定点DSP的准确计时

数字信号处理（ＤＳＰ）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。２０世纪６０年代以来，随着计算机技术和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生，并得到迅速的发展。在过去的二十多年里，ＤＳＰ已经在通信等领域得到极为广泛的应用，特别是在一些测量控制领域?熏应用更是越来越广泛。本文拟采用定点ＤＳＰ——ＴＭＳ３２０Ｆ２０６来测量一些物理量，如测交流信号的频率、相位，但这些物理量的测量都离不开信号时间的测量，所以采用定点ＤＳＰ准确地测量时间直接关系到这些物理量测量是否精确，而且用定点ＤＳＰ来准确定时并不是件容易的事。

１ ＴＭＳ３２０Ｆ２０６的结构特点

ＴＭＳ３２０Ｆ２０６采用先进的哈佛结构，它不同于传统的冯·诺依曼（Ｖｏｎ Ｎｅｕｍａｎ）结构的并行体系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。此外还具有如下特点：

（１）３２Ｋ×１６字的ＦＬＡＳＨ ＥＥＰＲＯＭ 大大降低了开发成本。

（２）采用１００线ＴＱＦＰ的封装技术。

（３）６４Ｋ字的程序存储空间、６４Ｋ字的数据存储空间和６４Ｋ字的Ｉ／Ｏ空间通过三条并行总线（ＰＢＡ、ＤＲＡＢ、ＤＷＡＢ）独立操作。所以可以同时访问程序空间和数据空间；在一个指定机器周期内，中央算术逻辑单元可执行多达三次的并行存储器操作。

（４）片上４．５Ｋ的ＲＡＭ 使得芯片可以实现快速的ＤＳＰ计算，并使大部分运算能够在一个指令周期内完成。

（５）具有丰富的指令集和灵活的寻址方式。

（６）有四条流水线操作和九级中断，并且用户可以屏蔽大多数中断，且可通过软件方式灵活控制。

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２．１ ＤＳＰ定时器定时原理

计数器每次减到０时，就在下一ＣＬＫＯＵＴ１周期产生借位（Ｂｏｒｒｏｗ），计数器就用各自相应的周期寄存器内容重新加载。当ＴＩＭ减到０时，或者在定时器控制寄存器（ＴＣＲ）中重新加载位（ＴＲＢ）写入１，则ＰＲＤ（定时器周期寄存器）加载进ＴＩＭ；同样，若ＰＳＣ（预分频计数器）减到０，或者在ＴＲＢ写入１，则ＴＤＤＲ（定时器除数寄存器）的值加载进ＰＳＣ。当ＴＩＭ减到０时，它便产生一个借位脉冲，持续时间等于ＣＬＫＯＵＴ１的周期（ｔｃ（ｃ）），该脉冲发送到①外部定时器输出引脚（ＴＯＵＴ）；②作为定时器中断信号（ＴＩＮＴ）。

定时器的功能框图如图１所示。

２．２ ＤＳＰ定时器的寄存器

４位的ＴＤＤＲ和４位的ＰＳＣ包括在ＴＣＲ中。而ＴＩＭ和ＰＲＤ是１６位寄存器。可以通过读ＴＣＲ、ＴＩＭ、ＰＲＤ得到该定时器和它的计数器的当前状态。

需要注意的是读ＴＩＭ可获得定时器的当前值，读ＴＣＲ可获得ＰＳＣ的值。由于读ＴＩＭ和ＴＣＲ需要两条指令，因而ＰＳＣ在两次读之间可能有减操作，使读数不精确。如果要求有精确的定时，可以在读此两值之前停止定时器（设置ＴＣＲ的ＴＳＳ位为１，就停止定时器；清ＴＳＳ为０，就重新启动定时器）。

定时器控制寄存器的格式如下：

３ 定点ＤＳＰ准确计算时间

定时器时间的准确计算对高精度地测量一些物理量是非常重要的。当需要定时器计算的时间比较长时，也就是即使向ＰＲＤ中置ＦＦＦＦｈ时，定时器计数还不够，这时就需要利用定时器自身的中断，即ＴＯＵＴ每产生一个脉冲就进入定时器中断服务子程序，利用进入的次数来达到计时的目的。如果假设定时器的周期为０．００１ｓ（即ＰＲＤ＝１９９９，ＴＤＤＲ＝９），在定时器中断服务子程序中设一个计数器，每进入一次加一个１，再把定时器周期乘以计数器计数就得出定时器的时间。但这种计算是粗糙的，不精确，达不到高精度要求。为此需要补充两点：