学生实验报告
院别
电子工程学院
课程名称
Dsp芯片原理与应用
班级
08电信B班
实验名称
实验 二、DSP基本数值计算
姓名
占琴堂
实验时间
年　 月　 日
学号
28010301035
指导教师
李亚
成绩
报 告 内 容
一、实验目的和任务
1、  熟悉 CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法；
2、  掌握 CCS 集成开发环境的调试方法；
3、  了解数在计算过程中的定标，掌握数的定点、浮点表示方法，定点、浮点基本运算以及定点、浮点间的相互转换。
二、实验原理介绍
在 DSP 编程过程中，数以二进制、十进制、与十六制表示均可。在定点 DSP 的运算过程中，数一般采用二进制与二进制补码的形式进行运算的。其中二进制数只能代表正数不能代表负的数，而二进制补码记数系统弥补了这一缺点。它的构成如下：
● 在二进制的基础上，加一符号位，符号位位于二进制数的最高位
● 当为正数时，符号位为 0，为负数时，符号位为 1
C5000 系列的 DSP 硬件只支持定点运算，浮点运算要通过软件来实现。其运算字长为16 位，也就是说，DSP 所能表示的整数的范围也就决定了，其范围为－32768 到 32767。而在很多情况下，数学运算过程中不一定是整数，而且动态范围也不是固定不变的。如何解决这个问题？对于只支持定点运算的 CPU 来说，在硬件上并没有提供小数点定位的机制。只有靠软件中人为地假设将小数点放在 16 位数据中的不同位置，就可以表示不同大小与不同精度的数据了，这就是数的定标。
数的定标有 Q 与 S 两种表示方法。在 Q 表示法中，Q 代表（Quantity of Fractional Bits）数中尾数部分的位数，即小数点右边的位数。而 S 表示法中，S 代表数中整数部分的位数，即小数点左边的位数。实用中一般用 Q 表示法，例：Q0表示小数点在第 0 位的右边，即为整数。Q15 表示小数点在第 15 位的右边，即为小于 1 的小数（以二进制补码表示，第 15位为符号位）。
浮点数与定点数的转换关系可表示为：
浮点数 A 转换成定点数 B： B =（int）A×2Q； 
定点数 A 转换成浮点数 B： B =（int）A×2－Q；
举例说明浮点数 x ＝ 0.5，定标在 Q15，则定点数为
Xq＝ 0.5 × 32768 ＝ 16384
将定点数转换成浮点数也是一样。
由于定点数的表示范围是一定的，因此在进行运算时，其结果就有可能超出数的表示范围的情况，这就是溢出。溢出有大于最大表示值，叫上溢出，小于最小值叫下溢出。在定点运算时一定要考虑溢出的处理方法。在 DSP 中可以设置溢出保护功能，当发生时，DSP 自动将结果设置为最大值或是最小值。
三、实验设备介绍
实验设备主要有：SEED-DTKDAD实验箱，PC机，CCS软件。具体使用请参考相关文献。
在 CCS 使用及 DSP 的基本数学运算的实验中主要包括以下文件：
1、math.c 这个文件中包含了实验中关于 DSP 运算的主要函数。主要包含有：
fixed_add(int x,int y)：              定点加法运算；
fixed_sub(int x,int y)：            定点减法运算；
fixed_mul(int x,int y)：            定点乘法运算；
fixed_div(int x,int y)：            定点除法运算；
float_add(double x,double y)：        浮点加法运算；
float_sub(double x,double y)：        浮点减法运算；
float_mul(double x,double y)：        浮点乘法运算；
float_div(double x,double y)：        浮点除法运算；
float_fixed(double x)：            浮点转定点运算；
fixed_float(int x)：                  定点转浮点运算；
2、d 这是 DSP 的链接文件。它的主要功能是将 DSP 的每段的程序链接到相应的 DSP 的存贮区中。
3、rts.lib 这是一个库文件，主要包含了有关 C 的运行环境与相应的函数的代码。
四、实验内容和步骤
1、  将 DSP 仿真器与计算机连接好；
2、  将 DSP 仿真器的 JTAG 插头与 SEED-DEC54xx 单元的 J8 相连接；启动计算机， 当计算机启动后，打开 SEED-DTK5416 的电源。观察 SEED-DTK_IO 单元的+5V、+3.3V、+15V、-15V  的电源指示灯是否均亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。
3、  打开 CCS 集成开发环境，进入 CCS 的操作环境。
4、  新建源文件并调试运行
五、实验数据记录
定点加法
设x＝0.5，y＝3.1，则浮点运算结果为z＝x+y＝0.5+3.1＝3.6;    程序:
Qx＝15，Qy＝13，Qz＝13，则定点加法为：                      int x=0.5,y=3.1,z;
x＝16384；y＝25395;                                        z=fixed_add(int x,int y)：
temp＝25395<<2＝101580;                                    输出z=3.6
temp＝x+temp＝16384+101580＝117964;
z＝(int)(117964L>>2)＝29491;
因为z的Q值为13，所以定点值z＝29491即为浮点值z＝29491/8192＝3.6。
定点减法
设x＝3.0，y＝3.1，则浮点运算结果为z＝x-y＝3.0-3.1＝-0.1;      程序
Qx＝13，Qy＝13，Qz＝15，则定点减法为：                    int x=3.0,y=3.1,z;
x＝24576；y＝25295；temp＝25395;                            z= fixed_sub(int x,int y)
temp＝x-temp＝24576-25395＝-819;                          输出z=-0.1
因为Qx<Qz，故 z＝(int)(-819<<2)＝-3276。由于z的Q值为15，所以定点值支持小数点的进制转换器z＝-3276即为浮点值z＝-3276/32768-0.1。
六、实验结论与心得
在这个实验中, 加深了对dsp芯片编程环境的认识及运用。

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