DSP課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告

.z...DSP課程設(shè)計(jì)總結(jié)(2011-2012學(xué)年第2學(xué)期)題目:數(shù)據(jù)采集處理和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí):電子09—1班學(xué)生**:馬晶學(xué)號(hào):09052103指導(dǎo)教師:宋華軍2012年6月目錄一設(shè)計(jì)目的通過(guò)對(duì)基于TMS320VC5416的信號(hào)采集處理與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)掌握PCB設(shè)計(jì)軟件AD(AltiumDesigner)的使用方法，以及卷積、FFT、FIR濾波器等數(shù)字信號(hào)處理算法并熟悉TI的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS軟件的使用，掌握基于DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。二系統(tǒng)分析2.1設(shè)計(jì)要求=1\*GB3①設(shè)計(jì)一個(gè)功能完備，能夠獨(dú)立運(yùn)行的精簡(jiǎn)DSP硬件系統(tǒng)。繪制出系統(tǒng)的功能框圖、使用AD〔AltiumDesigner〕繪制出系統(tǒng)的原理圖和PCB幅員。=2\*GB3②利用實(shí)驗(yàn)箱的模擬信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，或者產(chǎn)生兩個(gè)頻率的信號(hào)的疊加。在DSP中采集信號(hào)，并且對(duì)信號(hào)進(jìn)展頻譜分析，濾波等。通過(guò)鍵盤(pán)或者串口命令選擇算法的功能，將計(jì)算的信號(hào)頻率或者濾波后信號(hào)的頻率在LCD上顯示。主要功能如下：一、對(duì)外部輸入的模擬信號(hào)采集到DSP內(nèi)存，會(huì)用CCS軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形。二、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)展如下算法分析：〔1〕頻譜分析：使用fft算法計(jì)算信號(hào)的頻率?！?〕對(duì)信號(hào)進(jìn)展IIR濾波或FIR濾波，并且計(jì)算濾波前后信號(hào)的頻率。三、外部鍵盤(pán)或者從計(jì)算機(jī)來(lái)的串口命令選擇算法功能，并且將結(jié)果在LCD上顯示。2.2主要任務(wù)=1\*GB3①繪制出DSP系統(tǒng)的功能框圖、使用AD〔AltiumDesigner〕繪制出系統(tǒng)的原理圖和PCB幅員。=2\*GB3②在DSP中采集信號(hào)，用CCS軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形，以及對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)展算法分析。三硬件設(shè)計(jì)3.1硬件總體構(gòu)造3.2DSP模塊設(shè)計(jì)3.3電源模塊設(shè)計(jì)將5V電源電壓轉(zhuǎn)換為3.3V和1.6V電源3.4時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)此處由外部晶振提供時(shí)鐘信號(hào)3.5存儲(chǔ)器模塊設(shè)計(jì)DSP上只有一個(gè)讀寫(xiě)控制信號(hào)引腳，而FLASH有兩個(gè)引腳，將讀、寫(xiě)分開(kāi)，故在OE上接一個(gè)非門(mén)電路，實(shí)現(xiàn)高時(shí)讀，低時(shí)寫(xiě)。FLASH上的地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)與DSP上的地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)相連JATG模塊設(shè)計(jì)3.7TMS320VC5416最小系統(tǒng)PCB幅員板上包括了支持TMS320VC5416獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、Flash模塊、JTAG仿真接口電路以及電源模塊等。為節(jié)省空間和材料，局部器件放在了反面。四軟件設(shè)計(jì)4.1軟件總體流程4.2核心模塊及實(shí)現(xiàn)代碼FFT算法程序：voidkfft(doublepr[Length],doublepi[Length],intn,intk,doublefr[Length],doublefi[Length],intl,intil){intit,m,is,i,j,nv,l0;doublep,q,s,vr,vi,poddr,poddi;for(it=0;it<=n-1;it++){m=it;is=0;for(i=0;i<=k-1;i++){j=m/2;is=2*is+(m-2*j);m=j;}fr[it]=pr[is];fi[it]=pi[is];}pr[0]=1.0;pi[0]=0.0;p=6.283185306/(1.0*n);pr[1]=cos(p);pi[1]=-sin(p);if(l!=0)pi[1]=-pi[1];for(i=2;i<=n-1;i++){p=pr[i-1]*pr[1];q=pi[i-1]*pi[1];s=(pr[i-1]+pi[i-1])*(pr[1]+pi[1]);pr[i]=p-q;pi[i]=s-p-q;}for(it=0;it<=n-2;it=it+2){vr=fr[it];vi=fi[it];fr[it]=vr+fr[it+1];fi[it]=vi+fi[it+1];fr[it+1]=vr-fr[it+1];fi[it+1]=vi-fi[it+1];}m=n/2;nv=2;for(l0=k-2;l0>=0;l0--){m=m/2;nv=2*nv;for(it=0;it<=(m-1)*nv;it=it+nv)for(j=0;j<=(nv/2)-1;j++){p=pr[m*j]*fr[it+j+nv/2];q=pi[m*j]*fi[it+j+nv/2];s=pr[m*j]+pi[m*j];s=s*(fr[it+j+nv/2]+fi[it+j+nv/2]);poddr=p-q;poddi=s-p-q;fr[it+j+nv/2]=fr[it+j]-poddr;fi[it+j+nv/2]=fi[it+j]-poddi;fr[it+j]=fr[it+j]+poddr;fi[it+j]=fi[it+j]+poddi;}}if(l!=0)for(i=0;i<=n-1;i++){fr[i]=fr[i]/(1.0*n);fi[i]=fi[i]/(1.0*n);}if(il!=0)for(i=0;i<=n-1;i++){pr[i]=sqrt(fr[i]*fr[i]+fi[i]*fi[i]);if(fabs(fr[i])<0.000001*fabs(fi[i])){if((fi[i]*fr[i])>0)pi[i]=90.0;elsepi[i]=-90.0;}elsepi[i]=atan(fi[i]/fr[i])*360.0/6.283185306;}}卷積程序：voidConvolveok(//卷積函數(shù)double**, // 原始輸入數(shù)據(jù)double*h, // 沖擊響應(yīng)double*y, // 卷積輸出結(jié)果UINT16Leng, //序列長(zhǎng)度UINT16h_Len){UINT16m,p,j; doubler,rm;double*mean=0.0; double*mid[100]; for(m=0;m<h_Len;m++) { *mid[m]=0.0; } for(m=0;m<Leng;m++) { *mean=*[m]+*mean; } *mean=1.0**mean/Length; for(m=0;m<Leng;m++) { *[m]=*[m]-*mean; } for(m=0;m<Leng;m++) { for(p=0;p<h_Len;p++) { *mid[h_Len-p-1]=*mid[h_Len-p-2]; } *mid[0]=*[m]; r=0.0; rm=0.0; for(j=0;j<h_Len;j++) { r=*mid[j]*h[j]; rm=rm+r; } y[m]=rm; }}求最大值和次大值函數(shù)：voidma*(){intk1,k2;//k1最大值，k2次最大值intr;for(r=0;r<16;r++){if(pr[k1]<pr[r]){k1=r;}}for(r=20;r<64;r++){if(pr[k2]<pr[r]){k2=r;}}f0=250000.0/256*k1;f1=250000.0/256*k2; fc=(f0+f1)/2;}歸一化函數(shù)：voidavg(){intj;sum=0.0;for(j=0;j<256;j++){sum+=(data_buff[j]/256.0);}for(j=0;j<256;j++){pr[j]=data_buff[j]-sum;pi[j]=0.0;}}FIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)：voidfirdes(doublenpass)//求h(n){intt;for(t=0;t<FLen;t++) {h[t]=sin((t-(FLen-1)/2.0)*npass*3.1415926)/(3.1415926*(t-(FLen-1)/2.0)); }if(t==((FLen-1)/2))h[t]=npass;}外部中斷2效勞函數(shù)：voidinterruptE*tInt2(void){inti1,j;*(unsignedint*)IFR=0*FFFF;//去除所有中斷標(biāo)志data_buff[i1]=port8002&0*00ff;i1++;if(i1==256){avg();kfft(pr,pi,256,8,fr,fi,0,1);ma*();npass=fc/250000.0;firdes(npass);Convolveok(data_buff,h,y,256,51);for(j=0;j<256;j++){yr[j]=y[j];yi[j]=0.0;}kfft(yr,yi,256,8,Yr,Yi,0,1);flag=1;i1=0;}4.3程序運(yùn)行效果=1\*GB3①采集的數(shù)據(jù)及其FFT計(jì)算結(jié)果=2\*GB3②51階濾波器H(n)波形：=3\*GB3③濾波前后信號(hào)頻譜圖：由濾波前后上下頻分量的相對(duì)大小證明低通濾波器對(duì)高頻分量的衰減作用比擬強(qiáng)，但沒(méi)有完全濾出去=4\*GB3④采集數(shù)據(jù)波形與濾波后波形比擬由圖可見(jiàn)濾波后信號(hào)中的高頻分量得到了較大的衰減，濾波后波形變得平滑。五課程設(shè)計(jì)總結(jié)DSP芯片有更適合于數(shù)字信號(hào)處理的軟件和硬件資源，非常適合于通用數(shù)字信號(hào)處理的開(kāi)發(fā)，為數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用翻開(kāi)了新局面。學(xué)好DSP技術(shù)具有非常重要的意義。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)的完整的設(shè)計(jì)流程，根本掌握了PCB設(shè)計(jì)軟件AltiumDesigner的使用方法，學(xué)會(huì)了繪制系統(tǒng)的功能框圖、原理圖以及PCB幅員。同時(shí)掌握了CCS軟件的使用和基于TMS320VC5416的DSP程序的編寫(xiě)。此次課程設(shè)計(jì)首先繪制系統(tǒng)功能框圖，使用AD軟件繪制原理圖和PCB幅員。在繪制系統(tǒng)功能框圖過(guò)程中，要設(shè)計(jì)一個(gè)功能完備，能夠獨(dú)立運(yùn)行的精簡(jiǎn)DSP硬件系統(tǒng)。然后再基于此系統(tǒng)功能框圖繪制原理圖和PCB幅員。在原理圖的繪制過(guò)程中要充分考慮到所使用的器件及管腳的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào),總線(xiàn)的等。因?yàn)橐L制PCB幅員，故要合理選擇各個(gè)器件的封裝，合理安排各個(gè)器件和線(xiàn)的位置，尤其是濾波電容要安放在靠近各個(gè)管腳的位置，真正起到濾波的作用。在使用CCS軟件編寫(xiě)程序時(shí)要注意變量定義以及函數(shù)聲明。通過(guò)查閱資料和與教師同學(xué)交流后完善了各局部程序。DSP程序相對(duì)難一些，在編寫(xiě)時(shí)需要從系統(tǒng)整體來(lái)考慮，不斷調(diào)整算法且保持思路清晰，熟悉各個(gè)子程序的功能。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)TMS320C54*系列DSP的硬件構(gòu)造有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，也學(xué)習(xí)到了實(shí)際的電子系統(tǒng)的完整的設(shè)計(jì)流程，熟悉了AD軟件和CCS軟件的使用方法，對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理有了