DSP原理與應(yīng)用教程課程設(shè)計(jì)-基于DSP的卷積算法的實(shí)現(xiàn)

1、dsp課程考核論文 課程名稱(chēng)： dsp原理與應(yīng)用教程 題 目：基于dsp的卷積算法的實(shí)現(xiàn) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 08級(jí)1班 目錄摘 要.3緒 論.3課程設(shè)計(jì)方案及原理.3課程設(shè)計(jì)步驟及過(guò)程.10總 結(jié).17參考文獻(xiàn).17基于dsp的卷積算法的實(shí)現(xiàn)摘要:卷積和（簡(jiǎn)稱(chēng)卷積）是信號(hào)處理中常用的算法之一。數(shù)字卷積運(yùn)算通常采用兩種方法：線性卷積和圓卷積。為了能使卷積運(yùn)算在c54x系列dsp上的實(shí)現(xiàn)方法，首先要對(duì)數(shù)字卷積的基本概念作深入了解。使大家從根本上掌握卷積的實(shí)現(xiàn)方法，我們以模擬信號(hào)的卷積和數(shù)字信號(hào)的卷積為主，以及他們?cè)赾54x系列dsp上的實(shí)現(xiàn)方法。緒論：在通信和信號(hào)處理中，常用的運(yùn)算

2、，如卷積，自相關(guān)，濾波和快速傅里葉交換等。都具有較高的密度性和復(fù)雜性，而這些運(yùn)算中所用到的最基本的是乘法-累加運(yùn)算。c54x的硬件及軟件設(shè)計(jì)使其具有快速的進(jìn)行乘法-累加運(yùn)算功能，并具有豐富的軟件資源為這些算法的實(shí)施提供有力的條件。因此，這種芯片在通信及信號(hào)處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹卷積算法在dsp原理中的應(yīng)用。課程設(shè)計(jì)方案及原理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)卷積算法的原理和方法；2熟悉卷積算法特性；3了解各種窗函數(shù)對(duì)卷積算法的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)，code composer studio 2.0 for c5000系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)原理1卷積的基本原理和公式 卷集和：對(duì)離散系統(tǒng)“

3、卷積和”也是求線性時(shí)不變系統(tǒng)輸出響應(yīng)（零狀態(tài)響應(yīng)）的主要方法。 卷積和的運(yùn)算在圖形表示上可分為四步： y(n)= x(m)h(nm)=x(n)*h(n) m= 1）翻褶 先在啞變量坐標(biāo)m上作出x(m)和h(m)，將m=0的垂直軸為軸翻褶成h(-m)。 2）移位 將h(-m)移位n，即得h(n-m)。當(dāng)n為正整數(shù)時(shí)，右移n位。當(dāng)n為負(fù)整數(shù)時(shí)，左移n位。 3）相乘 再將h(n-m)和x(m)的相同m值的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值相乘。 4）相加 把以上所有對(duì)應(yīng)點(diǎn)的乘積疊加起來(lái)，即得y(n)值。依上法，取n=,-2,-1,0,1,2,3,各值，即可得全部y(n)值。 2.程序流程圖3程序的自編函數(shù)及其功能 (1)pr

4、ocessing1(int *input2, int *output2) 調(diào)用形式：processing1(int *input2, int *output2) 參數(shù)解釋?zhuān)篿ntput2、output2為兩個(gè)整型指針數(shù)組。 返回值解釋?zhuān)悍祷亓艘粋€(gè)“tren”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說(shuō)明：對(duì)輸入的input2 buffer波形進(jìn)行截取m點(diǎn)，再以零點(diǎn)的y軸為對(duì)稱(chēng)軸進(jìn)行翻褶，把生成的波形上的各點(diǎn)的值存入以output2指針開(kāi)始的一段地址空間中。 (2)processing2(int *output2, int *output3) 調(diào)用形式：processing2(int *outp

5、ut2, int *output3) 參數(shù)解釋?zhuān)簅utput2、output3為兩個(gè)整型指針數(shù)組。 返回值解釋?zhuān)悍祷亓艘粋€(gè)“tren”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說(shuō)明：對(duì)輸出的output2 buffer波形進(jìn)行作n點(diǎn)移位，然后把生成的波形上的各點(diǎn) 的值存入以output3指針開(kāi)始的一段地址空間中。 (3)processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 調(diào)用形式：processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 參數(shù)解釋?zhuān)簅utput2、output4、input1為三個(gè)整型

6、指針數(shù)組。 返回值解釋?zhuān)悍祷亓艘粋€(gè)“tren”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說(shuō)明：對(duì)輸入的input2 buffer波形和輸入的input1 buffer作卷積和運(yùn)算，然后把 生成的波形上的各點(diǎn)的值存入以output4指針開(kāi)始的一段地址空間中。 (4)processing4(int *input2,int *output1) 調(diào)用形式：processing4(int *input2,int *output1) 參數(shù)解釋?zhuān)簅utput1、input2為兩個(gè)整型指針數(shù)組。 返回值解釋?zhuān)悍祷亓艘粋€(gè)“tren”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說(shuō)明：對(duì)輸入的input2 buffe

7、r波形截取m點(diǎn)，然后把生成的波形上的各點(diǎn)的值存 入以output1指針開(kāi)始的一段地址空間中。源程序如下：#include #include volume.h/* global declarations */int inp1_bufferbufsize;int inp2_bufferbufsize; /* processing data buffers */int out1_bufferbufsize;int out2_bufferbufsize;int out3_bufferbufsize;int out4_bufferbufsize*2;int size = bufsize;int ain

8、= mingain;int zhy=0;int sk=64; /*sk代表所開(kāi)的bufsize的大小,需修改它.輸入文件sine.dat為32點(diǎn),sine11.dat, sin22.dat,sin33.dat,sin44.dat為64點(diǎn)的輸入波形.*/ /* volume control variable */unsigned int processingload = 1; /* processing routine /load value */* functions */extern void load(unsigned int loadvalue);static int processin

9、g1(int *output1, int *output2);static int processing2(int *output2, int *output3); static int processing3(int *input1,int *output2,int *output4);static int processing4(int *input2, int *output1);static void dataio1(void);static void dataio2(void);/* * = main = */void main() int *input1 = &inp1_buffe

10、r0; int *input2 = &inp2_buffer0; int *output1 = &out1_buffer0; int *output2 = &out2_buffer0; int *output3 = &out3_buffer0; int *output4 = &out4_buffer0; puts(volume example startedn); /* loop forever */ while(true) /* * read input data using a probe-point connected to a host file. * write output dat

11、a to a graph connected through a probe-point. */ dataio1(); dataio2(); /* apply gain */ processing4(input2,output1); processing1(output1, output2); processing2(output2, output3); processing3(input1,output2,output4) ; /* * = processing = * * function: apply signal processing transform to input signal

12、. * * parameters: address of input and output buffers. * * return value: true. */static int processing4(int *input2,int *output1) int m=sk; for(;m=0;m-) *output1+ = *input2+ * ain; for(;(size-m)0;m+) output1m=0; /load(processingload); return(true); static int processing1(int *output1,int *output2) i

13、nt m=sk-1; for(;m0;m-) *output2+ = *output1+ * ain; /* additional processing /load */ /load(processingload); return(true);static int processing2(int *output2, int *output3) int n=zhy; size=bufsize; for(;(size-n)0;n+) *output3+ = output2n; /* for (;n0;n-) *output3+ = 0; */ /load(processingload); retu

14、rn(true); static int processing3(int *input1,int *output2,int *output4) int m=sk; int y=zhy; int z,x,w,i,f,g; for(;(m-y)0;) i=y; x=0; z=0; f=y; for(;i=0;i-) g=input1z*output2f; x=x+g; z+; f-; *output4+ = x; y+; m=sk; y=sk-1; w=m-zhy-1; for(;m0;m-) y-; i=y; z=sk-1; x=0; f=sk-y; for(;i0;i-,z-,f+) g=in

15、put1z*output2f; x=x+g; out4_bufferw=x; w+; /load(processingload); return(true); /* * = dataio = * * function: read input signal and write processed output signal. * * parameters: none. * * return value: none. */static void dataio1() /* do data i/o */ return;static void dataio2() /* do data i/o */ re

16、turn;課程設(shè)計(jì)步驟及過(guò)程 1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 (1)連接設(shè)備 關(guān)閉計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)箱電源。 如使用pp型仿真器則用附帶的并口連線連接計(jì)算機(jī)并口和仿真器相應(yīng)接口。 檢查icetek-vc5416-a板上dip開(kāi)關(guān)mp/mc的位置，應(yīng)設(shè)置在“off”位置（靠近 復(fù)位按鈕），即設(shè)置dsp工作在mp方式。 關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱上三個(gè)開(kāi)關(guān)。 (2)開(kāi)啟設(shè)備 打開(kāi)計(jì)算機(jī)電源。 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)關(guān)， 如使用usb型仿真器用附帶的usb電纜連接計(jì)算機(jī)和仿真器相應(yīng)接口，注意仿真器上 兩個(gè)指示燈均亮。 (3)設(shè)置code composer studio為simulator方式： 參見(jiàn)“code composer studio入門(mén)實(shí)

17、驗(yàn)”之四.2。 (4)啟動(dòng)code composer studio 2.02打開(kāi)工程，瀏覽程序，工程目錄為c:icetek-vc5416-edulablab20-convolve3編譯并下載程序 4設(shè)置輸入數(shù)據(jù)文件 請(qǐng)?jiān)赾程序中的如下兩行上設(shè)置probe point：dataio1();1 dataio2(); 設(shè)置方法是把光標(biāo)指示到這一行上，按鼠標(biāo)右鍵，從顯示的菜單上分別選擇probe point。 在c程序的“dataio1();”行上設(shè)置break point。5打開(kāi)觀察窗口-選擇菜單“view”、“graph”、“time/frequency”進(jìn)行如下設(shè)置： -選擇菜單“view”、“

18、graph”、“time/frequency”進(jìn)行如下設(shè)置： -在彈出的三個(gè)圖形窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“clear display”。6. 設(shè)置波形輸入文件 -選擇“file”菜單中的“file i/o”，打開(kāi)“file i/o”窗口；單擊“add file”按鈕，在“fileinput”窗口中選擇c:icetek-vc5416-edulablab20-convolve目錄下的sin.dat文件，單擊“打開(kāi)”按鈕；在“address”項(xiàng)中輸入inp1_buffer，在“l(fā)ength”項(xiàng)中輸入32，在“warp around”項(xiàng)前加上選擇標(biāo)記，單擊“add probe point”按鈕； -在

19、“break/probe/profile points”窗口中單擊“probe point”列表中的“convolve.c line52 noconnection”，再單擊“connect”項(xiàng)尾部的展開(kāi)按鈕，在顯示的展開(kāi)式列表中選擇列表末尾的“file in:c:.sin.dat”，單擊“replace”按鈕，單擊“確定”按鈕。 -在“file i/o”窗口中單擊“確定”，完成設(shè)置。 -選擇“file”菜單中的“file i/o”，打開(kāi)“file i/o”窗口；單擊“add file”按鈕，在“fileinput”窗口中選擇c:icetek-vc5416-edulablab20-convolv

20、e目錄下的sin.dat文件，單擊“打開(kāi)”按鈕；在“address”項(xiàng)中輸入inp2_buffer，在“l(fā)ength”項(xiàng)中輸入32，在“warp around”項(xiàng)前加上選擇標(biāo)記，單擊“add probe point”按鈕； -在“break/probe/profile points”窗口中單擊“probe point”列表中的“convolve.c line53 noconnection”，再單擊“connect”項(xiàng)尾部的展開(kāi)按鈕，在顯示的展開(kāi)式列表中選擇列表末尾的“file in:c:.sin.dat”，單擊“replace”按鈕，單擊“確定”按鈕。 -在“file i/o”窗口中單擊“確定”，完成設(shè)置。7運(yùn)行程序，觀察結(jié)果 -按f5鍵運(yùn)行程序，待程序停留在軟件斷點(diǎn)；觀察剛才打開(kāi)的三個(gè)圖形窗口，其中顯示的是輸入和輸出的時(shí)域波形； -觀察頻域波形：在各圖形窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“properties”，在“graph property dialog”中的第1項(xiàng)“display type”項(xiàng)中選擇“fft magnitude”，單擊“ok”完成；這 時(shí)圖形窗口中顯示波形的頻域圖。（也可再打開(kāi)顯示頻域圖的窗口） -驗(yàn)算結(jié)果：在各頻域窗口中的波形上單擊鼠標(biāo)左鍵，將光標(biāo)停到統(tǒng)一的位置（通過(guò)觀察窗口狀態(tài)欄中的第1個(gè)浮點(diǎn)數(shù)表示其坐標(biāo)值），讀取