基于DSP的FFT實(shí)現(xiàn)(完整資料)

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基于DSP的FFT實(shí)現(xiàn)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）課程設(shè)計(jì)(論文）題目名稱基于ＤSP的FFＴ的實(shí)現(xiàn)課程名稱專業(yè)課程設(shè)計(jì)Ⅱ?qū)W生姓名學(xué)號(hào)系專業(yè)信息工程系通信工程指導(dǎo)教師2０１4年4月27日摘要隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于數(shù)字信號(hào)處理的頻譜分析已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域并且發(fā)揮著重要作用。信號(hào)處理方法是當(dāng)前機(jī)械設(shè)備故障診斷中重要的技術(shù)基礎(chǔ)之一，分析結(jié)果的精確程度是診斷成功與否的關(guān)鍵因素。研究頻譜分析是當(dāng)前主要的發(fā)展方向之一.數(shù)字信號(hào)處理基本上從兩個(gè)方面來解決信號(hào)的處理問題:一個(gè)是時(shí)域方法,即數(shù)字濾波；另一個(gè)是頻域方法，即頻譜分析.

本文主要介紹了離散傅里葉變換以及快速傅里葉變換，通過對(duì)ＤFT以及FFT算法進(jìn)行研究,從基礎(chǔ)深入研究和學(xué)習(xí)，掌握FＦT算法的關(guān)鍵。通過對(duì)DSP芯片工作原理以及開發(fā)環(huán)境的學(xué)習(xí)，掌握CCS的簡(jiǎn)單調(diào)試和軟件仿真，在DＳP芯片上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)頻譜分析。關(guān)鍵字:ＤSＰ;CＣS仿真軟件；FFT目錄ＴO(shè)Ｃ\o”1－3"\t”＂\h\z\ｕ第1章緒論P(yáng)AＧEREF＿Toc3７２１１．１ＤSP簡(jiǎn)介PＡGEＲEＦ_Toc１1７411ＨＹPERLＩNK\l_Toc1013５１。２設(shè)計(jì)目的PAＧEＲEF＿Ｔｏc10１35１1。3設(shè)計(jì)內(nèi)容PAＧEREF_Toc1７529１1．4設(shè)計(jì)原理ＰAGERＥＦ_Toc314401ＨYPERLINK\l＿Ｔoc284851.5ＦFT算法的DＳＰ實(shí)現(xiàn)過程PＡＧEREF_Ｔｏc２８485２第2章硬件實(shí)現(xiàn)PＡGEＲEF_Ｔoc205224HＹPERLINK\l_Ｔoｃ９37６2．1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PAＧEＲEＦ＿Ｔoc93７64２。２原理圖的設(shè)計(jì)PAGＥREＦ_Ｔoc２7６48５第3章軟件設(shè)計(jì)PＡGEREF_Toc23１47HYPEＲLIＮK\l_Tｏｃ２153２3.１ＦＦT運(yùn)算及存儲(chǔ)分配PAGEＲEF_Ｔoc21532７3．2設(shè)計(jì)流程圖ＰAＧEＲEF_Toc22８57８第４章系統(tǒng)仿真ＰＡＧEＲEF＿Toｃ286１1９HＹPERLIＮＫ\l_Toｃ283514.1FFT實(shí)現(xiàn)的方法１94．２程序運(yùn)行結(jié)果PAGEREF＿Ｔｏc1９７77９HＹPERLINK\l＿Ｔoc３0538第5章總結(jié)ＰAＧERＥF_Toc3053812致謝PAGＥREF_Toc２4７５２13參考文獻(xiàn)ＰAＧEREF_Toc１392１4HYPERLＩＮＫ\l_Toc2８1６9附錄源程序PＡＧEＲEＦ＿Tｏｃ２８16915第１章緒論１．1DSP簡(jiǎn)介數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalPｒｏcｅssiｎg，簡(jiǎn)稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備,以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、采集、合成、變換、濾波、估算、壓縮、識(shí)別等加工處理，以便提取有用的信息并進(jìn)行有效的傳輸與應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)，它所涉及的范圍極其廣泛。如數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)字分析等都是數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)工具.它與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制理論、通信理論、故障診斷等密切相關(guān).1。２設(shè)計(jì)目的（１)加深對(duì)DFT算法原理和基本性質(zhì)的理解；(２)熟悉ＦFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和應(yīng)用;（3)學(xué)習(xí)用ＦＦT對(duì)連續(xù)信號(hào)和時(shí)域信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的方法;(4)學(xué)習(xí)DＳP中FFT的設(shè)計(jì)和編程思想;（5）學(xué)習(xí)使用CCＳ的波形觀察器觀察波形和頻譜情況；(6）簡(jiǎn)要畫出硬件設(shè)計(jì)電路圖。1.３設(shè)計(jì)內(nèi)容用DＳP匯編語言進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)ＦFT運(yùn)算，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。1.4設(shè)計(jì)原理快速傅氏變換(FＦT）是一種高效實(shí)現(xiàn)離散傅氏變換的快速算法,是數(shù)字信號(hào)處理中最為重要的工具之一，它在聲學(xué)、語音、電信、和信號(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于有限長(zhǎng)離散數(shù)字信號(hào)｛ｘ［n]},０nＮ—1，其離散譜{x[k］}可以由離散付氏變換(DFT）求得.可以方便的把它改寫為如下形式：不難看出，WN是周期性的,且周期為Ｎ，即N的周期性是ＤＦT的關(guān)鍵性質(zhì)之一。為了強(qiáng)調(diào)起見,常用表達(dá)式WN取代W以便明確其周期是N。FFT算法可以分為按時(shí)間抽取FFT和按頻率抽取FＦT兩大類，輸入也有和復(fù)數(shù)之分，一般情況下，都假定輸入序列為復(fù)數(shù)。ＦFＴ算法利用旋轉(zhuǎn)因子的對(duì)稱性和周期性,加快了運(yùn)算速度。用定點(diǎn)DSP芯片實(shí)現(xiàn)FＦT程序時(shí)，一個(gè)比較重要的問題是防止中間結(jié)果的溢出，防止中間結(jié)果的溢出的方法是對(duì)中間數(shù)值歸一化。為了避免對(duì)每級(jí)都進(jìn)行歸一化會(huì)降低運(yùn)算速度,最好的方法是只對(duì)可能溢出的進(jìn)行歸一化,而不可能溢出的則不進(jìn)行歸一化。由ＤFT的定義可以看出,在x[n]為復(fù)數(shù)序列的情況下，完全直接運(yùn)算N點(diǎn)DFT需要（N—１）2次復(fù)數(shù)乘法和N(N—1）次加法。因此，對(duì)于一些相當(dāng)大的N值(如１0２4）來說,直接計(jì)算它的ＤＦT所作的計(jì)算量是很大的。FFＴ的基本思想在于，將原有的Ｎ點(diǎn)序列序列分成兩個(gè)較短的序列,這些序列的DFT可以很簡(jiǎn)單的組合起來得到原序列的DＦＴ。例如，若N為偶數(shù)，將原有的Ｎ點(diǎn)序列分成兩個(gè)（N/２）點(diǎn)序列,那么計(jì)算N點(diǎn)DＦT將只需要約［(N/2）2·2］=Ｎ2/2次復(fù)數(shù)乘法。即比直接計(jì)算少作一半乘法。因子（N/2）2表示直接計(jì)算（N/2)點(diǎn)DFT所需要的乘法次數(shù)，而乘數(shù)2代表必須完成兩個(gè)ＤFT.上述處理方法可以反復(fù)使用，即(N/2）點(diǎn)的DFT計(jì)算也可以化成兩個(gè)（N/4）點(diǎn)的DFＴ(假定Ｎ／2為偶數(shù)），從而又少作一半的乘法.這樣一級(jí)一級(jí)的劃分下去一直到最后就劃分成兩點(diǎn)的FFT運(yùn)算的情況。1．5ＦFＴ算法的DSP實(shí)現(xiàn)過程DSＰ芯片的出現(xiàn)使FFT的實(shí)現(xiàn)方法變得更為方便。由于大多數(shù)ＤSP芯片都具有在單指令周期內(nèi)完成乘法-累加操作，并且提供了專門的FFT指令，使得ＦＦT算法在DＳP芯片實(shí)現(xiàn)的速度更快.ＦFT算法可以分為按時(shí)間抽取ＦFT和按頻率抽?。疲芓兩大類，輸入也有實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)之分，一般情況下,都假定輸入序列為復(fù)數(shù)。1。5.１FＦT運(yùn)算序列的存儲(chǔ)分配FFT運(yùn)算時(shí)間是衡量DSP芯片性能的一個(gè)重要指標(biāo)，因此提高FFT的運(yùn)算速度是非常重要的。在用ＤＳP芯片實(shí)現(xiàn)ＦＦT算法時(shí),應(yīng)允許利用ＤＳP芯片所提供的各種軟、硬件資源。如何利用DSＰ芯片的有限資源，合理地安排好所使用的存儲(chǔ)空間是十分重要的。１.5。２FＦT運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)用TMS320C5４ｘ的匯編程序?qū)崿F(xiàn)ＦFT算法主要分為四步：(１）實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)實(shí)際上就是將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行碼位倒置，以便在整個(gè)運(yùn)算后的輸出序列是一個(gè)自然序列。在用匯編指令進(jìn)行碼位倒置時(shí),使用碼位倒置可以大大提高程序執(zhí)行速度和使用存儲(chǔ)器的效率。在這種尋址方式下,AR０存放的整數(shù)Ｎ是FFT點(diǎn)的一半,一個(gè)輔助寄存器指向一個(gè)數(shù)據(jù)存放的單元。當(dāng)使用位碼倒置尋址將AR０加到輔助寄存器時(shí),地址將以位碼倒置的方式產(chǎn)生。（2)實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)復(fù)數(shù)ＦFＴN點(diǎn)復(fù)數(shù)ＦFT算法的實(shí)現(xiàn)可分為三個(gè)功能塊,即第一級(jí)蝶形運(yùn)算、第二級(jí)蝶形運(yùn)算、第三級(jí)至QUＯTE級(jí)蝶形運(yùn)算。對(duì)于任何一個(gè)2的整數(shù)冪QUＯTＥ,總可以通過M次分解最后成為２點(diǎn)的DFＴ計(jì)算。通過這樣的Ｍ次分解,可構(gòu)成M（即QUＯTE)級(jí)迭代計(jì)算，每級(jí)由N/2個(gè)蝶形運(yùn)算組成。(3)功率譜的計(jì)算用FFＴ計(jì)算想x（n)的頻譜，即計(jì)算X(ｋ）=QUOTEX（k）一般是由實(shí)部QＵOTE（k）和虛部ＱＵOTＥ（ｋ)組成的復(fù)數(shù),即X（k)=ＱUＯTＥ(k）＋jQUＯTE(ｋ）因此，計(jì)算功率譜時(shí)只需將FFT變換好的數(shù)據(jù),按照實(shí)部實(shí)部QUOＴE（k)和虛部ＱUＯTE(ｋ）求它們的平方和,然后對(duì)平方和進(jìn)行開平方運(yùn)算.但是考慮到編程的難度,對(duì)于求ＦＦT變換后數(shù)據(jù)的最大值，不開平方也可以找到最大值，并對(duì)功率譜的結(jié)果沒有影響,所以在實(shí)際的DＳP編程中省去了開方運(yùn)算。第2章硬件實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)基于DSＰ的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總是從最小系統(tǒng)開始，逐步向系統(tǒng)應(yīng)用范圍擴(kuò)展，最終以ＤＳＰ為核心的大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)ＤSP設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.DＳＰ最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括DSＰ電源和地線的設(shè)計(jì)，JTAG仿真口的設(shè)計(jì)、復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)、上拉和下拉引腳的設(shè)計(jì)等。TMS320C5TMS320C54X鎖相環(huán)電路、指示燈、濾波電路時(shí)鐘復(fù)位電路TPS7333Q電源模塊RAM存儲(chǔ)模塊JTAG仿真電路圖２．1。1最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)芯片介紹（１）該模塊上的資源有32千字FLASH；（2)千字ＳARAM,５44字DARＡM，外擴(kuò)64千字的程序ROM,6４千字的數(shù)據(jù)RＡM；（3）兩個(gè)事件管理器EVA和EVB；(4）可擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器總共１９２K字空間：6４Ｋ程序存儲(chǔ)器,６４Ｋ字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，64Ｋ字I／O尋址空間;（5）看門狗定時(shí)模塊;(６）1９位A/Ｄ轉(zhuǎn)換器；(7）控制局域網(wǎng)絡(luò)CAＮ模塊，串行通信接口SCI模塊;（8）16位串行外設(shè)SPI接口模塊；（9)基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器；(10）高達(dá)40個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入／輸出引腳GＰIＯ；（1１)5個(gè)外部中斷;（12)電源管理包括３種低功耗模式,能獨(dú)立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式;2．2原理圖的設(shè)計(jì)DＳP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括DＳP電源設(shè)計(jì)，JTAＧ仿真口的設(shè)計(jì)、復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)、上拉和下拉引腳的設(shè)計(jì)等2。2。1電源電路的設(shè)計(jì)電源電路的選擇是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的部分，設(shè)計(jì)好壞對(duì)系統(tǒng)的影響最大。首先需要注意的是，為了減少電源噪聲和互相干擾,數(shù)字電路和模擬電路一般要獨(dú)立供電,數(shù)字地和模擬地也要分開，并最終通過一個(gè)磁珠在一點(diǎn)連在一起，用TPS73３3Q進(jìn)行3.3V電壓的轉(zhuǎn)換對(duì)最小系統(tǒng)供電圖2.２。1電源電路２.2．2復(fù)位電路設(shè)計(jì)TＭＳ320Ｃ54Ｘ內(nèi)部帶有復(fù)位電路,因此可以直接RＳ復(fù)位引腳外面接一個(gè)上拉電阻即可,這對(duì)于簡(jiǎn)化外圍電路，減少電路板尺寸很有用處，但是為了調(diào)試方便經(jīng)常采用手動(dòng)復(fù)位電路.２．2。3鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)圖2。2．３鎖相環(huán)電路2．2。４JTＡＧ口JＴAG是ＪｏintＴestAcｔｉoｎGrｏup的簡(jiǎn)稱，又稱JTAG口，它是一符合IＥEEStｄ1149。１邊界掃描邏輯標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)接口.它主要用于在硬件上對(duì)DSＰ進(jìn)行實(shí)時(shí)在線仿真測(cè)試和ＤSP程序的下載，它提供對(duì)所連接設(shè)備的邊界掃描，同時(shí)也可以用來測(cè)試引腳到引腳的連續(xù)性，以及進(jìn)一步進(jìn)行DＳP芯片的外圍器件的操作測(cè)試.第3章軟件設(shè)計(jì)3.1FＦT運(yùn)算及存儲(chǔ)分配（1)DSP芯片的出現(xiàn)使FFT的實(shí)現(xiàn)方法變得更為方便，由于大多數(shù)DSP芯片都具有在單指令周期內(nèi)完成乘法—-累加的操作，并提供了專門的FFT指令，使得FFT算法在ＤSP的實(shí)現(xiàn)速度更快。一般，ＦＦＴ的算法可分為按時(shí)間抽取ＦFT和按頻率抽取ＦFＴ，輸入也有實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)之分，一般情況下都假定輸入是復(fù)數(shù)序列。（２）FFT運(yùn)算序列的存儲(chǔ)分配ＦFT運(yùn)算時(shí)間是衡量DSＰ芯片性能的一個(gè)重要指標(biāo),因此提高ＦFT的運(yùn)算速度是非常重要的。在用ＤSP芯片實(shí)現(xiàn)FＦＴ算法時(shí),應(yīng)允許利用ＤSP芯片所提供的各種軟、硬件資源。如何合理的利用ＤＳP芯片的有限資源,合理的安排DSP芯片所提供的存儲(chǔ)空間相當(dāng)關(guān)鍵.本設(shè)計(jì)采用如下所示的存儲(chǔ)分配：圖３。1數(shù)據(jù)空間分配圖3。2設(shè)計(jì)流程圖DSP初始化DSP初始化串口設(shè)置串口設(shè)置AD設(shè)置設(shè)置信號(hào)源類型、頻率幅值、和采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置信號(hào)源類型、頻率幅值、和采樣點(diǎn)數(shù)串口接收，AD采樣串口接收，AD采樣位碼倒置位碼倒置FFT運(yùn)算FFT運(yùn)算功率譜計(jì)算功率譜計(jì)算串口發(fā)送轉(zhuǎn)換結(jié)果串口發(fā)送轉(zhuǎn)換結(jié)果觀看轉(zhuǎn)換結(jié)果，保存數(shù)據(jù)觀看轉(zhuǎn)換結(jié)果，保存數(shù)據(jù)圖3。2程序流程圖第4章系統(tǒng)仿真４.1FFT實(shí)現(xiàn)的方法(１）根據(jù)N值，修改rfｆt_task．a(chǎn)sｍ中的兩個(gè)常數(shù)，如N=64。K_FFT＿ＳIZＥ。sｅt64K＿LＯGN．set6（2)準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)文件in．ｄat。輸入數(shù)據(jù)按實(shí)部、虛部,實(shí)部、虛部，……順序存放。(3）匯編、鏈接、仿真執(zhí)行，得到輸出數(shù)據(jù)文件ouｔ．daｔ。（4)根據(jù)out。daｔ作圖,就可以得到輸入信號(hào)的功率譜圖.當(dāng)N超過１024時(shí)，除了修改K_ＦFT_ＳIZE和Ｋ_LOGN兩個(gè)常數(shù)外，還要增加系數(shù)并且修改rfｆt_task.cmd命令文件。通過dａt(yī)a．pjt完成一個(gè)64點(diǎn)ＦFT程序,輸入信號(hào)為一正弦波。操作步驟如下:（１）進(jìn)入CCS環(huán)境。（2）打開CCS選擇Ｆｉｌe—Ｎｅw-SｏurｃeＦile。(3)編寫源程序代碼。（４）創(chuàng)建工程文件。(5）點(diǎn)擊Prｏjeｃｔ選擇ＢuｉｌｄOptｉons。(6）在彈出的對(duì)話框在設(shè)置相應(yīng)的編譯參數(shù)，一般情況下,按默認(rèn)值就可以.(7)在彈出的對(duì)話框中選擇連接的參數(shù)設(shè)置,設(shè)置傳輸文件、堆棧的大小以及初始化的方式。（8）點(diǎn)擊Pｒｏject—Buildａｌl，對(duì)工程進(jìn)行編譯。(9）點(diǎn)擊File—lｏaｄprogram,彈出的對(duì)話框中載入ｄebug文件夾下的.ｏut可執(zhí)行文件。(10)點(diǎn)擊dｅbug-ＧoＭain回到C程序的入口。（11)運(yùn)行程序,觀察結(jié)果。４．2程序運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)波形,設(shè)置參數(shù)：SｔaｒtAｄdreｓs=0x2８０0，Paｇｅ=Datａ,AｃqｕisiｔionBuｆfeｒＳｉｚe=６4，DiｓplayDataSｉze＝64,DSＰDataTｙpe=32-bitsｉｇnedｉnｔeger點(diǎn)擊OK，就可以看到輸入數(shù)據(jù)波形：圖4．2。１輸入數(shù)據(jù)波形全速運(yùn)行程序，看輸出結(jié)果,設(shè)置波形對(duì)話框參數(shù)：ＳtartＡｄdreｓs=0ｘ2ｃ80，Ｐage=Datａ,AｃquisitionＢufｆerSiｚe=64，ＤisplayDａｔaSｉze=６４，DSPDatａType=16-bitsiｇｎedintｅgｅr點(diǎn)擊OＫ,就可以看到FFT輸出結(jié)果:圖４．２.2FFT輸出結(jié)果第5章總結(jié)在本次課程設(shè)計(jì)中,我、ＸXX、XXX三人一組.XXX負(fù)責(zé)硬件設(shè)計(jì)部分,XXX負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)部分，我負(fù)責(zé)系統(tǒng)仿真及論文的編寫。在系統(tǒng)仿真時(shí)我們需要在實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)置信號(hào)源，信號(hào)源的幅度應(yīng)該設(shè)在1０0０左右,信號(hào)的頻率設(shè)在300左右,電壓偏移設(shè)為１，通道設(shè)為0。在論文編寫的過程中,我首先對(duì)本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，然后根據(jù)ＸＸX、XXX和我各自負(fù)責(zé)的內(nèi)容進(jìn)行匯總編排。通過本次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)DSＰ應(yīng)用型很強(qiáng),許多的原理,程序看似簡(jiǎn)單,真正去做才知道知識(shí)并沒有自己想象的那樣扎實(shí).從而懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力.樹立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。本次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒有弄不懂的知識(shí),收獲頗豐.致謝在此次設(shè)計(jì)中,ＸＸ老師作為我的指導(dǎo)老師,至始至終都給予我了不少幫助,從下任務(wù)書開始，就幫我制定規(guī)劃，提醒我應(yīng)注意的問題，借給我資料和實(shí)驗(yàn)器材，和我一起調(diào)程序，并提出了很多的修改意見以及完善方案。此外還認(rèn)真批閱了我的論文,指出其中很多瑕疵和不清晰的地方，更重要的是在我遇到困難時(shí)對(duì)我的鼓勵(lì)，讓我不懈怠、不退縮、也讓我更有信心，可以說我的每一點(diǎn)進(jìn)展都與黃老師的付出是分不開的.當(dāng)然還在此，我向身邊關(guān)心我的老師、同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意!有其他老師和同學(xué)都幫了我不少忙,在此不再贅述。謹(jǐn)祝老師們工作順利，萬事如意，桃李滿天下；同學(xué)們學(xué)業(yè)有成，前程似錦!參考文獻(xiàn)[１］戴明楨等編著．TMS3２0Ｃ５4XＤＳP結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用．北京:航空航天大學(xué)出版社，第２版，2007;［2］彭啟琮編著．DＳP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2002;［3］胡廣書編著．?dāng)?shù)字信號(hào)處理理論、算法與實(shí)現(xiàn)。北京:清華大學(xué)出版社,20０5;［4]黃席椿、高順良編著。濾波器綜合法設(shè)計(jì)原理．北京：人民郵電出版社,1９７8；［5]沈永歡梁在中等編著。實(shí)用數(shù)學(xué)手冊(cè)。北京：科學(xué)出版社,2０0１；［６］程佩青編著.數(shù)字濾波與快速傅里葉變換.北京：清華大學(xué)出版社,19９０；[7]北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限公司編著。SEＥD-DＴＫ系列實(shí)驗(yàn)手冊(cè).北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限公司出版，２007.附錄源程序#include”ｓtdio。ｈ"＃inｃluｄe”math.h＂ｍain（)｛ｉnti;ｆlｏatｆ[256］；FＩＬE*fp;ｉf(（fp＝ｆopｅn（”d:\\tms３20ｃ５4\\ｆｆｔ\\ｓindatａ",”wt"））＝=NＵLL){prｉntf（"can’tｏpeｎｆｉle！\n＂）;ｅxit（0）；｝ｆor(i＝0；ｉ<=255;i+＋){f[i]＝ｓｉn（2＊3。1４1５926*ｉ/256。0);fpｒintf（fp，"。wｏrｄ％ｌd\n”，(log)（ｆ[i]＊１６３８4)）;}ｆclosｅ(fｐ)；｝將生成的數(shù)據(jù)文件復(fù)制到目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的語句為d_ｉnput。ｃｏpysindatａ匯編語言程序：.ｔiｔle＂ffｔ.asｍ＂．ｍmrｅgｓ．ｉnclｕｄｅ"ｃoeｆf．inc”．ｉnclｕde"in．ｉnｃ”．deｆｓtaｒｔｓｉne：.ｕseｃｔ”sine"，５12cｏsｉｎe：。usecｔ”cosine”,51２fｆt＿data：.ｕseｃｔ”ｆfｔ_ｄaｔa＂，1０2４fft_oｕt：.ｕseｃt"fft_out＂,5１２ＳTACＫ.usect＂STＡCK",10K_DATA_ＩDX＿1.set2K_ＤＡTA_IDX_2。set4K_DＡＴA_IＤX_３．set8K＿ＴＷID＿TBL_ＳIZE.set５12K_ＴWＩＤ＿ＩDX＿３．set12８K_ＦＬY＿COＵNT＿３．set４K_ＦFT＿SIZＥ．seｔ64K_LＯGN．sｅｔ6PA０.ｓet0．ｂｓsd_twid_idｘ,1．ｂssd_dａｔa_iｄｘ，1。bssd＿grps_cnt,１．sect”fｆt_prg”．ａｓｇＡＲ2，REORＤERＥＤ.asgＡＲ3，ＯRIGINAL＿IＮPUT．ａsgＡR7,DＡTA_PRＯＣ_BＵＦstart:ＳSBXFＲCTSＴM＃ＳTＡCK+10，SPSＴM#sine,AR1ＲPT＃５11ＭVPD#sｉne1,*ＡR1+STM＃cｏsine,AR1RＰT＃５1１MVPDｃosine1，*AR1＋STM#d＿ｉnput，OＲIGINAL_INPUTSTＭ＃ｆft_daｔa，ＤATA_PＲOC＿BUFMVＭＭDATA_PROC＿ＢUＦ,ＲEORＤＥRＥDSＴM#K_ＦFT_SIZE—1,BＲＣ·RPTBＤｂiｔ_rev_ｅｎｄ—1ＳＴＭ#Ｋ_FＦT＿SIZＥ,AR0MVＤD＊OＲIＧＩNAＬ_ＩＮPUT+,*REORDERED+MＶDD＊ORIＧＩＮAL_ＩＮＰＵＴ-，＊REORDERED+MAR*ORIＧIＮAL＿IＮPＵT＋0Ｂｂｉt_rｅv_end：.ａsgAR１,GROUP_COUNＴER。asgAR2，PX。ａｓｇＡR3，ＱX。asgAR4,WＲ.ａsｇＡＲ５,ＷＩ．a(chǎn)sgAR6,BUTTERＦＬY＿COUＮTER.asgAR7,ＳTＡGＥ_(tái)COＵNＴERＳTM＃０,BKLD＃－1,ＡＳMＳTM＃fft_datａ,PXSＴM＃fｆｔ＿ｄata+K_DATＡ＿IDX_１,QXSTMK_FFT＿ＳIZE/2－1,BRCLD＊PＸ，1６，AＲPTBＤstａgｅ1end—1SＴM＃K_DATＡ_ＩDX_1+1，AR0SUB＊QX，１6，A，ＢAＤＤ＊ＱＸ,１6,AＳTHA,ASM，*PＸ+ＳＴB,*QX+||LD*PX，ＡSＵＢ＊ＱX，1６,A,BADD＊QX,16，AＳTＨA，ASＭ，*ＰＸ+0％ＳTB，*QX+0％｜｜LD*ＰX，Aｓｔage１eｎd：STM＃ffｔ_ｄata,PXSTＭ＃fft_dａt(yī)ａ+Ｋ_DＡTA_IＤX_２,QXSTM＃Ｋ＿FＦT_ＳＩZＥ/4-1,BRCLD＊PＸ,16，ARＰＴBDｓtagｅ2ｅnd－１ＳTM＃Ｋ_DATA_IＤＸ＿2+1，AＲ0ＳＵB＊QＸ，１6，Ａ，ＢADＤ＊QX，１6,AＳＴＨA,ＡSM,*ＰＸ＋STＢ,*QX+||LＤ＊PX,ASUＢ＊QX，１6，A,BADD＊QＸ，1６,AＳTHＡ，ASM，＊ＰX＋SＴHＢ，ASＭ,＊QＸ+ＭＡR＊QX+ADD＊PX，＊QX，ASUB＊PX，*QX-,BSＴＨA，ASM,＊PX＋SＵＢ*PX，＊QＸ，ASTＢ，＊QＸ｜｜LD＊QＸ+,BＳＴA,*PX|｜ADD＊PＸ+0％，ASTA,*ＱX+0%|｜LD＊PX，Ａsｔａge２ｅnd:STM#K_TＷID_ＴＢL＿SIZE,BKST#K_ＴWIＤ_ＩＤＸ＿３，d＿twｉｄ_idｘＳＴＭ＃K_TWID_IDX_３,AＲ0ＳTM＃coｓinｅ，WRSTM#ｓine，WISTM＃K_ＬOＧN－2-１，STAGE_COＵNＴERST#K_FFＴ＿SIＺＥ/8-1，d_ｇｒps_ｃｎtSTM＃K_ＦLY_COUNT_3－1，BUTTERFLY_COUNTＥRＳT#K_DＡＴA_IDX_3，d_data_idｘstａｇe:ＳTM#ｆｆｔ_ｄata，PXLDｄ＿daｔa_idｘ，ＡADD＊（ＰX）,AＳＴLMA,QＸMVDKd_grps_ｃnｔ,ＧROUＰ_COＵＮTERgrouｐ:MVMDBUTTERFLY_COUNＴEＲ，ＢRCRPTＢDbuｔｔerflyｅnd—１LD*WR，TＭPY＊QX+，AMＡC＊ＷＩ＋0%,*ＱＸ—,AAＤDPX,１6,A,B；B：=(QR＊WR+QI*WI)+ＰRSTB，＊ＰX；PR’：=（（QR*WR+ＱＩ＊WI)+PR)/2｜｜ＳUＢ*ＰX+，BSTB,＊ＱＸ｜｜MＰＹ＊QX＋，AMAS＊QＸ,＊WＲ+0%，AADD＊PX，16，A,BSTB，*QX+｜|ＳUＢ*PＸ，BLＤ*WＲ，TＳTB,*PX+｜｜MPY＊QX+，Abｕtterflyｅnd:PSＨMＡＲ0MVDKd_dａt(yī)ａ_idx，AR0MAR*PＸ+0MAR*QX+0BANZDｇrｏup，＊GＲOUＰ_COUNTER—ＰOPＭAR0MＡR＊QＸ－LDｄ_data_ｉdｘ，ASUB＃1，Ａ,BSTＬMB,ＢUTTERFLY_CＯＵNＴEＲSTLA，1，ｄ_data_iｄxLDd_grｐs＿cｎt，ＡＳTLA，ASＭ，d_ｇrps_cnｔＬDｄ＿ｔwid＿iｄx,ASTLA,ＡSＭ,d_twid_idxBANＺＤｓtａge,＊STAGE_CＯUNＴER—ＭVＤKd＿twid_idｘ,ＡR０fｆt＿eｎd:ＳTM＃fft_dａt(yī)a，AR2ＳTM＃fft＿dａt(yī)ａ，AR3STＭ#ｆft_oｕt，AR4SＴM＃K_FFT_ＳＩＺE*２－1,BＲCRPTＢpoｗeｒ_end-１ＳQUR*AR2+,ASQURA*AR2+,AＳTHA,＊AR４+power＿eｎd：ＳＴM#ｆｆt_out,AＲ4RＰT#K＿ＦFＴ_ＳIZＥ-1PORＴW＊ＡR４+,PA0NＯPNOPｈere：Bhｅｒe。eｎd連接命令文件：rfft_taｓｋ.cmd/＊SOＬUTIONFILEＦORfft.ｃmd＊/vecｔors.oｂjfft．oｂj－oｆft．oｕt—ｍfft。maｐ—eｓtaｒtMEMORＹ{PAＧＥ0：ＰARAM:oｒg＝1０0hleｎ＝1０００hVＥCS：ｏrg＝０FＦ８0Ｈlen=00８0HＰAGＥ1:SPRAM：org＝20６0hlen=０020hDＡＲAＭ：org=2200hlen=06０0hRＡＭ：org=280０hlen=0c0０h}SECTＩOＮS｛sine1：>PＡRAMＰAＧE0ｃosｉne1:＞ＰARＡMPAGE0fft＿prg：>PARAMPＡGE０。ｂss：〉ＳＰＲＡMPAGＥ1ｓine:aｌign(５１2）｛}>DAＲAＭPＡＧE１coｓｉne:aliｇn（５12){｝>ＤARAＭPAGE1d_iｎput:>RAMＰAGE1fft＿daｔa:〉RAMPAGE1fft_ouｔ：〉RAＭPAＧＥ１STACK：〉SPRAMPＡGＥ1.vectoｒｓ：〉ＶＥCSPＡGE0｝《DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目名稱：基于ＤSP定時(shí)器的ＬＥD控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：專電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí):２013級(jí)2班學(xué)號(hào)名:指導(dǎo)教師：2016年1２月課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)目的DＳP課程設(shè)計(jì)是深化和提高課程理論知識(shí)的重要途徑之一。以ＤSＰ綜合集成與應(yīng)用的基本理論為基礎(chǔ)，研究了DSＰ最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法,并學(xué)習(xí)了用C語言編寫DSP編程與使用測(cè)試箱及ＤSP系統(tǒng)的相關(guān)軟件。培養(yǎng)獨(dú)立思考能力;培訓(xùn)分析、總結(jié)和撰寫技術(shù)報(bào)告能力，本次課程設(shè)計(jì)目的在于：（1）學(xué)習(xí)用ＤSP來控制LＥD燈的閃亮.（2）學(xué)習(xí)DＳP程序的調(diào)試與編寫,利用觀察變量查看程序運(yùn)行。(3)學(xué)習(xí)測(cè)試箱的使用方法。設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能說明設(shè)計(jì)內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為基于DSP定時(shí)器的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),具體要求如下：（1)給定電源12Ｖ,設(shè)計(jì)供電電路.（2）給定外部晶振30M，系統(tǒng)時(shí)鐘工作在150M,給出寄存器如何配置。(3）利用定時(shí)器定時(shí)1秒,實(shí)現(xiàn)四個(gè)LED燈的秒閃。（4）自主完成發(fā)揮功能。（５)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。功能說明:本設(shè)計(jì)利用F２8３35DＳＰ芯片來控制模擬基本的LＥD閃爍，給予系統(tǒng)額定電壓來保證系統(tǒng)的正常工作,用中斷的方式定時(shí)控制LED燈的集體閃爍頻率。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟步驟一：ＤSP最小系統(tǒng)分析1。DＳP最小系統(tǒng)能夠用于基本的數(shù)字信號(hào)處理，運(yùn)行一些簡(jiǎn)單的程序。此部分主要包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。2.晶振電路DSP的時(shí)鐘可以有兩種連接方式,即外部振蕩器方式和諧振器方式.如果使用內(nèi)部振蕩器，則必須在X１/XCＬKIN和Ｘ2兩個(gè)引腳之間連接一個(gè)石英晶體。如果采用外部時(shí)鐘,可將輸入時(shí)鐘信號(hào)直接連到X1/CI.ＫIN引腳上,X2懸空.本設(shè)計(jì)采用外部晶振，直接選擇一個(gè)３.３V供電的30MHｚ晶振實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)工作是通過編程選擇5倍頻的ＰLＬ功能,可實(shí)現(xiàn)最高工作頻率（1５0MＨz）.如圖1所示：圖1晶振電路圖3.復(fù)位電路對(duì)于實(shí)際的ＤSＰ應(yīng)用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化的DSＰ系統(tǒng),其可靠性是一個(gè)不容忽視的問題。由于DSＰ系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率較高,在運(yùn)行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，嚴(yán)重的系統(tǒng)問題可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。為了克服這些情況，除了在軟件上做一些保護(hù)措施外硬件上必須做相應(yīng)的處理。硬件上最有效的保護(hù)措施是采用具有看門狗（Ｗatchdoｇ)功能的自動(dòng)復(fù)位電路相結(jié)合的方式。TＭＳ320Ｆ２8３3５的復(fù)位輸入引腳XRＳ為處理器提供了一種硬件初始化的方法,它是一種不可屏蔽的外中斷,可在任何時(shí)候?qū)Γ訫S３20F28335進(jìn)行復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用了簡(jiǎn)單的RC復(fù)位電路,復(fù)位電路如圖所示2：圖２復(fù)位電路圖4．電源電路F28３3５DSP采用了雙電源供電機(jī)制，以獲得更好的電源性能，其工作電壓為3.３Ｖ和1。8Ｖ。其中，1.8V主要為該器件的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括CPU和其他所有的外設(shè)邏輯。與３。3V供電相比，1.8V供電大大降低功耗。外部接口引腳仍然采用3．3V電壓，便于直接與外部低壓器件接口，而無需額外的電平變換電路。在本設(shè)計(jì)里我用ＴI公司的TPＳ7301單輸出可調(diào)電壓調(diào)節(jié)器作為主器件的電源電路,將1２V轉(zhuǎn)換為3．3V和1.9V供給DＳP，使系統(tǒng)正常工作。電源電路如圖3所示：圖３電源電路圖步驟二:本次設(shè)計(jì)硬件電路分析1.定時(shí)器中斷的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的精確走時(shí)功能，系統(tǒng)利用定時(shí)器0、PIE模塊和CＰU中斷共同作用產(chǎn)生定時(shí)器中斷。首先為定時(shí)器0設(shè)置定時(shí)初值,并開啟定時(shí)器使其計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器寄存器遞減到零時(shí),定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷TＩＮT并將其傳送給PIE外設(shè)中斷模塊，當(dāng)PIE中的中斷時(shí)能位PIEIER被時(shí)能后,PIE會(huì)將這個(gè)中斷傳送給CPＵ,如果CPU的中斷使能位和ＩＮTM被使能,則CＰU會(huì)相應(yīng)定時(shí)器0中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行定時(shí)器0的中斷服務(wù)子程序。２。LEＤ顯示電路在定時(shí)結(jié)束后LEＤ要不停地閃亮，提醒用戶定時(shí)結(jié)束。在本次設(shè)計(jì)中，將一個(gè)發(fā)光二極管的輸入段與電源相連接，輸出與ＤSP芯片的GPIO4端口相連接，當(dāng)ＧＰIＯ端口為低電平時(shí),ＬED點(diǎn)亮。步驟三:CMD文件介紹。text段：存放C程序代碼；．ｃinit:存放C程序中的變量初值和常量；。stacｋ：為Ｃ程序系統(tǒng)堆棧保留存儲(chǔ)空間、用于保存返回地址、函數(shù)間的參數(shù)傳遞、存儲(chǔ)局部變量和保存中間結(jié)果；。bss:為Ｃ程序中的全局和靜態(tài)變量保留存儲(chǔ)空間;。ｃｏnｓt:存放Ｃ程序中的字符常量、浮點(diǎn)常量和用.ｃonst聲明的常量;．sysmem：用于Ｃ程序中的malloｃ、ｃａlｌoc和realｌｏc函數(shù)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間;．far：為C程序中用far聲明的全局和靜態(tài)變量保留空間.ＭＥMORY用于定義目標(biāo)存儲(chǔ)器的映射，描述了目標(biāo)系統(tǒng)可以使用的物理存儲(chǔ)地址范圍及其類型。ＰＡGＥ0為程序存儲(chǔ)空間，起始地址為0x0０0000包含BEGＩＮ、ＢＯOＴ_RSVD、RAMM０、RAML０、RAML1、ＺONＥ7Ａ存儲(chǔ)區(qū).PAＧE1為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，起始地址為0x0００400包含了RAＭＭ1、RＡML4、RＡML５、RAMＬ６、RAMＬ７、ZOＮＥ7B存儲(chǔ)區(qū)。SECTIＯＮS用于指示連接器怎樣組合輸入端，以及如何將輸出段定位到存儲(chǔ)器中，用于將COFＦ目標(biāo)文件中的各個(gè)段定位置ＭEMORY偽指令定義的存儲(chǔ)區(qū)域。步驟四：流程圖及軟件設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)時(shí)鐘的詳細(xì)配置如下PLＬSTＳ[OＳCOFF］=0；ＰＬLSTS［PＬLＯFF]＝０；ＰLLCR［DIV］=10１0；PLLSTS［DIVSＥＬ］=２;PLＬKＣR０的ＡＤCENCLK＝０。2.PLＬ模塊的寄存器鎖相環(huán)模塊的寄存器包括鎖相環(huán)控制寄存器PLLCＲ和鎖相環(huán)狀態(tài)寄存器PLLSTS，以及外部時(shí)鐘輸出控制寄存器XＩＮTＣＮＦ2。其中ＸＩNＴCNF2用于配置XＣLＫOUT與SYSCLKOUT的關(guān)系。ＰＬLCR和PLLSTS用于振蕩器和鎖相環(huán)模塊的配置，以產(chǎn)生CPＵ時(shí)鐘輸入CLKIＮ,其位分布如下:1５40保留DIVＰLＬCR保留DIVR-0R/W－0保留DIVSEL15９８保留DIVSELPLＬＳＴSＲ－0R/Ｗ－076５４3２10DIVSELMCLKOFFOSCOFFMCLKCLRMCLKSTSPLLOFF保留PLLOCKSDIVSELMCLKOFFOSCOFFMCLKCLRMCLKSTSPLLOFF保留PLLOCKSR/Ｗ—０Ｒ／Ｗ－0R/W—0R/W—0Ｒ-0R/W—0Ｒ—0R/W—0OSCＯFF和PLLSTS分別用于振蕩器時(shí)鐘和鎖相環(huán)時(shí)鐘的允許；ＰLＬOCKＳ為鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)標(biāo)志；MCＬＫＯFF、MCLＫCLR、和MCLKSTS用于輸入時(shí)鐘失效檢測(cè)。３．流程圖SHAPE＼*MERGＥFＯRMＡT開始中斷結(jié)束DSP初始化時(shí)鐘初始化中斷向量開始中斷結(jié)束DSP初始化時(shí)鐘初始化中斷向量初始化定時(shí)器執(zhí)行程序等待中斷發(fā)生改變LED燈狀態(tài)YN圖4程序流程圖步驟五:系統(tǒng)調(diào)試及設(shè)計(jì)結(jié)果分析按下電源按鈕，寫入程序，剛開始,4個(gè)LＥD燈全滅,等待一秒鐘，4個(gè)LＥＤ等全亮，如此循環(huán)。測(cè)試結(jié)果成功完課程題目的。效果圖如圖5所示:圖5效果圖設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次DSP課程設(shè)計(jì),我覺得學(xué)到了很多東西。它讓我懂得了什么是課程設(shè)計(jì)，為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一些基礎(chǔ)。更重要的是通過這次課程設(shè)計(jì),我多少清楚了在以后的工作中我們這個(gè)專業(yè)能做些什么,也為我們以后的工作積累了一些經(jīng)驗(yàn),很有意義.在本次課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了一些不該出現(xiàn)的失誤。一是不會(huì)使用CＣＳ軟件，在同學(xué)的幫助下使用并編寫程序。其二是不能ＤSＰ程序燒入試驗(yàn)箱的問題，但是在老師的指導(dǎo)下成功將程序燒入試驗(yàn)箱;之后又遇到DSP程序燒入試驗(yàn)箱后試驗(yàn)箱無反應(yīng)，同樣在老師的幫助下完成實(shí)驗(yàn),并在試驗(yàn)箱上得到想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過這次課程報(bào)告，使我更深入的掌握了DSＰ的許多知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何讓配置寄存器、系統(tǒng)時(shí)鐘，如何設(shè)計(jì)電源等等很多知識(shí),不僅復(fù)習(xí)了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且還接觸并學(xué)到了很多書本上沒有的知識(shí)。使我解決問題時(shí)更加冷靜和熟練，遇到不會(huì)知識(shí)的積極查閱相關(guān)資料,并做好筆記。經(jīng)過仔細(xì)調(diào)查確定問題的原因和解決問題的能力有了很大提高。最后，感謝劉老師的幫忙以及同學(xué)之間的相互幫助，使我能順利完成這次課程設(shè)計(jì).評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（一)系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分（50分，分三檔，達(dá)不到最低檔的小組需重新設(shè)計(jì)上交）１。完成規(guī)定的全部功能,硬件電路設(shè)計(jì)正確，程序簡(jiǎn)潔、可讀性、邏輯性強(qiáng),較好的演示了全部功能。(50分）２。完成規(guī)定的全部功能,硬件電路設(shè)計(jì)正確，程序較簡(jiǎn)潔、可讀性、邏輯性較強(qiáng),基本演示了全部功能。（45分）3.完成規(guī)定的部分功能,硬件電路設(shè)計(jì)無明顯錯(cuò)誤,程序設(shè)計(jì)無明顯錯(cuò)誤,能夠完成部分功能的演示。（40分）（二）設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫情況(45分）1。態(tài)度認(rèn)真,報(bào)告內(nèi)容充實(shí)、撰寫規(guī)范.(２０分）２.對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,語言組織精煉,測(cè)試數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確.（２5分）（三）發(fā)揮部分（5分）在完成規(guī)定功能的基礎(chǔ)上，有創(chuàng)新性功能設(shè)計(jì)個(gè)人,獲得此項(xiàng)成績(jī).總分任課教師簽字審核人簽字附錄:附錄A:實(shí)物圖圖A圖B附錄B：CMＤ文件ＭＥMＯRY{PＡGＥ0:BＥGIN:origin=0x０0０００0，lenｇｔh=0x０00002BOOT_RSＶD:oｒigin=0x０00００2,lenｇth＝0x00００４ＥRAMM0：oｒigｉn=0x000０50，leｎgｔh＝0x000３Ｂ0RAML０：oriｇin=0x008０00,ｌｅnｇth=0x00１00０RAMＬ1：ｏriｇｉn＝0x０09０00，lｅngth＝0x00２000ZＯNＥ7Ａ:origｉｎ＝0ｘ２00000，lｅngth=0x００ＦC00ＣSM_RSＶＤ:origｉn=0x３３FＦ8０，lengｔｈ＝0x00００７6CSＭ＿PWL：oriｇin=０x3３ＦFF8，ｌenｇth=0x00０008ＡDC_CＡL:oｒigｉn＝0x380０80,lｅngｔh=０ｘ000009RESEＴ：ｏrigiｎ=0x3FFＦC0，ｌengtｈ＝０x000002ＩQＴＡBLＥＳ：ｏrigiｎ=0x3FＥ0００,lｅｎgtｈ=０x0００b50ＩＱTABＬＥS2：oriｇin=０x3FＥB50，lengｔh=0x0０008cＦPＵＴABLＥS:orｉgiｎ＝0x3FEBDＣ，ｌength=0x0006A０ＢOOＴROＭ:oriｇiｎ=0ｘ3ＦＦ２7C,length=0x000D44PAGE1:RAMM1:origiｎ=０x00０４0０，ｌength＝0x00０400RAＭL４：oriｇｉｎ=０x00B０0０,length=０x002０00RAMＬ5：origin=0x00D０00，leｎgｔh=0x0０1000RAML6：orｉｇin=０x00E00０，length=0ｘ0０１00０RAＭＬ7:orｉｇiｎ=0x00F000,lengtｈ=０x001０00ZOＮE7B:oｒｉgin=０x20ＦC00，length=０ｘ0０040｝SECTＩＯNS｛cｏｄeｓtａrt:＞BEGＩＮ,PAGE＝0rａmｆｕncs:>RAML0，ＰAＧE=0.ｔｅxt:〉RAML1,PＡGE=0．ｃｉnｉｔ：>ＲAML0,PAＧＥ=0.ｐinｉｔ:〉RＡMＬ０,PAGＥ＝0。sｗｉtｃh:〉RＡML0，PAGE＝０.ｓtａcｋ:>ＲAMM1，PAGE=１．eｂsｓ：〉RAML4,PAGＥ=１.ecoｎst:>ＲＡML５,ＰＡGE=1。esｙｓmem：>RAMM1,PＡGE=１IQｍath：〉ＲＡMＬ1，ＰAＧE＝0IQmａt(yī)hTaｂlｅs：＞ＩQＴAＢLES，PＡＧＥ=0，TＹPE=NＯLOADIＱmathＴａｂles2:＞IQＴAＢLES2，PAGＥ=0,TＹPE=NOLOADFＰＵmathＴables：〉FPUTＡＢLＥS，PＡＧE＝0，TＹPE＝NOＬOＡDDＭAＲAML４:＞RAＭL4,ＰAＧE＝1DMAＲAML5：〉RAＭL5，PAＧＥ=1ＤMARAＭL６：＞RＡML6,ＰAGE=1DＭARAＭＬ7：>RAML7，PAGE=1ZＯNE7ＤAＴＡ:＞ＺＯNＥ7B,ＰＡGE=1。rｅｓet:＞REＳET,PＡGE＝０，TYPE=DSＥCTｃｓｍ_rsvd：＞CＳM_RSVDＰＡGE＝０，TYＰE=ＤSEＣTcsmpaｓsｗｄｓ:＞CSM＿PWLＰAＧＥ＝0，TYＰE＝DSＥＣT.ａdc_ｃaｌ：lｏaｄ=AＤＣ_CＡL,PAGＥ=０,ＴYPE＝NＯLOAＤ｝附錄C:源程序#inｃlude＂ＤＳＰ2８3３x_Deviｃe．h"#incｌudｅ"ＤSP28３3x_Eｘamples．h”inteｒruｐｔvoidzｚ(void）；#defｉneLED(＊(ｕnsigｎedｓｈortiｎt*)0ｘ1800００)#dｅfiｎｅSRＡＭ＿Base＿Adreｓs?0x1000００voidｍａin(ｖoｉｄ)｛IｎiｔSysCtrl（）；InｉtＸｉntf16Gpio();DINT;InitＰiｅCtrl(）;InitPieVectTabｌe();ＥALＬOＷ；ＩEＲ=０x０0０0;IFR＝0x0０00;PieVecｔTablｅ．TINＴ０=&zz；EDIＳ；InitCpuＴimers();CoｎｆｉｇCpuＴiｍｅr(＆ＣpuTimeｒ0,15０,1０0０0００)；CｐuTimer0Regs。ＴCＲ。alｌ=0ｘ400１；IER｜=Ｍ_INＴ1；PieCtrlＲegs.ＰIEIER１.bit.ＩＮTｘ7=1;ＥＩNT;ＥRTM;LEＤ=0xｆｆ；for（;;）；?}intｅrruptvoidzz（voｉd）｛LEＤ=~LＥＤ;PｉｅCtｒlＲｅgｓ。PIＥACK．ａll=PＩEACK_ＧRＯUP1;｝CａdeｎcｅSＰB基于DSP的語音處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要近年來，隨著DSP技術(shù)的普及和低價(jià)格、高性能ＤSP芯片的出現(xiàn)，DSP已越來越多地被廣大的工程師所接受越來越廣泛地被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,并且已日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。DＳP是利用專門或通用的數(shù)字信號(hào)處理芯片,以數(shù)字計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、體積小及可靠性高等優(yōu)點(diǎn),滿足了對(duì)信號(hào)快速、精確、實(shí)時(shí)處理及控制的要求.本次設(shè)計(jì)基于TLV３20AIＣ23和ＴMS32０ＶC5416兩種芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種語音錄音、語音編碼、語音解碼、語音處理和回放的系統(tǒng)。通過軟件和硬件結(jié)合對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),使本次設(shè)計(jì)的語音處理系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力并配有靈活的接口電路，可以作為一種語音信號(hào)處理算法研究和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的通用平臺(tái)，對(duì)語音編碼在DSP上的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究，從而掌握了算法移植的一般流程，為能夠在高速DSP硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方面取得成功奠定基礎(chǔ).關(guān)鍵詞:DSP；數(shù)據(jù)采集；TLV３20AＩＣ23；TMS3２０VC５41６。目錄摘要I第1章緒論11。1DSP的發(fā)展及應(yīng)用11．2語音信號(hào)處理系統(tǒng)概述2第２章DＳP芯片介紹３２。1TLV３20AIC23簡(jiǎn)介32.2TMS３20VC５４16簡(jiǎn)介3第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)43。１系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4３.１。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖43.1．2ＤSP處理器53。１.3A/D電路５3.1.4Ｄ／A電路7３。2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)103。2．1TMＳ３２0VＣ5４16初始化10３．2.2TＬV３2０ＡＩC2３初始化1０第4章總結(jié)１1參考文獻(xiàn)12致謝13附錄1４第１章緒論近年來,在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的DSP技術(shù)得到了迅速發(fā)展,不僅在通信計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手,并已逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域。正因?yàn)槿绱?，DSP應(yīng)用越來越得到普遍重視。DSP作為可編程數(shù)字信號(hào)處理專用芯片是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，也是數(shù)字信號(hào)處理理論實(shí)用化過程的重要技術(shù)工具。DＳＰ器件分為兩大類:一類是專門用于FFT、FＩR濾波、卷積等運(yùn)算的芯片,稱為專用DＳP器件；另一類是可以通過編程完成各種用戶要求的信息處理任務(wù)的芯片，稱為通用數(shù)字信號(hào)處理器件。1.1DSP的發(fā)展及應(yīng)用最初的DＳP器件只是被設(shè)計(jì)用以完成復(fù)雜數(shù)字信號(hào)處理算法。這可以追溯到2０世紀(jì)５0年代到６0年代，那時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)剛剛起步。由于一般的數(shù)字信號(hào)處理算法運(yùn)算量大，因此,算法只能在大型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬仿真，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理。60年代中期，快速傅里葉算法的出現(xiàn)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,奠定了硬件完成數(shù)字信號(hào)處理算法和數(shù)字信號(hào)處理理論實(shí)用化的重要技術(shù)基礎(chǔ),從而促進(jìn)了近40年來DSP技術(shù)與器件的飛速發(fā)展。通用ＤＳP器件的發(fā)展可分為三個(gè)階段:第一階段（1９80年前后）,DＳP雛形階段.第二階段（1990年前后）,DＳP的成熟階段。第三階段（20０0年以后）,DＳP的完善階段。目前，DSP的發(fā)展非常迅速。硬件結(jié)構(gòu)方面主要是向多處理器的并行處理結(jié)構(gòu)、便于外部數(shù)據(jù)交換的串行總線傳輸、大容量片上ＲＡM和RＯM、程序加密、增加I/O驅(qū)動(dòng)能力、外圍電路內(nèi)裝化、低功耗等方面發(fā)展。軟件方面主要是綜合開發(fā)平臺(tái)的完善，使DSＰ的應(yīng)用開發(fā)更加靈活方便。目前,DSP芯片的價(jià)格越來越低,性能價(jià)格比日益提高,具有巨大的應(yīng)用潛力。DSP芯片的主要應(yīng)用：①信號(hào)處理——數(shù)字濾波,自適應(yīng)濾波，快速傅里葉變換，相關(guān)運(yùn)算,頻譜分析，卷積，波形產(chǎn)生等;②語音處理——語音編碼，語音識(shí)別，語音合成，文本—語音轉(zhuǎn)換等；③圖象圖形處理——三維圖形轉(zhuǎn)換,機(jī)器人視覺,圖象轉(zhuǎn)換及壓縮，模式識(shí)別，圖象增強(qiáng)等；④控制——司服控制,機(jī)器人控制，自適應(yīng)控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等；⑤軍事——保密通信，雷達(dá)及聲音信號(hào)處理，導(dǎo)航及制導(dǎo)，調(diào)制解調(diào),全球定位，搜索與跟蹤等；⑥儀器儀表--頻譜分析，函數(shù)發(fā)生器,模態(tài)分析,暫態(tài)分析等；⑦通訊-—回音相消,高速調(diào)制解調(diào)器，數(shù)字編碼與解碼,自適應(yīng)均衡，移動(dòng)電話,擴(kuò)展通訊，噪音對(duì)消，網(wǎng)絡(luò)通訊等；⑧消費(fèi)電子-—高清晰度電視，音樂合成器，智能玩具，游戲等；⑨醫(yī)學(xué)——助聽器,病員監(jiān)控,超聲波設(shè)備，自動(dòng)診斷設(shè)備，胎兒監(jiān)控等。1．２語音信號(hào)處理系統(tǒng)概述語音處理在現(xiàn)代通信中應(yīng)用非常廣泛，主要有語音編碼、語音識(shí)別、語音合成、語音郵件、語音存儲(chǔ)等.典型的語音處理系統(tǒng)如下圖1.1所示：圖1.1典型的語音處理系統(tǒng)圖中的輸入信號(hào)可以有各種各樣的形式。例如，它可以是麥克風(fēng)輸入的語音信號(hào)或是電話線已調(diào)的數(shù)據(jù)信號(hào),可以是編碼后在數(shù)字鏈路上傳輸或存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)里德攝像機(jī)圖象信號(hào)等.輸入信號(hào)首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行Ａ／D變換將信號(hào)變成數(shù)字比特流.根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少是輸入帶限信號(hào)最高頻率的2倍.DSP芯片的輸入是A/Ｄ變換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號(hào).DSP芯片對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行某種處理。數(shù)字處理是DSP系統(tǒng)的關(guān)鍵，這與其它系統(tǒng)(如電話交換系統(tǒng)）有很大的不同。在交換系統(tǒng)中,處理器的作用是進(jìn)行路由選擇,它并不對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行修改.因此兩者雖然都是實(shí)時(shí)系統(tǒng),但兩者的實(shí)時(shí)約束條件卻有很大不同.最后，經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)D/A變換轉(zhuǎn)換為模擬樣值。之后進(jìn)行內(nèi)插和平滑濾波就會(huì)得到連續(xù)的模擬波形。上面給出的典型的DSP語音處理系統(tǒng)，根據(jù)不同的用途應(yīng)有不同的變動(dòng)。第２章ＤSＰ芯片介紹２。1TＬV320AIC23簡(jiǎn)介ＴLV320ＡＩC23(簡(jiǎn)稱AIＣ23)是TI公司的一款高性能Codｅc芯片。主要特性有：內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器，支持ＭIC和LIＮEIＮ兩種輸入方式(二選一）.且對(duì)輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié);芯片中的A/D轉(zhuǎn)換器和Ｄ/A轉(zhuǎn)換器采用多位的Siｇma－Delta技術(shù),數(shù)據(jù)傳輸字長(zhǎng)為16、２０、24、32ｂiｔ，采樣率為８ｋHz~９６kＨz;在采樣率為96ｋHz情況下Ａ/D轉(zhuǎn)換器信噪比達(dá)到9０dＢ，D/A轉(zhuǎn)換器達(dá)到100dB；回放模式下功率為２３ｍＷ，省電模式下更是小于15ｕW;只占用25mm的面積。基于上述優(yōu)點(diǎn)，AIC23是可移動(dòng)的數(shù)字音頻播放和錄音使用中的模擬輸入輸出等應(yīng)用系統(tǒng)的理想選擇，例如MＰ３播放器等。2.2TＭS32０VC5４１6簡(jiǎn)介TMS32０VC5４1６(以下簡(jiǎn)稱VC5416）是TＩ公司的一款16bit定點(diǎn)高性能DＳP,是TＭＳ320VC5４x系列中的第3代芯片。主要特性有:速率最高達(dá)１60MI／ｓ;３條16bｉt數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和１條程序存儲(chǔ)器總線；１個(gè)40bit桶形移位器和2個(gè)４0biｔ累加器;1個(gè)17×17乘法器和１個(gè)４0bｉt專用加法器;最大８M×16ｂiｔ的擴(kuò)展尋址空間，內(nèi)置128k×16biｔ的RAＭ和16k×16bｉt的ROM；3個(gè)多通道緩沖串口（MｃBSP)；配有PＣM30０2,可對(duì)語音進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換。由于VC5416功耗低，性能高,其分開的數(shù)據(jù)和指令空間使該芯片具有高度的并行操作能力，在單周期內(nèi)允許指令和數(shù)據(jù)同時(shí)存取，再加上高度優(yōu)化的指令集,使得該芯片具有很高的運(yùn)算速度并且該芯片本身具有豐富的片內(nèi)存儲(chǔ)器資源和多種片上外設(shè)，因此在工程界得到廣泛應(yīng)用，尤其是在語音編碼和通信應(yīng)用方面。第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖音頻系統(tǒng)應(yīng)該具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍，選擇16～2４位的AＤC和ＤAC能完全捕獲或恢復(fù)高保真的音頻信號(hào)。系統(tǒng)的核心芯片(ＤSＰ)選用美國(guó)TI公司的TMS320VC５4０２［1］（以下簡(jiǎn)稱C54０2）。DＳP芯片模塊是整個(gè)實(shí)時(shí)語音處理系統(tǒng)的核心部分,它對(duì)經(jīng)數(shù)字化的信號(hào)進(jìn)行壓縮，編解碼等.A/D轉(zhuǎn)換模塊功能是把模擬信號(hào)數(shù)字化，包括采集和量化，這部分為DSP處理語音數(shù)字信號(hào)做好了準(zhǔn)備;D／A轉(zhuǎn)換模塊就是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬的信號(hào)，輸出音頻信號(hào)。SDRＡM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)器模塊主要是為DSＰ處理器擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，達(dá)到要求的存儲(chǔ)容量；但要注意的是要與DSP處理器的速度相匹配,以便良好的運(yùn)行。電源模塊是為內(nèi)部芯片及周邊系統(tǒng)電路提供能量的部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖3.1如下所示:圖3。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3。1．２DＳＰ處理器作為ＤSＰ家族高性價(jià)比代表的１6位定點(diǎn)ＤSP芯片，Ｃ5４02適用于語音通信等實(shí)時(shí)嵌入應(yīng)用場(chǎng)合。與其它C5４X芯片一樣,Ｃ5402具有高度靈活的可操作性和高速的處理能力。其性能特點(diǎn)如下：操作速率可達(dá)１00MIPS;具有先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)，三條1６位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和一條程序存儲(chǔ)器總線；4０位算術(shù)邏輯單元(ＡLU）,包括一個(gè)40位桶形移位器和兩個(gè)４0位累加器；一個(gè)17×17乘法器和一個(gè)4０位專用加法器，允許１6位帶/不帶符號(hào)的乘法;整合維特比加速器,用于提高維特比編譯碼的速度;單周期正規(guī)化及指數(shù)譯碼;8個(gè)輔助寄存器及一個(gè)軟件棧，允許使用業(yè)界最先進(jìn)的定點(diǎn)ＤSPC語言編譯器;數(shù)據(jù)/程序?qū)ぶ房臻g為１M×16bit,內(nèi)置４K×１6bｉｔROM和16k×16bitRＡM；內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL）時(shí)鐘產(chǎn)生器、兩個(gè)多通道緩沖串口、一個(gè)與外部處理器通信的8位并行HPI口、兩個(gè)16位定時(shí)器以及6通道DMA控制器且低功耗。與C54X系列的其它芯片相比,5402具有高性能、低功耗和低價(jià)格等特點(diǎn)。它采用6級(jí)流水線，且當(dāng)RPＴ(重復(fù)指令)時(shí)，一些多周期的指令就變成了單周期的指令;芯片內(nèi)部RAM和ＲOM可根據(jù)PMSＴ寄存器中的OVＬＹ和ＤROM位靈活設(shè)置。這些都有利于算法的優(yōu)化。C54０２采用3.3Ｖ和1.8V電源供電，其中I/O采用3.3V電源供電,芯片的核采