chứa dự án (thường nằm trong thư mục con debug) - Vào Debug/Run để chạy chương trình - Thực hiện vẽ trong miền tần số và miền thời gian đe quan sát đồ thị thu được Vào tab View => Graph => Time/Frequency... hiệu sóng mang m : chỉ số điều chế 23 Hình 3-2: Nguyên lí khối điều chế biên độ Tín hiệu vào đi qua khối điều chế biên độ, sau đó được qua bộ giải điều chế để thu lại được tín hiệu thông tin ban đầu Để thực hiện giải điều chế tín hiệu, ta có 2 phương pháp : phương pháp bình phương và phương pháp Coherent 3.1.2 Phương pháp giải điều chế bình phương Hình 3-3 : Nguyên lí phương pháp bình phương 24 Tín hiệu... Coherent Tín hiệu điều chế được nhân với sóng cos ωc t rồi đi qua bộ lọc thông thấp để xử lí thu lấy tín hiệu thông tin ban đầu (có tần số thấp) 3.2 Mô phỏng trong Matlab 3.2.1 Quá trình điều chế Để thực hiện trên Simulink ta tạo ra model DSK6713 và các khối cộng, nhân, khuyếch đại, sóng sin thông tin, sóng sin cao tần v.v sau đó ghép nối để được mô hình như sau: 25 Hình 3-5 : Điều chế tín hiệu trên... của cửa sổ chương trình Code Composer Trong cửa sổ Project Creation: - Phần Project Name: Nhập tên dự án - Location: Trỏ đến vị trí lưu dự án - Project Type: Chọn Executable (.out) - Target: Chọn chip DSP tương ứng là TMS320C67XX Hình 1.7: Thiết lập các thông tin về dự án Bước 2 : Nếu các file mã nguồn chưa có sẵn, để tạo ra một file chương trình mới, vào File/New/Source File Nếu file mã nguồn đã có... các tập tin tiêu đề hoặc tệp tin bổ sung vào trong dự án Chúng sẽ được thêm vào dự án một cách tự động khi ta chọn Scan All File Dependencies Hình 1.8 : Cửa sổ Project View sau khi đã bổ sung tất cả các tập tin cần thiết 15 Bước 3 : Thiết lập các tùy chọn Để thiết lập các tùy chọn cho dự án, vào Project\Build Options…Một cửa sổ cho phép xác lập các tùy chọn sẽ hiện ra bao gồm các tab General, Compiler, . CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP DSP I. Mục đích, yêu cầu: - Sinh viên nắm được cấu trúc phần cứng của DSP TMS320C6713. - Sinh viên nắm được các bước. 3.1. Ứng dụng trong thiết kế bộ lọc FIR và IIR. III. Tài liệu tham khảo: [1] Hướng dẫn thực tập chuyên đề DSP. [2] Digital Signal Processing and Applications with the TMS320C6713 and TMS320C6416. File.h: Tập tin header. - File.lib: Tập tin thư viện. - File.cmd: Tập tin lệnh của linker, ánh xạ các section vào bộ nhớ. - File.obj: Tập tin đối tượng được tạo ra bởi assembler. - File.out: Tập