DSP课程设计--多波形信号发生器

1、dsp课程设计报告 多波形信号发生器 目 录一、实验目的3二、实验内容3三、实验原理31.产生连续的波形的方法31.1 查表法：31.2计算法：32. tlv320aic23b的内部结构及工作原理4四、程序设计5五、程序调试111、编译过程112、.cmd程序（5502.cmd）全文及其解释：113、程序运行结果（图形和数据显示）：13六、硬件输出演示：16七、实验感想与体会18八、参考文献18一、实验目的1.学习并掌握d/a转换器的初始化设置及其应用2.学习并掌握使用dsp产生正弦波的原理和算法，进而掌握任意信号波形(如三角波、锯齿波、矩形波等信号)产生的原理和算法。3.比较产生信号的两种主

2、要方法(查表法和计算法)的优缺点。4.熟练使用软件ccs3.3对程序的完整调试过程。二、实验内容使用dsp产生30016000hz的正弦、方波、锯齿波和三角波信号，输出信号的幅度从01vrms（有效值）。要求使用计算法，并且频率可变、幅度可变。 本实验要求用软件ccs3.3编程实现，并与硬件连接进行功能演示。三、实验原理1.产生连续的波形的方法1.1 查表法：把事先将需要输出的数据计算好，存储在dsp中，然后依次输出就可以了。查表法的优点是速度快，可以产生频率较高的波形，而且不占用dsp的计算时间；查表法的缺点在于需要占用dsp的内部的存储空间，尤其对采样频率比较大的输出波形，这样，需要占用的

3、内部的空间将更大，而dsp内部的存储空间毕竟有所限制。这使得查表法的应用场合十分有限。 1.2计算法：采用计算的方法依次计算数据而后输出，然后再计算而后输出。计算法的优缺点正好和查表法相反。即：其优点是不占用dsp的存储空间，其缺点是占用dsp的计算时间，使得执行程序的开销变大。本实验将用第二种方法即计算法产生一个正弦波信号，从da输出。由余弦信号的递推公式： 得知：如果需要产生连续的余弦信号，必须知道首先两个余弦值的大小，然后就可以利用上式计算出后面的数据，这就是下面编程依据的核心算法。 正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：,.如果要计算一个角度的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计

4、算。也可以用递推公式求正弦和余弦值：利用递推公式计算正弦和余弦值需已知cos(x)、sin(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x的值。用这种方法，求少数点可以，如产生连续正弦、余弦波，则累积误差太大，不可取。最终产生信号的频率为f0=fs/n，其中n为抽样点数。2. tlv320aic23b的内部结构及工作原理tlv320aic23b是ti公司生产的高性能语音codec芯片，16、20、24、32位串行a/d、d/a转换电路。采样速率：可通过dsp编程来设置，范围8khz96khz。 内含抗混叠滤波器和重构滤波器。/aic23波特率设置，clkin=clkout=mclk，采样率

5、32khz，时钟模式为普通模式， uint16 sample_rate_control2 = codec_src_rev, src_clkin(0)+src_clkout(0)+src_sr(6) +src_bosr(0)+src_usb(0) ; 在aic23中设置如下：/ aic23的波特率设置,采样率为32k,clkin=clkout=mclk/ 时钟模式设为普通模式,基过采样率为250fs/96k 7/48k 0/32k 6/8k 3uint16 sample_rate_control2 = codec_src_rev, src_clkin(0)+src_clkout(0)+src_s

6、r(6)+src_bosr(0)+src_usb(0);本报告中所有程序的采样频率波特率均为32000hz四、程序设计 我们的设计围绕要求展开，需要实现的基本功能为：1. 产生正弦、方波、三角波、锯齿波四种波形2. 波形幅度、频率可借助gel的slider调整通过对gel的学习，我们发现其slider也可以实现选择波形，于是整个演示过程就不需要切换程序了。主程序设计思路如下图：代码：#include <math.h>#include <stdio.h>#include <csl.h>#include <csl_chip.h>#include &l

7、t;csl_i2c.h>#include <csl_pll.h>#include <csl_mcbsp.h>#include <csl_emif.h>#include <csl_emifbhal.h>#include <stdio.h>/#include "e2prom_function.h"#include "codec.h" #define nx 360 /每周期抽取点数#pragma data_section(output1,"data_out1"); /存放si

8、n数据,浮点型float output1nx; #pragma data_section(output2,"data_out2"); /存放sin数据,浮点型float output2nx; #pragma data_section(output3,"data_out3"); /存放sin数据,浮点型float output3nx; #pragma data_section(output4,"data_out4"); /存放sin数据,浮点型float output4nx; #pragma data_section(output,&q

9、uot;data_out"); /存放sin数据，定点型int outputnx,gain=1,gainnew=0,frq=300,wave=1; #undef codec_addr#define codec_addr 0x1a / 定义mcbsp的句柄mcbsp_handle hmcbsp; /*-*/ function: main/*-*/ void main(void) uint16 i=0,k=0; float input0=0,x1; float a,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;/step为角度步长 step=360.0/nx; / nx为360度内取样点数

10、 /*新增函数段*/ for(i=0;i<=nx-1;i+) float angle,xx; angle=input0+step*i; x1=3.1415926*angle/180; xx=x1*x1; a=1-xx/16/17;b=1-xx/14/15*a;c=1-xx/12/13*b;d=1-xx/10/11*c;e=1-xx/8/9*d;f=1-xx/6/7*e;g=1-xx/4/5*f;h=1-xx/2/3*g;ii=x1*h; / g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/11*(1-xx/12/13*(1-xx

11、/14/15*(1-xx/16/17);/数学总公式 / fprintf(stdout,"compute%f",ii); fprintf(stdout,"n "); /输出计算的正弦波的数值,x2=e output1i= 32767*ii; /利用泰勒级数计算出正弦波的数值，存放到output1中 / outputi=gain*output1i/1024; / 正弦波 output20=0; for(i=0;i<=(nx-1)/2;i+)output2i+1=output2i+2;for(i=(nx+1)/2;i<=(nx-1);i+)out

12、put2i+1=output2i-2; / 三角波 for(i=0;i<=(nx-1)/2;i+)output3i=500;for(i=(nx+1)/2;i<=(nx-1);i+)output3i=0; / 方波output40=0; for(i=0;i<=(nx-1);i+)output4i+1=output4i+2;/ initialize csl library - this is required ! csl_init(); / the main frequency of system is 240mhz/ 该频率是为了设置iic模块的需要设置的,为了使用i2c_se

13、tup函数 pll_setfreq(1, 0xc, 0, 1, 3, 3, 0); /emif初始化 emif_config(); / open mcbsp port 1 and get a mcbsp type handlehmcbsp = mcbsp_open(mcbsp_port1,mcbsp_open_reset);/ config mcbspport 1 by use previously defined structuremcbsp_config(hmcbsp);/i2c初始化i2c_cofig(); /codec寄存器初始化inti_aic(); /*-*/ / receive

14、the adc output data of codec / then output the received data to dac of codec /*-*/while(1)if(wave=1) if(gain!=gainnew)for(i=0;i<nx;i+) outputi=gain*output1i/204800; gainnew=gain; else if(wave=2) if(gain!=gainnew)for(i=0;i<nx;i+) outputi=gain*output2i/1024; gainnew=gain; else if(wave=3) if(gain

15、!=gainnew)for(i=0;i<nx;i+) outputi=gain*output3i/1024; gainnew=gain; else(wave=4); if(gain!=gainnew)for(i=0;i<nx;i+) outputi=gain*output4i/1024; gainnew=gain; while(!mcbsp_xrdy(hmcbsp) ; mcbsp_write16(hmcbsp, outputk);while(!mcbsp_xrdy(hmcbsp) ;mcbsp_write16(hmcbsp, outputk); k=k+(frq/88.235);

16、 if (k>=nx) k=k%nx; gel文件如下：volume.gel/* * copyright 1998 by texas instruments incorporated. * all rights reserved. property of texas instruments incorporated. * restricted rights to use, duplicate or disclose this code are * granted through contract. */* = volume.gel =*/menuitem "applicatio

17、n control"slider gain(0,1000,1,1, gainparm) gain = gainparm;menuitem "application control"slider frq(300,16000,100,100, frqparm) frq = frqparm;menuitem "application control"slider wave(1,4,1,1, waveparm) wave = waveparm;五、程序调试1、编译过程 在编译程序之前，还要做一些准备工作，即这项工程的文件添加等。如library的库文件

18、就需要自己从ti（或ccs5000）文件夹中寻找添加：1、 csl5502x.lib是软件仿真所用的仿真器所必需的库文件；2、 rts55x.lib，这个库提供目标dsp运行时间支持(runtime-support)。 2、.cmd程序（5502.cmd）全文及其解释：2.1 .cmd文件类型及作用：.cmd是链接器命令文件，用于存储器配置。2.2 .cmd文件结构：.cmd由两条链接伪指令来描述：memory 和sections，其中：memory定义用户目标系统存储器的配置；sections控制段的构建和存储器的分配。 首先存储器空间是需要配置的，因为dsp不同的空间占用相同的地址，因此需

19、要人工分配。 2.3 5502.cmd全文及其解释如下：memory mmr : origin = 0000000h, length = 00000c0h spram : origin = 00000c0h, length = 0000040 vecs : origin = 0000100h, length = 0000100h daram0 : origin = 0000200h, length = 0007e00h daram1 : origin = 0008000h, length = 0008000h ce0 : origin = 0010000h, length = 03f0000h

20、 /* 对应zbtram空间 */ flash : origin = 0400000h, length = 0100000h/* flash 空间 */* flash : origin = 0410000h, length = 00f0000h*/ extend: origin = 0500000h, length = 0300000h/* 状态控制寄存器、uarta、uartb、usb、和扩展总线所对应的空间 */ sdram : origin = 0800000h, length = 03ffffch/* sdram 空间*/ ce3 : origin = 0c00000h, length

21、 = 03f8000h/* sdram 空间*/ pdrom : origin = 0ff8000h, length = 07f00h reset_vecs : origin = 0ffff00h, length = 000ffh /* reset vector */ sections .vectors : > vecs /* interrupt vector table */ .cinit : > daram1 /*把.cinit输出段分配到daram1中的*/ .text : > daram1 .audio_in_data1: > sdram .audio_in_d

22、ata2: > sdram .audio_in_data3: > sdram .audio_out_data1: > sdram .audio_out_data2: > sdram .audio_out_data3: > sdram data_out : > sdramdata_out1 : > sdram /*以上对应主程序部分*/ .stack : > daram0 .sysstack: > daram0 .sysmem : > daram0 .cio : > daram1 .data : > daram1 .bss

23、: > daram1 .const : > daram1 .csldata: > daram0 dmamem: > daram0 根据上面的具体文件作以下补充：msections是coff文件中最重要的概念，它至少包含以下三个段：.text 段：包含可执行代码；.data 段：包含初始化数据；.bss 段： 为未初始化变量保留存储空间。其他为自定义段（或汇编器生成段），如：.usect段，.sect段，.cinit段等。 m初始化代码段：包含数据或可执行代码，c/c+ compiler 产生下面的初始化段：4.cinit 段：包含初始化变量表和常数，c/c+ 的全局变量；4.const 段：包含由c/c+限定的字符串常数和数据；(假如 constant也不是定义为 volatile).4.text 段：包含所有的可执行代码，还有字符串汇编产生的常数。m.cmd文件的细节问题：未初始化段：存储器中的保留空间（通常是ram）。程序可以在运行时使用这个空间，建立和存储变量。汇编器compiler 建立如下未初始化段：4.bss段：为global and static variables保留空间。当使用-c 链接选项，程序启动时，c/c+ boot 程序将.cinit段的数据拷出，存到.bss段中。4.stack 段：为c/c+系统堆栈system stack分