郭萬有DSP實(shí)驗(yàn)4

1、實(shí)驗(yàn)四：DSP應(yīng)用舉例實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)利用TS201評估板的硬件資源，完成數(shù)字信號處理中常用的典型算法的實(shí)驗(yàn)，包括采樣，濾波，和頻譜分析等過程，旨在通過本實(shí)驗(yàn)加深對數(shù)字信號處理的方法的理解，并掌握調(diào)試的一般方法。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：u 實(shí)驗(yàn)1：信號自相關(guān)的計算u 實(shí)驗(yàn)2：FFT頻譜分析u 實(shí)驗(yàn)3：數(shù)據(jù)采集與FIR濾波處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：l 實(shí)驗(yàn)1信號自相關(guān)的計算l 實(shí)驗(yàn)步驟:0)將"接收文件柜”下的”實(shí)驗(yàn)工程文件夾”下的test4_1, test4_2, test4_3復(fù)制到”D:DSP_XX4”路徑下；1)打開VisualDSP+，打開test4_1工程文件，路徑為”D:DSP_XX4”；2)為該

2、工程新建或選擇一個相應(yīng)的調(diào)試會話Session (評估測試模式下的調(diào)試會話);3)檢查EZ-KIT板各SW設(shè)置是否正確；4)用USB將PC與EZ-KIT板連接；5)連接信號發(fā)生器的信號輸出線；6)連接EZ-KIT板電源線，LED1（POWER）點(diǎn)亮、LED8（RESET）點(diǎn)亮，EZ-KIT板開始自動復(fù)位，復(fù)位完成后LED8熄滅，LED3點(diǎn)亮（USB MONITOR，注意此LED實(shí)際位置在USB上方），則表示EZ-KIT板與PC已經(jīng)正常連接。7)編譯工程，沒有錯誤后運(yùn)行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能觀察采樣數(shù)據(jù)（inbuf）和相關(guān)結(jié)果(outbuf)，觀測長度與變量長度一致設(shè)為10

3、24（count值）其他設(shè)置項(xiàng)請參照實(shí)驗(yàn)一文檔。8)打開信號發(fā)生器，并調(diào)節(jié)使其輸出幅度為1V，頻率為1kHZ。分別產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能進(jìn)行觀察和記錄。l 實(shí)驗(yàn)要求:1)利用plot功能，在程序中各子程序設(shè)置斷點(diǎn)，理解整個程序的流程。運(yùn)行觀察各種波形的采樣數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)的的波形。2)記錄正弦波和方波的采樣數(shù)據(jù)和自相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)，描繪其波形。并利用數(shù)字信號處理課程所學(xué)知識分析結(jié)果。l 實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1) 三種波形的輸入輸出：a.正弦波的輸入輸出：b.方波的輸入輸出：c.三角波的輸入輸出：l 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:由實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖a可以看出，正弦波的自相關(guān)函數(shù)是一個余弦波

4、；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖b可以看出，方波的自相關(guān)是一個三角波；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖c可以看出，三角波的自相關(guān)是一個正弦波；l 實(shí)驗(yàn)2 FFT頻譜分析l 實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)程序簡介：）程序結(jié)構(gòu)：程序包括主函數(shù)mainA.c()、mainB.c()、inita( )、Init_audio()、InitCoeffs()和audio_int( )、fft32.asm等5個模塊，以及常數(shù)和宏定義、全局變量定義部分。由于實(shí)驗(yàn)板上有主從兩塊DSP，根據(jù)出廠設(shè)置DSPA為主DSP，DSPB為從DSP，所以本實(shí)驗(yàn)板一般都采用了DSPA來處理數(shù)據(jù)，當(dāng)然用戶也可以自己設(shè)置主從DSP。其中mainA.c()函數(shù)完成程序的控制和調(diào)用自編的F

5、FT函數(shù)完成數(shù)據(jù)處理，fft32.asm是用戶根據(jù)自己要求編寫的FFT函數(shù)， inita( )完成TS201系統(tǒng)寄存器等的初始化和設(shè)置中斷使能以及傳輸模塊TCB的設(shè)置、DMA的使能啟動等待DMA中斷的到來，audio_int( )執(zhí)行中斷主要來完成數(shù)據(jù)采集。）程序工作流程：mainA.c()先調(diào)用，接著調(diào)用inita( )完成TS201系統(tǒng)寄存器等的初始化和設(shè)置中斷使能以及傳輸模塊TCB的設(shè)置、DMA的使能啟動等待DMA中斷的到來，再調(diào)用audio_int( )執(zhí)行中斷以完成數(shù)據(jù)采集，在中斷服務(wù)程序中，調(diào)用子函完成對信號的采集、FFT變換和輸出，運(yùn)行模式是：采樣>FIR運(yùn)算>輸出&

6、gt;采樣>的無限循環(huán),直到被用戶干預(yù)停止。）數(shù)據(jù)采集和處理模式的切換：程序設(shè)置了全局整形變量FFTBufferState標(biāo)志當(dāng)前工作狀態(tài)。若FFTBufferState=NOTREADY時，工作在數(shù)據(jù)采集模式，此模式下中斷程序每觸發(fā)一次，程序從外部送一個數(shù)據(jù)到TS201內(nèi)部緩沖區(qū)InBufferLeft和InBufferRight,當(dāng)采集到256個數(shù)據(jù)后，程序會自動設(shè)置FFTBufferState=READY，即進(jìn)入數(shù)據(jù)處理階段。數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，重新進(jìn)入數(shù)據(jù)采集階段開始新的循環(huán)。）數(shù)據(jù)處理方法：當(dāng)FFTBufferState=1時，通過調(diào)用函數(shù)FFT32（）進(jìn)行傅里葉變換，然后進(jìn)行適當(dāng)

7、的處理，最后得到的浮點(diǎn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為整形數(shù)據(jù)，輸出到示波器。）程序中用到的幾個主要數(shù)據(jù)變量的用途說明如下：float InBufferLeft; / 存放采樣數(shù)據(jù)，可用plot功能描繪float FFTBuffer, FFTIntBuffer; / 存放FFT變換前/后的數(shù)據(jù)float OutBufferLeft;/存放FFT變換后處理得到的頻譜幅度l 實(shí)驗(yàn)步驟:1)打開VisualDSP+，打開test4_2工程文件，路徑為”D:DSP_XX4”；2)為該工程新建或選擇一個相應(yīng)的調(diào)試會話Session (評估測試模式下的調(diào)試會話);3)檢查EZ-KIT板各SW設(shè)置是否正確；4)用USB將PC與E

8、Z-KIT板連接；5)連接信號發(fā)生器的信號輸出線；6)連接EZ-KIT板電源線，LED1（POWER）點(diǎn)亮、LED8（RESET）點(diǎn)亮，EZ-KIT板開始自動復(fù)位，復(fù)位完成后LED8熄滅，LED3點(diǎn)亮（USB MONITOR，注意此LED實(shí)際位置在USB上方），則表示EZ-KIT板與PC已經(jīng)正常連接。7)編譯工程，沒有錯誤后運(yùn)行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能觀察采樣數(shù)據(jù)（InBufferLeft）和相關(guān)結(jié)果(OutBufferLeft)，InBufferLeft數(shù)據(jù)長度和OutBufferLeft數(shù)據(jù)長度不同，分別為1024和512（count值），其他設(shè)置項(xiàng)請參照實(shí)驗(yàn)一文檔。8

9、)打開信號發(fā)生器，并調(diào)節(jié)使其輸出幅度為1V，頻率為1kHZ。分別產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能進(jìn)行觀察和記錄。l 實(shí)驗(yàn)要求:在實(shí)驗(yàn)報告中記錄方波和三角波的采樣數(shù)據(jù)和FFT結(jié)果數(shù)據(jù)，描繪其波形。并利用數(shù)字信號處理課程所學(xué)知識分析結(jié)果。l 實(shí)驗(yàn)結(jié)果:a. 正弦波的輸入輸出：b. 方波的輸入輸出：c. 三角波的輸入輸出：l 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:理論上，正弦信號的頻譜是一系列脈沖函數(shù)的和，在頻譜圖上表現(xiàn)為在若干頻率點(diǎn)處有幅度，其他地方一律為零。實(shí)驗(yàn)中，信號的長度不是無限的，并且信號是經(jīng)采樣所得的離散值，而不是連續(xù)信號，因此做FFT后波形如實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，與理論有一定失真。同

10、理，方波和三角波的頻譜是一系列諧波的疊加，在實(shí)驗(yàn)中也會出現(xiàn)一定的失真。l 實(shí)驗(yàn)3數(shù)據(jù)采集與FIR濾波處理l 實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)程序簡介：）程序結(jié)構(gòu)：程序包括主函數(shù)mainA.c()、mainB.c()、inita( )、Init_audio()、InitCoeffs()和audio_int( )等6個程序模塊，以及常數(shù)和宏定義、全局變量定義部分。由于實(shí)驗(yàn)板上有主從兩塊DSP，根據(jù)出廠設(shè)置DSPA為主DSP，DSPB為從DSP，所以本實(shí)驗(yàn)板一般兜采用了DSPA來處理數(shù)據(jù)，當(dāng)然用戶也可以自己設(shè)置主從DSP。其中mainA.c()函數(shù)完成程序的控制，InitCoeffs()完成濾波器系數(shù)的初始化設(shè)置，I

11、nit_audio()實(shí)現(xiàn)濾波器各參數(shù)的初始化（主要是濾波器參數(shù)state的獲取，為后面的濾波函數(shù)準(zhǔn)備必備參數(shù)），inita( )完成TS201系統(tǒng)寄存器等的初始化和設(shè)置中斷使能以及傳輸模塊TCB的設(shè)置、DMA的使能啟動等待DMA中斷的到來，audio_int( )執(zhí)行中斷以完成數(shù)據(jù)采集和計算。）程序工作流程：mainA.c()先調(diào)用InitCoeffs()完成濾波器系數(shù)的初始化設(shè)置，再調(diào)用Init_audio()獲取濾波器參數(shù)state，接著調(diào)用inita( )完成TS201系統(tǒng)寄存器等的初始化和設(shè)置中斷使能以及傳輸模塊TCB的設(shè)置、DMA的使能啟動等待DMA中斷的到來，再調(diào)用audio_i

12、nt( )執(zhí)行中斷以完成數(shù)據(jù)采集和計算，在中斷服務(wù)程序中，調(diào)用子函完成對信號的采集、濾波和輸出，運(yùn)行模式是：采樣>FIR運(yùn)算>輸出>采樣>的無限循環(huán)。）數(shù)據(jù)源選擇：變量Process_Stat為采集狀態(tài)標(biāo)志位，若Process_Stat=Sample_state，則從CODEC取采樣數(shù)據(jù)存入Inputbuf，當(dāng)采集到256個數(shù)據(jù)后，程序會自動設(shè)置Process_Stat=Filter_state，即進(jìn)入數(shù)據(jù)處理階段； 當(dāng)Process_Stat=Filter_state時，則對Inputbuf中的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，然后輸出，。l 實(shí)驗(yàn)步驟:1)打開VisualDSP+，打開

13、test4_2工程文件，路徑為”D:DSP_XX4”；2)為該工程新建或選擇一個相應(yīng)的調(diào)試會話Session (評估測試模式下的調(diào)試會話);3)檢查EZ-KIT板各SW設(shè)置是否正確；4)用USB將PC與EZ-KIT板連接；5)連接信號發(fā)生器的信號輸出線；6)連接EZ-KIT板電源線，LED1（POWER）點(diǎn)亮、LED8（RESET）點(diǎn)亮，EZ-KIT板開始自動復(fù)位，復(fù)位完成后LED8熄滅，LED3點(diǎn)亮（USB MONITOR，注意此LED實(shí)際位置在USB上方），則表示EZ-KIT板與PC已經(jīng)正常連接。7)編譯工程，沒有錯誤后運(yùn)行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能觀察采樣數(shù)據(jù)（InBu

14、fferLeft）和相關(guān)結(jié)果(OutBufferLeft)，InBufferLeft數(shù)據(jù)長度和OutBufferLeft數(shù)據(jù)長度不同，分別為1024和512（count值），其他設(shè)置項(xiàng)請參照實(shí)驗(yàn)一文檔。8)打開信號發(fā)生器，并調(diào)節(jié)使其輸出幅度為1V，頻率為1kHZ。分別產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能進(jìn)行觀察和記錄。觀察編譯環(huán)境下PLOT窗口輸入信號Inputbuf以及相應(yīng)輸出信號Outputbuf頻率幅度變化。（由于處理過程中利用了COEFFSCALE 20000對輸入信號進(jìn)行了處理，若把輸出信號和出入信號放在一個圖形框中顯示，輸入信號將顯示不出，可在兩個PLOT窗口中顯示）9)改變輸入信號為5KHZ，觀察編譯環(huán)境下PLOT窗口輸出信號Outputbuf正弦波