1、 I 电子信息类综合创新实践系列教材 DSP 原理及应用 TMS320VC5509A 基础教程 张玉玺 王 俊 康 骊 编著 张有光 审校 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING II 内 容 简 介 本书以 TI 公司的 DSP 芯片为例，系统地介绍了 DSP 的原理和应用方法。首先介绍了 DSP 的发展过程，引入 TI 公司的 C5000 系列 TMS320VC5509A 芯片，对其硬件设计方法进行了详细介绍；然后介绍了 TI 公司的 CCS 集成开发环境及其使用方法，并以 TMS320VC5509A 为例介绍了如何在 CCS
2、环境中进行 DSP 的软件开发调试方法；最后用一个完整的实例讲解如何进行 DSP 系统的开发调试。本书语言浅显易懂，实例丰富，并在网站 http:/ DSP 芯片开发技术人员的初级培训教材。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 DSP 原理及应用：TMS320VC5509A 基础教程/张玉玺，王俊，康骊编著.北京：电子工业出版社，2017.9 ISBN 978-7-121-32595-3.D .张 王 康 .数字信号处理高等学校教材 .TN911.72 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2017）第 212777 号 策划编辑：
3、竺南直 责任编辑：桑 昀 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：13.5 字数：346 千字 版 次：2017 年 9 月第 1 版 印 次：2017 年 9 月第 1 次印刷 定 价：35.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：。III 丛 书 序 言 当前世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，综合国力
4、竞争越加激烈。而高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。习近平总书记指出，“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈”。世界高等工程教育面临新机遇、新挑战，我国高等工程教育改革发展已经站在新的历史起点。国家正在实施“创新驱动发展”“中国制造 2025”“互联网+”“网络强国”“一带一路”等重大战略，为响应国家战略需求，支撑服务以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展。面对这一机遇与挑战，高等院校电子信息工程专业需要以“新工科”建设思想为指导，在教学理念与模式、知识结构、培养质量与体系等方面深化改革，注重学科交
5、叉和产教融合深度实践，推进教材内容与结构的完善和更新，从而培养具有创新能力、工程实践能力和多元知识结构的新型工科人才。我国大多数工科类高等院校都设置有电子信息专业，这是一个涉及数学、物理电学、电路分析、电工基础、电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通信原理等多门课程的专业体系。其内容涵盖了社会的诸多层面，为国家发展提供了无可替代的强大助力。电子信息专业不仅要求学生具有扎实的理论与宽广的知识面，更要求学生具备一定的工程实践能力。作为一门应用型学科，其着眼于培养学生科技创新、应用创新的能力，使学生成为推进国家科技发展的高素质技术人才。北京航空航天大学于 1958 年 10 月 29 日成立了新中
6、国第一个航空无线电系，经过几十年的建设，已拥有信息与通信工程、电子科学与技术、光学工程、交通工程等一级学科，并于2002 年成立电子信息工程学院。学院依托国家/省部级重点实验室、国家集成电路人才培养基地和北京市电工电子实验教学示范中心，于 2012 年获批空天电子信息国家级实验教学示范中心。示范中心坚持“强化基础、重视实践、突出特色、面向创新”的空天信融合人才培养总体思路，以“战略牵引、科教相融、产学互动、虚实结合、能实不虚”的设计理念，建设虚实结合实验平台，于 2014 年获批空天电子信息国家级虚拟仿真实验教学中心。中心建立了信息基础支撑类实验课程群、卫星通信导航类实验课程群、信息获取处理类
7、实验课程群、通用航空类实验课程群、无线网络安全类实验课程群、电磁环境效应类实验课程群等 6 大类实验课程群，可以满足电子信息工程、通信工程、电子科学技术、信息对抗技术、交通运输、光电通信等专业开展跨专业跨学科的实验教学需求。中心同时作为大学生电子创新基地，承办全国/北京市/校级电子类学科竞赛，承担全校电子信息类学科竞赛赛前训练，包括全国大学生电子设计竞赛、全国挑战杯竞赛、北京市大学生电子设计竞赛、嵌入式专题邀请赛、全国大学生电子设计竞赛信息安全专题邀请赛、全国电子专业人才技能竞赛、全国信息安全竞赛、北航“冯如杯”学生科技竞赛、北航电子创新竞赛等，并在各项比赛中取得了优异的成绩。结合“新工科”建
8、设和工程教育专业认证的要求，中心整合理论课程实验、开设综合实验、完善科技创新实验，形成了课程实验、综合实验、创新实验的三层次实验教学体系，着 IV 重培养学生工程实践、科技创新及解决复杂工程问题能力。并开设了综合创新实验实践课程，包括电子设计基础训练 单片机基础训练 综合创新-模拟通信 综合创新-数字通信综合创新-综合设计，贯穿本科一年级到三年级。本着从简单到复杂、从基础到综合、从经典到创新，通过模拟现代复杂工程问题的研发步骤，培养学生使用现代工具认识、解决复杂工程问题的能力与创新意识。在综合创新实践课程体系基础上，编写了本系列教材（丛书），从电子设计的基础知识，到电路系统的仿真与设计；从简单
9、的电路模块设计，到实际工程电路系统的设计；从电子电路系统设计，到跨学科系统设计。在电子设计基础训练中，主要讲述基本的元器件识别、仪器使用以及在电路调试中常见问题的分析与解决方法；在单片机基础训练中，主要讲述 51 单片机和 Arduino 单片机的基本原理与结构，并以实际的单片机系统为例进行单片机系统设计讲解；在模拟通信和数字通信中，以从通信、导航、雷达系统中提取出的无线收发机为原型，从单元模块到整体讲述模拟/数字无线通信系统的设计与调试方法、FPGA/DSP 系统设计与实现方法等；在综合设计中，结合北航优势特色专业，以工程项目为设计目标，培养跨学科知识运用和系统设计能力。为了让读者能够更直观
10、地理解知识内容、更快地进行实践，本丛书采用了教学案例以及实际的工程实例，其目的并不只是形成系列的实验指导书，让学生按照步骤实现指定实验内容，而是本着“授人以渔”的理念，通过启发式的讲解，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，培养学生重构知识及快速学习新事物的能力。该丛书的正式出版和推广，将有利于形成“新工科”背景下的综合创新实验体系，能够促进电子信息类学生工程实践能力及解决复杂工程问题能力的培养。丛书的编写创作主要由电子信息领域内具有丰富教学经验的教授、从事一线实验教学的教师及博士硕士研究生担纲，他们既要完成繁重的科研和教学任务，又要专心认真撰写书稿，工作十分辛苦，在此，向丛书作者和审稿专家表
11、示深深的敬意！希望本丛书中电子系统的设计调试方法及电路系统的调试经验等，能对高等院校、大专院校电子信息类专业的本科生、研究生以及从事电子设计以及对电子设计有兴趣的工程师、研发人员等有所帮助，从而促进我国电子信息技术的发展，为国家信息化建设和国民经济建设做出贡献。本丛书的出版，得到了北京航空航天大学电子信息工程学院、空天电子信息国家级实验教学示范中心、空天电子信息国家级虚拟仿真实验教学中心等参与单位的大力支持，得到了电子工业出版社领导和竺南直博士的积极推动，得到了参与丛书撰写、编辑和出版工作全体同志的热情帮助，在此一并表示衷心的感谢！北京市教学名师 工业和信息化部研究型教学创新团队负责人 V 前
12、 言 数字信号处理器件在近几十年发展十分迅速，种类越来越多，运算速度越来越快，功能和性能都不断增强，广泛应用于语音处理、图形图像、航空航天、仪器仪表、医疗和家用电器等产品中，成为电子产品中的核心器件。现在 DSP 芯片的集成开发环境比较完善，支持 C 语言开发，优化编译效率逐步提高，程序可移植性好，DSP 的原理与开发应用也成为电子信息类学生及技术人员的必备硬件技能。为了能够让更多的 DSP 初学者快速入门，了解 DSP 芯片的基本原理和常用 DSP 芯片的应用，熟悉 DSP 芯片开发工具及使用方法，尽快掌握 DSP 的软硬件设计和应用系统开发方法，具备从事 DSP 芯片软硬件设计和 DSP
13、系统开发的能力，我们编写了这本教材。本书以 TI 的 DSP 芯片设计调试为主线，按照 DSP 常识介绍、开发环境、内部寄存器、外设、开发实例的顺序展开，如图 1 所示。图 1 本书内容组织结构图 第 1 章主要以 TI 公司的 DSP 芯片为例介绍了 DSP 的发展过程、DSP 的分类与应用，引入 C5000 系列 DSP，对其常用的 C54x 和 C55x 系列芯片的结构、性能等进行了比较分析。第 2 章介绍了 TI 公司 DSP 的集成开发环境 CCS，包括 CCS 的安装、建立工程以及如何调试工程等。第 3 章详细介绍了 TMS320VC5509A 芯片的 CPU 寄存器。第 4 章详
14、细介绍了 TMS320VC5509A 芯片结构和片内外设，并给出以芯片支持库（CSL）编写的外设调试例程。第 5 章介绍了 DSP 系统设计的一般流程，并以一个音频处理 DSP 系统为例，从原理图设计、PCB 设计以及 Boot 引导等方面详细介绍了 TMS320VC5509A 芯片的硬件电路设计过程。第 6 章以第 5 章的硬件电路为基础，介绍了音频滤波数字处理系统和 DTFM 识别与生成系统的程序开发过程，并在附录 C 中给出了源程序代码。为了方便读者查询，附录 A 和附录 B 分别列出了 TMS320VC5509A 芯片引脚定义及TMS320C55x 指令集。VI 本书由张玉玺、王俊、康
15、骊编著，其中张玉玺编著了第 1、2、3 章及附录 A、B、C；王俊编著了第 4、5 章；康骊根据学生实验课的内容整理了第 6 章素材；最后由张玉玺对本书进行统稿。本书在编写过程中，北京航空航天大学电子信息工程学院的硕士生樊文贵、尹晗、陈力、张振、马抒恒等结合学位论文和项目调试经验，参与了 DSP 例程的编写与书稿的编辑工作。本教材配有开源电路图及源程序，可登录北京航空航天大学空天电子信息实验教学中心网站（http:/ 于北京航空航天大学 VII 目 录 第 1 章 概论（1）1.1 DSP（数字信号处理器）（1）1.2 DSP 芯片发展（1）1.3 DSP 分类与应用（3）1.4 TMS320
16、C5000 系列 DSP 概述（4）1.4.1 TMS320C54x 系列 DSP（5）1.4.2 TMS320C55x 系列 DSP（5）1.4.3 C54x 与 C55x 的比较（6）1.4.4 TMS320C5000 系列 DSP 外设接口（7）1.5 TMS320C5000 系列芯片性能分析（7）1.5.1 主要性能分析（7）1.5.2 C54x 系列芯片性能（8）1.5.3 C55x 系列芯片性能（9）1.6 TMS320C5000 系列 DSP 应用（11）第 2 章 CCS 集成开发环境（12）2.1 CCS 概述（12）2.2 集成代码生成工具（13）2.3 CCSv5.1 的安装（14）2.4 利用 CCSv5.1 新建工程（16）2.5 利用 CCSv5.1 导入已有工程（19）2.6 利用 CCSv5.1 配置工程选项（20）2.7 利用 CCSv5.1 调试工程（25）2.8 CCSv5.1 资源管理器简介及应用（28）第 3 章 TMS320VC5509A CPU 寄存器（30）3.1 寄存器列表（30）3.1.1 寄存器的存储器映射（31）3.1.2 累加器
