ĐẶT VẤN ĐỀ “ Nghiên cứu xử lý số tín hiệu âm họ vi mạch DSP563XX “ Hiện nay, hệ xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing - DSP) xử dụng rộng rãi thiết bị hệ thống số dân dụng, công nghiệp quân sự, với phần xử lý trung tâm vi mạch xử lý tín hiệu số (bộ vi xử lý DSP) Như vậy, việc thực đề tài không đơn phục vụ cho yêu cầu giảng dậy, mà đáp ứng yêu cầu khai thác, nghiên cứu, tiến tới thiết kế, chế tạo thiết bị kỹ thuật số đại sở vi xử lý DSP Đề tài chọn sâu nghiên cứu nhóm vi xử lý DSP563XX thuộc họ DSP56XXX vi mạch sử dụng rộng rãi thiết bị viễn thông để xử lý tín hiệu âm vùng tần số âm tần Nội dung nghiên cứu đề tài tập trung vào ba vấn đề sau : Nghiên cứu khai thác cấu trúc phần cứng, tập lệnh lập trình mã ngữ nhóm vi xử lý DSP563XX hãng Motorola sản xuất Nghiên cứu khai thác phần cứng Board DSP563XXEVME phần mềm gỡ rối Suite56 Debugger, cơng cụ phát triển dùng để thiết kế thử nghiệm hệ xử lý tín hiệu số vi xử lý DSP563XX Nghiên cứu xây dựng chương trình thực loại lọc số FIR pha tuyến tính chạy Board DSP563XXEVME để xử lý tín hiệu âm Nội dung báo cáo đề tài gồm ba phần, trình bầy ba vấn đề nghiên cứu nêu trên, đưa kết thử nghiệm số chương trình lọc số FIR pha tuyến tính chạy Board DSP563XXEVME để xử lý lọc nhiễu cho tín hiệu âm Nhóm nghiên cứu dự kiến sử dụng kết nghiên cứu đề tài để xây dựng Panel thí nghiệm lọc số FIR pha tuyến tính xử lý tín hiệu âm thanh, phục vụ cho thí nghiệm mơn học “ Xử lý tín hiệu số “ Cấu trúc họ vi xử lý DSP56XXX hãng Motorola Các ngoại vi chíp Bộ nhớ chương trình P Bộ nhớ số liệu X Bộ nhớ số liệu Y Phần nhớ ngoại vi chip Bộ số học logic (ALU) Bộ điều khiển chương trình (PCU) Bộ tạo địa (AGU) Vòng khóa pha (PLL) Bộ mơ chip (OnCE) Bộ tạo xung (TIG) Bộ kiểm tra hoạt động (JTAG) Phần xử lý trung tâm (Phần lõi) Sơ đồ khối vi xử lý DSP56303 Timer SCI PROGRAM P RAM (4K x 24bit) PAB XAB YAB XAB PAB DAB DMA kênh PAB PDB Lõi DSP563XX DDB YDB XDB Chuyển mạch BUS số liệu Giải mã lệnh (PDC) PCU G D X B D B PA B PD B GBD Điều khiển ngắt (PIC) Địa chương trình (PAG) Chuyể n mạch Bus địa Bus Điều khiển Chuyển mạch Bus số liệu PDB G D B Bộ tạo xung (TIG) DATA Y RAM (2K x 24bit) YAB Bộ tạo địa AGU (192 x 24bit) Vòng khóa pha (PLL) DATA X RAM (2K x 24bit) YD B GD B ESSI1 Ngoại vi XAB ROM Boot Bộ nhớ YD B & XD B ESSI0 P D B HIO8 PA PA B B 16 Bộ số học logic (ALU) Bộ mơ chíp (OnCE) Nguồn Vcc GND Cấu trúc cổng tín hiệu vào DSP56303 SCI Cổng E Timer Cổng B HIO8 Cổng A Nguồn TIO2 TIO1 TIO0 DSP5630 Thạch anh Cổng OnCE /JTAG AA0 [/DS] AA1 [/PS] AA2 AA3 [X/Y] /RD /WR /TA /BR /BG /BB /CAS BCLK /BCLK ESSI1 Cổng D SCLK [PE2] TxD [PE1] RxD [PE0] (D0÷ D23) ESSI0 Cổng C STD1 [PD5] SRD1 SCK1 [PD3] [PD4] (SC10÷ SC1 2) [PD0÷ PD2] STD0 [PC5] SRD0 SCK0 [PC3] [PC4] (SC00÷ SC0 2) [PC0÷ PC2] (A0÷ A17) Vòng khóa pha PLL Đặt chế độ Ngắt (H0÷ H7) [HA0÷ HA7] [PB0÷ HA0 [/HAS] PB7][PB8] HA1 [HA8] [PB9] [PB10] HA2 [HA9] /HCS [HA10] [PB13] HR/W [/HRD] [PB11] /HDS [/HWR] [PB12] /HREQ [/HTRQ] [PB14] /HACK [/HRRQ] [PB15] TCK TDI TDO TMS /TRST /DE MODD/IRQD MODC/IRQC MODB/IRQB MODA /IRQA PINIT/NMI /RESET PCAP CLKOUT XTAL EXTAL GND Vcc LẬP TRÌNH MÃ NGỮ CHO HỌ BỘ VI XỬ LÝ DSP56XXX CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHỈ Phương pháp địa hiểu phương pháp tốn hạng nguồn đích tham gia vào phép tốn lệnh Họ DSP56XXX có bốn phương pháp địa : - Địa ghi - Địa gián tiếp - Địa trực tiếp - Số liệu tức Cú pháp lệnh mã ngữ : OPC [[S01,] [S02,] [D0]] (mã lệnh) (các toán hạng) [S1,D1] [S2,D2] (chuyển số liệu đồng thời) Cấu trúc lệnh mã máy : Từ lệnh (24 bit) [Từ địa trực tiếp số liệu tức thì] (24 bit) TẬP LỆNH MÃ NGỮ CỦA HỌ DSP563XX Tập lệnh mã ngữ họ DSP563XX có 104 lệnh, chia thành nhóm : - Nhóm lệnh chuyển số liệu - Nhóm lệnh số học - Nhóm lệnh điều khiển nhớ Cache - Nhóm lệnh logic - Nhóm lệnh dịch bit - Nhóm lệnh điều khiển vòng lặp -Nhóm lệnh điều khiển chương trình Các cơng cụ phát triển phần mềm ứng dụng Để xây dựng phần mềm ứng dụng cho hệ xử lý tín hiệu số dùng vi xử lý DSP563XX tối thiểu phải có công cụ phát triển phần cứng phần mềm sau : Board phát triển phần cứng (ví dụ Board DSP563XXEVME) Phần mềm biên dịch mã ngữ asm56300.exe Phần mềm gỡ rối Suite56 Debugger Sơ đồ khối Board DSP563XXEVME J12 (Stereo Line In) AUDIO CODED J10 (Stereo Line Out) Vi mạch CS4270 KĐ LM4880 J15 (Stereo Headphone) Bộ nhớ số liệu FSRAM Vi mạch nhớ GS71024GT-8 ESSI0 ESSI1 Bus Số liệu Bus Địa Cổng RS-232 J8 (Cổng COM) Vi mạch Max212 Điều khiển SCI J17 (Điều khiển ngồi) DSP563XX Các phím chuyển mạch chế độ làm việc Bộ nhớ P FLASH RAM Vi mạch nhớ AT29VL020-TU HIO8 J4 (Bus địa ngoài) J1 (Bus số liệu ngoài) J11 (Giao diện chủ) IRQ OnCE/JTAG J3 (Giao diện gỡ rối) Board DSP563XXEVME thiết kế chủ yếu để xử lý số hai kênh tín hiệu âm Stereo, mở rộng cho ứng dụng khác Trên Board DSP563XXEVME có phần cứng sau : - Bộ vi xử lý DSP563XX - Bộ nhớ số liệu FSRAM (64K x 24 bit) : Vi mạch GS71024GT-8 - Bộ nhớ chương trình ngồi FLASH RAM (256K x 8bits) : Vi mạch AT29LV020-10TU - Khối biến đổi tín hiệu âm AUDIO CODEC : Vi mạch CS4270 KĐ LM4880 - Giao diện chủ HIO8 : Giắc J11 - Cổng truyền thông nối tiếp RS-232 : Vi mạch MAX212CAG Giắc J8 - Giao diện truyền thông song song với ngoại vi Board : Các Giắc J1, J4, J17 - Giao diện nạp gỡ rối chương trình OnCE/JTAG : Giắc J3 - Các Giăm để thiết lập chế độ làm việc : J2, J6, J7, J9, J13, J16, J18 - Giắc đưa tín hiệu âm vào (Line In), (Line Out, Headphone) - Các phím nhấn chuyển mạch đặt chế độ làm việc: RESET , SW1, SW2, SW3, SW4 Sơ đồ cấu trúc lọc số FIR tuyến tính Dãy x(-k) nhớ x(0) x(0) x(-N) x(-N-1) X X X + h(0) h(1) x(-2) x(-1) X X + + h(2) h(N-1) + y(0) h(N) Dãy h(k) nhớ Lưu đồ thuật toán lọc số FIR pha tuyến tính bậc 101 Vào Nhập mảng Hệ số h(k)101 Khởi tạo Hệ thống Nhận mảng vào x(-k)101 k=100 ? Đúng Sai Dịch vòng mảng x(-k)101 k=100 ? Đúng Nhận mẫu vào x(0) thời y(0) Sai ... trình Các công cụ phát triển phần mềm ứng dụng Để xây dựng phần mềm ứng dụng cho hệ xử lý tín hiệu số dùng vi xử lý DSP563XX tối thiểu phải có cơng cụ phát triển phần cứng phần mềm sau : Board phát... J4 (Bus địa ngoài) J1 (Bus số liệu ngoài) J11 (Giao diện chủ) IRQ OnCE/JTAG J3 (Giao diện gỡ rối) Board DSP563XXEVME thiết kế chủ yếu để xử lý số hai kênh tín hiệu âm Stereo, mở rộng cho ứng... (JTAG) Phần xử lý trung tâm (Phần lõi) Sơ đồ khối vi xử lý DSP56303 Timer SCI PROGRAM P RAM (4K x 24bit) PAB XAB YAB XAB PAB DAB DMA kênh PAB PDB Lõi DSP563XX DDB YDB XDB Chuyển mạch BUS số liệu