使用CCS进行DSP编程--fft

使⽤CCS进⾏DSP编程--fft使⽤CCS进⾏DSP编程（⼆）——实现FFTpacificxu现在讨论使⽤TI公司的CCS进⾏DSP编程，⾸先假定读者对CCS的使⽤已经⽐较了解，如果读者还不太了解，请参阅《使⽤CCS进⾏DSP编程（⼀）——CCS编程⼊门》及其他CCS的学习⽂档。

作数字信号处理的同志们总是喜欢⽤FFT来对信号处理系统做检验，下⾯⽤闻亭公司的C6xP板、C6xPa板硬件实现FFT算法，本算法对其他的C6x板同样实⽤（只是硬件资源稍微有差异），并通过闻亭公司的PCI仿真器对⽬标板加载运⾏，运⾏结果在CCS中可视化显⽰。

⾸先启动CCS Setup，对仿真器硬件进⾏设置，本⼈使⽤的是闻亭公司PCI 的仿真器⾃带的驱动wtxds6xxxpci.dvr，设置画⾯如下：下⾯就可以运⾏CCS了，在CCS中，创建⼀个新的Project，我的⼯程⽂件放置在如下的⽬录中，读者可以放在⾃⼰喜欢的⽬录下：双击“+”展开fft.mak，可以看到整个⼯程⽂件是空的，我们需要把*.c、*.cmd、*.lib⽂件添加到⼯程⽂件中，⾸先是*.c⽂件，本例中是test.c⽂件，同样的⽅法可以⽤来添加其他的⽂件。

双击⼯程中的源⽂件，会在右边的窗⼝中看见原码：如果*.c⽂件不存在，可以在CCS集成开发环境中⽣成，本例中test.c的主程序源代码如下：调⽤的⼦程序有三个：从上⾯的源程序可以看到，使⽤CCS 的C 语⾔编程跟普通的C 语⾔编程没有太⼤的区别，这正是TI 所追求的，兼容的ANSI C 标准和如此的编译⾼效率也正是TI 的领先之处。

读者可以不必学习烦琐的汇编和线性汇编，直接对数字信号处理的算法进⾏研究，同时享受⾼速的处理速度，只有在对速度要求极严的条件下，不得不使⽤汇编和线性汇编，那时读者已经有了⼀定的基础，再学习汇编语⾔已是⽔到渠成。

⽽使⽤C 语⾔编程是⼤势所趋。

如果有⼈对算法本⾝感兴趣，请参阅胡⼴书⽼师的《数字信号处理—理论、算法与实现》第5章快速傅⽴叶变换，这⾥不在对算法进⾏展开讨论。

数字信号处理实验实验1 快速傅里叶变换FFT 算法实验一、实验目的：1、加深对离散信号的DFT 的理解和FFT 算法的运用。

2、学会用mtalab 求解信号的频谱图。

3、学会用DSP 硬件进行频谱分析。

二、实验设备计算机，ccs3.3软件，DSP CPU 挂箱，DSP 仿真器，导线三、实验原理N 点序列的DFT 和IDFT 变换定义式如下：10[][]N kn N n X k x n W-==∑， 101[][]N kn N k x n X k W N --==∑ 利用旋转因子2j nk knN N W e π-=具有周期性，可以得到快速算法（FFT ）。

在MATLAB 中，可以用函数X=fft （x ，N ）和x=ifft （X ，N ）计算N 点序列的DFT 正、反变换。

四、实验内容：1、利用MATLAB 编程完成计算，绘出下式时域图形，并用FFT 求取其傅里叶变换画出相应的频谱图，并分析、说明实验结果。

x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t);采样频率fs=100Hz ，采样点数为128点。

2、运行ccs 软件，对给定的语音信号进行采集，并应用DSP 挂箱分析该信号的频谱。

相应的实验步骤（1）安装仿真器TDS510驱动（位置在f 盘根目录下）.（2）仿真器参数设置打开setup ccstudio 从Familly 中查找C55xx 系列，然后选择C5509 TDS510并将其拖到到左侧窗口。

右键C5509打开属性装载仿真器的配置参数CCstudio_v3.3//cc//bin/TDS510.cgf.（3）打开ccs3.3链接仿真器与电脑点击Debug —connect ；打开已建立的项目点击project—open—fft.pjt；装载编译好的程序fft.out,file--load program—fft.out。

在k++处设置断点，观察采集到的语音信号。

DSP程序：CCS环境下的FFT程序（以8点的为例做了详细解析）2009-11-04 09:35********************************************************************* N(8-1024) points FFT Program *********************************************************************.title "fft.asm".mmregs.copy "coeff.inc".def _c_int00sine: .usect "sine",512cosine: .usect "cosine",512fft_data: .usect "fft_data",2048d_input: .usect "d_input",2048fft_out: .usect "fft_out",1024STACK .usect "STACK",10K_DATA_IDX_1 .set 2K_DATA_IDX_2 .set 4K_DATA_IDX_3 .set 8K_TWID_TBL_SIZE .set 512K_TWID_IDX_3 .set 128K_FLY_COUNT_3 .set 4*** N points FFT ***K_FFT_SIZE .set 16 ;N=8K_LOGN .set 4 ;LOG(N)=LOG(8)=3.bss d_twid_idx,1.bss d_data_idx,1.bss d_grps_cnt,1.sect "fft_prg" ;*** Bit Reversal Routine ***.asg AR2,REORDERED.asg AR3,ORIGINAL_INPUT.asg AR7,DA TA_PROC_BUF.text_c_int00:SSBX FRCTSTM #STACK+10,SPNOP ;put a probe,input 2N data into d_input(dm) ;include Re and ImSTM #sine,AR1 ;move sine1(512) into sine(dm)RPT #511 ;MVPD sine1,*AR1+STM #cosine,AR1 ;move cosine1 into cosine RPT #511 ;MVPD cosine1,*AR1+STM #d_input,ORIGINAL_INPUTSTM #fft_data,DATA_PROC_BUFMVMM DATA_PROC_BUF,REORDERED ;RECORDERED point fft_data too STM #K_FFT_SIZE-1,BRCRPTBD bit_rev_end-1STM #K_FFT_SIZE,AR0 ;this is double words orderMVDD *ORIGINAL_INPUT+,*REORDERED+ ;Bit ReversalMVDD *ORIGINAL_INPUT-,*REORDERED+MAR *ORIGINAL_INPUT+0Bbit_rev_end:* * * * FFT Code * * * * *.asg AR1,GROUP_COUNTER.asg AR2,PX.asg AR3,QX.asg AR4,WR.asg AR5,WI.asg AR6,BUTTERFL Y_COUNTER.asg AR7,STAGE_COUNTER* * * stage 1 * * *STM #0, BK ;why not=16?LD #0, ASM;LD #-1, ASM ;protect flowover ,all output/2STM #fft_data,PXLD *PX,16,A ;AH:=Re[x(0)]STM #fft_data+K_DATA_IDX_1,QX ;QX point Re[x(4)]STM #K_FFT_SIZE/2-1,BRC ;stage 1 is N/2-1RPTBD stage1end-1STM #K_DA TA_IDX_1+1,AR0SUB *QX,16,A,B ;BH=Re[x(0)]-Re[x(4)]ADD *QX,16,A ;AH=Re[x(0)]+ Re[x(4)]STH A,ASM,*PX+ST B,*QX+||LD *PX,ASUB *QX,16,A,B ;BH=Im[x(0)]-Im[x(4)]ADD *QX,16,A ;AH=Im[x(0)]+Im[x(4)]STH A,ASM,*PX+0ST B,*QX+0% ;BK=0 why here circle access ?||LD *PX,Astage1end:* * * Stage 2 * * *STM #fft_data,PXSTM #fft_data+K_DATA_IDX_2,QXSTM #K_FFT_SIZE/4-1,BRCLD *PX,16,A ;AH=Re[x(0)]+ Re[x(4)],AH=1RPTBD stage2end-1STM #K_DA TA_IDX_2+1,AR0;1st butterflySUB *QX,16,A,B ;BH={Re[x(0)]+ Re[x(4)]}-{Re[x(2)]+ Re[x(6)]},BH=0ADD *QX,16,A ;AH={Re[x(0)]+ Re[x(4)]}+{Re[x(2)]+ Re[x(6)]},AH=2STH A,ASM,*PX+ST B,*QX+||LD *PX,ASUB *QX,16,A,B ;BH={Im[x(0)]+ Im[x(4)]}-{Im[x(2)]+ Im[x(6)]},BH=0ADD *QX,16,A ;AH={Im[x(0)]+ Im[x(4)]}+{Im[x(2)]+ Im[x(6)]},BH=0STH A,ASM,*PX+STH B,ASM,*QX+;2nd butterflyMAR *QX+ADD *PX,*QX,A ;AH=+,=1SUB *PX,*QX-,B ;BH=-,=1STH A,ASM,*PX+SUB *PX,*QX,A ;AH=-,=-1,note:subST B,*QX||LD *QX+,B ;very important, " BH= {Re[x(2)]- Re[x(6)]} ",=1******************************************************************************** **********ST A,*PX ; right!!!||ADD *PX+0%,A ; note:this order include BHST A,*QX+0% ;||LD *PX,A***************** my modify***************************************************************; ST A,*PX; ||ADD *PX+0%,B; ST B,*QX+0%; ||LD *PX,A******************************************************************************** *********stage2end:* * * Stage 3 through Stage logN * * *STM #K_TWID_TBL_SIZE,BKST #K_TWID_IDX_3,d_twid_idxSTM #K_TWID_IDX_3,AR0STM #cosine,WRSTM #sine,WISTM #K_LOGN-2-1,STAGE_COUNTERST #K_FFT_SIZE/8-1,d_grps_cntSTM #K_FL Y_COUNT_3-1,BUTTERFL Y_COUNTERST #K_DATA_IDX_3,d_data_idxstage:STM #fft_data,PXLD d_data_idx,A ;A:=8ADD *(PX),A ;A:=2008STLM A,QX ;this time QX piont what?;my thought:point the eighth space(ccs test);may relocate QX pointerMVDK d_grps_cnt,GROUP_COUNTERgroup:MVMD BUTTERFLY_COUNTER,BRCRPTBD butterflyend-1LD *WR,T ;T:=1,cos0MPY *QX+,A ;A=000001FFFCMACR *WI+0%,*QX-,A ;T=0,sin0,WI next piont 0.707,-1 ADD *PX,16,A,B ;B=0000040000,0000010000ST B,*PX ;the first ouput:1/8*||SUB *PX+,B ;B=0000000000,0000010000ST B,*QX ;||MPY *QX+,A ;A=0000000000,000000B504 MASR *QX,*WR+0%,A ;T=0 ,WR next piont 0.707,0;SFTL A,4,AADD *PX,16,A,B ;B=0000000000,OVB=1ST B,*QX+||SUB *PX,B ;B=0000000000 ,00FFFE0000LD *WR,T ;T:=0.707,0ST B,*PX+ ;||MPY *QX+,A********************************************************* butterflyend:; Update pointers for next groupPSHM AR0MVDK d_data_idx,AR0MAR *PX+0MAR *QX+0BANZD group,*GROUP_COUNTER-POPM AR0MAR *QX-;Update counters and indices for next stageLD d_data_idx,A ;A:=8SUB #1,A,B ;B:=7STLM B,BUTTERFL Y_COUNTER ;butterfly_counter:=7 STL A,1,d_data_idx ;d_data_idx:=4LD d_grps_cnt,A ;A:=0(8/8-1)STL A,ASM,d_grps_cnt ;d_grps_cnt=A/2LD d_twid_idx,A ;A:=128STL A,ASM,d_twid_idx ;d_twid_idx=A/2BANZD stage,*STAGE_COUNTER- ;stage_counter:=0 MVDK d_twid_idx,AR0fft_end:* * * Compute the power spectrum * * *STM #fft_data,AR2STM #fft_out,AR4STM #K_FFT_SIZE-1,BRCNOPRPTB power_end-1SQUR *AR2+,ASQURA *AR2+,ASTL A,-1,*AR4+power_end:nophere: B here.end。

使用CCS进行DSP编程（四）——实现Host和DSP通信pacificxu首先对题目进行一下解释，之所以取这个名字，是为了与前面三篇文章相对应，连成一个系列，这里不仅仅涉及使用CCS进行DSP编程，主机端的程序便是用Visual C++实现的。

通信包括许多手段：中断、mailbox、直接数据传输等等，这里并不一一列举。

现在讨论实现Host和DSP通信。

假定读者对CCS的使用已经比较了解，并有了一定的CCS编程经验。

如果读者还不太了解，请参阅《使用CCS进行DSP 编程（一）—— CCS编程入门》、《使用CCS进行DSP编程（二）——实现FFT》、《使用CCS 进行DSP编程（三）——实现DMA和Interrupt》及其他CCS的学习文档。

下面用闻亭公司的C6xP板硬件和闻亭公司的PCI仿真器为例，来实现Host 和DSP 通信。

对于‘ C6Xpa板同样有效。

闻亭公司的C6xP板是一款具有PCI接口的高速信号处理EVM板，接口芯片是AMCC 的S5933,兼容PCI Local Bus Revision 2.1 协议。

PCI 接口比较适合用来进行Host和DSP的高速大数据量数据交换。

主机通过HPI接口可直接访问DSP的所有存储空间，允许主机初始化DSP，可以从主机加载程序。

前面几篇文章所讲的都是从JTAG接口加载程序，这样比较适合于程序的开发调试，对于实际的系统来说，大部分都是系统自己从EEPROM或Flash加载，现在我们可以从主机通过应用程序来加载，基于此，许多耗时的算法PC机不能实时完成的可以由DSP来完成。

这个过程可以这样来描述：PC机执行应用程序，加载算法到DSP端，并将需要处理的数据传送到DSP，DSP计算完成后将数据传回PC，整个过程由PC 来控制启动、工作、完成，使用起来比较方便。

当然，DSP算法还需要首先用仿真器通过JTAG接口调试好才行。

接下来看看实现这个功能的一个典型系统框图:在这个框图里，我简化了主机PC执行程序的其他部分，突出了与DSP进行通信有关的内容。

使用CCS进行DSP编程（三）——实现DMA和Interruptpacificxu现在讨论在CCS进行DSP编程来实现DMA和Interrupt功能。

假定读者对CCS的使用已经比较了解，并有了一定的CCS编程经验。

如果读者还不太了解，请参阅《使用CCS进行DSP编程（一）——CCS编程入门》、《使用CCS进行DSP编程（二）——实现FFT》及其他CCS的学习文档。

下面用闻亭公司的C6xPa板硬件和闻亭公司的PCI仿真器为例，来实现DSP 的DMA传输和硬件Interrupt功能。

首先来描述一下使用的硬件资源。

闻亭公司的C6xPa板有两路独立的最高采样率为40MHz精度为12bit的A/D，它与DSP的EXT_INT7相连，可以产生外部中断信号，通过FPGA的逻辑可以控制A/D的采集和采集多少数据产生一次中断，采集的数据放在DPRAM中（0x1400000开始的地址空间），通过DMA 传输到DSP芯片上的存储器中（0x80000000开始的地址空间）。

在C语言环境中使用DMA和Interrupt功能，需要包含两个头文件<dma.h>和<intr.h>，同时要用到相应的运行时库文件“csl6201.lib”和“dev6x.lib”。

对这两组头文件和运行时库文件，我们深入研究一下，看一看我们比较关心的函数有哪些。

下一次用到这些函数时，别忘了带上相应的运行时库文件%*&^*&^喔。

在dev6x.lib库文件中，直接与实现DMA和Interrupt功能相关的函数有如下几个：dma_initdma_global_initdma_resetintr_resetintr_initintr_hookintr_mapintr_isnintr_get_cpu_intrisr_jump_table在csl6201.lib库文件中，直接与实现DMA功能相关的函数有如下几个： DMA_AllocGlobalRegDMA_GetEventIdDMA_GBL_PRIV ATEDMA_OpenDMA_StartDMA_HCHA0DMA_HCHA1DMA_HCHA2DMA_HCHA3DMA_WaitDMA_SetGlobalRegDMA_ConfigADMA_ConfigBDMA_StopDMA_AutoStartDMA_PauseDMA_ResetDMA_GetGlobalRegDMA_SetAuxCtlDMA_CloseDMA_FreeGlobalRegDMA_InitDMA_GetStatus我们只需其中的一部分便可以实现DMA和Interrupt功能。

使用CCS进行DSP编程（一）——CCS编程入门pacificxuTI公司提供了高效的C编译器和集成开发环境Code Composer Studio，学习‘C6X的编程应该从学习CCS的使用开始。

首先安装CCS，CCS的安装有详细的说明，并配有简短的Quick Time的多媒体介绍，对于没有购买CCS的用户，可以从TI处得到30天的试用版（没有硬件仿真功能）。

使用CCS前需要对CCS进行设置，以Simulator为例，运行Setup CCS C6000 1.20，安装Device Driver，对于有硬件支持的仿真器，可以选择配套的CCS驱动，设置完成的画面如下图所示：用户的界面大致相同。

接下来就可以运行CCS了，CCS提供了比较好的例子，对于初学者，仔细学习这些例子，会起到事半功倍的效果。

在CCS的Help菜单的Tutorial子菜单下，给出了四个教程，分别是：Code Composer Studio Tutorial、Advanced DSP/BIOS Tutorial、Compiler Tutorial和RTDX Tutorial，用户可以从简单的CCS功能开始，如创建一个工程文件Project，到创建一个完善的用户程序一步一步的进行。

下面是Code Composer Studio Tutorial的例子：分别从生成一个简单的“Hello World”程序，到使用DSP/BIOS功能，到程序的调试，实时分析，I/O操作等分6课来讲解，可以领略TI的CCS的强大功能。

下面以“Hello World”程序为例讲一下CCS的使用。

首先打开一个Project文件这些文件的路径如下图所示：打开hello.mak，会看到如下图所示的界面。

将File View栏中的“+”号都打开，会看到整个项目工程中的所有资源。

其中*.c文件和*.h文件与普通的C语言编程中是一致的（TI编译器支持ANSI C标准）。

需要指出的是三个文件：HELLO.CMD、RTS6201.LIB、VECTORS.ASM。

摘要本次课程设计主要运用CCS这一工具实现快速傅里叶变换（FFT）。

CCS(Code Composer Studio)是一种针对TM320系列DSP的集成开发环境，在Windows操作系统下，采用图形接口界面，提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作。

CCS有两种工作模式，即软件仿真器和硬件在线编程。

软件仿真器工作模式可以脱离DSP芯片，在PC上模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现和调试。

硬件在线编程可以实时运行在DSP芯片上，与硬件开发板相结合进行在线编程和调试应用程序。

关键词：CCS; 快速傅里叶变换（FFT）;目录第1章概述 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计要求 (3)第2章快速傅里叶变换FFT的原理 (3)2.1离散傅里叶变换DFT (3)2.2．快速傅里叶变换FFT (4)第3章方案设计 (7)3.1设计程序流程图 (7)3.2在CCS环境下加载、调试源程序 (8)第4章主要参数 (13)4.1N的参数设置 (13)4.2CMD源文件代码： (13)4.3C文件源码： (14)第五章实验结果及分析 (19)5.1作图得到输入信号的功率图谱 (19)5.2FFT变换结果图 (19)5.3改变信号的频率可以再做次实验 (20)课程设计体会 (21)参考文献 (22)第1章概述1.1设计任务1)用DSP汇编语言及C语言进行编程；2)实现FFT运算、对输入信号进行频谱分析。

1.2设计要求1）. 研究FFT原理以及利用DSP实现的方法；2）. 编写FFT程序3）. 调试程序，观察结果。

第2章快速傅里叶变换FFT的原理快速傅里叶变换（FFT）是一种高效实现离散傅里叶变换（DFT）的快速算法，是数字信号处理中最为重要的工具之一，它在声学，语音，电信和信号处理等领域有着广泛的应用。

2.1 离散傅里叶变换DFT对于长度为N 的有限长序列x(n)，它的离散傅里叶变换（DFT ）为1,1,0,)()(10-==∑-=N k W n x k X n n nkN （1）式中,Nj N e W /2π-= ,称为旋转因子或蝶形因子。

DSP集成开发环境中的混合编程及FFT算法的实现摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。

关键词：Butte1 引言CCS(Code Composer Studio)是TI公司的DSP集成开发环境。

它提供了环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译链接、调试和数据分析等工作。

与TI提供的早期软件开发工具相比，利用CCS能够加快软件开发进程，提高工作效率。

CCS一般工作在两种模式下:软件仿真器和与硬件开发板相结合的在线编程。

前者可以脱离DSP芯片，在PC机上模拟DSP指令集与工作机制，主要用于前期算法实现和调试。

后者实时运行在DSP芯片上，可以在线编制和调试应用程序。

2 C语言和汇编语言的混合编程TMS320 C5000系列的软件设计通常有三种方法:(1) 用C语言开发;(2) 用汇编语言开发;(3) C和汇编的混合开发。

其中用C语言开发具有兼容性和可移植的优点，有利于缩短开发周期和减少开发难度，但是在运算量较大的情况下，C代码的效率还是无法和手工编写的汇编代码的效率相比，比如FFT运算，用汇编语言开发的效率高，程序执行速度快，而且可以合理利用芯片的硬件资源，但是开发难度较大，开发周期长，而且可读性和可移植性差。

C和汇编的混合编程则可以充分利用前两者的优点，以达到最佳利用DSP资源的目的。

但是，采用C和汇编语言混合编程必须遵循相关函数调用规则和寄存器调用规则，否则会给程序的开发带来意想不到的问题。

CCS上FFT的C语言实现在C语言中实现FFT（快速傅里叶变换）需要以下步骤：1.导入需要的库函数：```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <math.h>```2.定义复数结构体：```ctypedef structfloat real;float imag;```3.定义FFT函数及其辅助函数：```creturn recursiveFFT(x, N);if(N == 1)X[0]=x[0];return X;}for(int k=0; k<N/2; k++)X_even[k].imag + factor.imag}; X_even[k].imag - factor.imag}; }free(X_even);free(X_odd);return X;for(int m=2; m<=N; m *= 2)for(int k=0; k<N; k += m)for(int j=0; j<m/2; j++)u.imag + t.imag};u.imag - t.imag};w = multiply(w, wm);}}}return X;for(int i=0; i<N; i++)int j = i;int k = 0;for(int b=0; b<log2(N); b++)k<<=1;k，=(j&1);j>>=1;}X[k]=x[i];}return X;```4.用例演示：```cint mainint N = 8; // 采样点数{4,0},{5,0},{6,0},{7,0}};for(int i=0; i<N; i++)printf("X[%d] = %f + %fi\n", i, X[i].real, X[i].imag);}free(X);return 0;```上述代码实现了一个基于C语言的FFT算法，对包含8个采样点的信号进行了快速傅里叶变换。