实验4信号发生器实验sine

1、 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术1利用DSP实现模拟信号的数字处理框图 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术2信号输入输出电路图信号输入输出电路图信号源信号源to DSPto DSP McBSP1McBSP1from DSPfrom DSP McBSP1McBSP1输出输出AIC23AIC23 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术3信号输入输出电路图信号输入输出电路图信号输出端口信号输出端口AIC23AIC23AIC23AIC23输出输出 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术4实验实验4 4 信号发生器实验信号发生器实验一、

2、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理三、实验内容三、实验内容四、实验思考题四、实验思考题 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术5一、实验目的一、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要方法(查表法和计算法)的优缺点。 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术61.TLV320AIC23B的内部结构及工作原理 2. A/D、D/A转换器的初始化与编程3.产生连续的波形的方法二、实验原理二、实验原理 北京

3、交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术7 TLV320AIC23B是TI公司生产的高性能语音芯片，16、20、24、32位串行A/D、D/A转换电路。采样速率：可通过DSP对其寄存器编程来设置，范围8KHz96KHz。内含抗混叠滤波器和重构滤波器。在ADC之后有一个抽取滤波器：提高输入信号的信噪比(通带截频0.416fs或0.4535fs)。在DAC之前有一个插值滤波器：保证输出信号平滑(通带截频0.416fs或0.4535fs)。1.TLV320AIC23B的内部结构及工作原理详情见TLV320AIC23B datasheet.pdf 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应

4、用技术8TLV320AIC23B的内部结构McBSP1McBSP1 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术9TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)1.左侧line输入通道音量控制(地址:0000000)(1)左右通道音量同步设置(2)左通道音量增益设置/ AIC23左声道音量控制Uint16Left_Line_Input_Volume_Control2=Codec_LLIVC_LPS(1),/左右通道音量同步LLIVC_LIM(0)+LLIVC_LIV(23);/左通道音量0增益编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术102.右侧li

5、ne输入通道音量控制(地址:0000001)(1)右左通道音量同步设置(2)右通道音量增益设置/ AIC23右声道音量控制Uint16Right_Line_Input_Volume_Control2=Codec_RLIVC_RLS(1), /左右通道音量同步RLIVC_RIM(0)+RLIVC_RIV(23); /右通道音量0增益TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术113.耳机左声道音量控制(地址:0000010)(1)左右耳机声道音量同步设置(2)耳机左声道零交叉检测设置(3)耳机左声道检测使能耳机左声道

6、增益设置/ AIC23耳机左声道音量控制Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳机左声道零交叉检测使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳机左声道零交叉 /+检测使能耳机左声道增益6db; TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术124.耳机右声道音量控制(地址:0000011)(1)右左耳机声道音量同步设置(2)耳机右声道零交叉检测设置(3)耳机右声道检测使能耳机左声道增益设置/ AIC23耳机右声道音量控制

7、Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳机右声道零交叉检测使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳机右声道零交叉 /+检测使能耳机右声道增益6db; TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术135.模拟音频通道控制(地址:0000100)(1)DAC使能设置(2)ADC输入设置：0=line,1=microphone/AIC23模拟音频通道控制Uint16Analog_Aduio_Path_Control2=C

8、odec_AAPC_STA2(0),AAPC_STA10(0)+AAPC_STE(0)+AAPC_DAC(1)+AAPC_BYP(0)+AAPC_INSEL(0)+AAPC_MICM(0)+AAPC_MICB(0); /DAC使能，ADC输入为lineTLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术146.数字音频通道控制(地址:0000101)(1)噪声去加重使能设置(2)ADC高通滤波器使能设置：0=禁止,1=使能/AIC23数字音频通道控制Uint16Digital_Audio_Path_Control2=Cod

9、ec_DAPC_REV,DAPC_DACM(0)+DAPC_DEEMP(0)+DAPC_ADCHP(1) /ADC使能高通滤波器TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术157.采样率控制(地址:0001000)(1)CLKIN分频器设置：0=MCLK,1=MCLK/2(2)CLKOUT分频器设置：0=MCLK,1=MCLK/2(3)采样率选择(见下表)当SR3|SR2|SR1|SR0=(0110)b=6时，ADC采样率=32KHz(4)时钟模式选择：0=Normal,1=USBTLV320AIC23B的11个寄

10、存器(含编程) 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术167.采样率控制(地址:0001000)(续)/AIC23波特率设置，CLKIN=CLKOUT=MCLK，采样率32KHz，时钟模式为普通模式，Uint16Sample_Rate_Control2=Codec_SRC_REV,SRC_CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0);TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术178.数字音频接口格式设置(地址:0000111)(1)A

11、IC23主从模式设置(2)数据格式设置：11=DSP格式,10=I2S格式(3)数据长度：00=16bit,01=20bit,10=24bit,11=32bit /AIC23为主模式，数据长度16bit，数据为DSP模式Uint16Digital_Audio_Inteface_Format2=Codec_DAIF_REV,DAIF_MS(1)+DAIF_LRSWAP(0)+DAIF_LRP(1)+DAIF_IWL(0)+DAIF_FOR(3);(9、10、11寄存器略)TLV320AIC23B的11个寄存器(含编程)编程在AIC32.c中 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术1

12、8/*将数据DataTempLeft从McBSP1发送寄存器数据发送出去*/while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp) ;/如果无数据，等待MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);2.数据输出 对A/D、D/A转换器编程完成后，DSP将数据通过串行口MCBSP1发送出去。 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术19/*从McBSP1接收寄存器读入数据，存入DataTempLeft中 */while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp); /如果无数据，等待DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp);3.数据输入

13、对A/D、D/A转换器编程完成后，如果需要DSP通过MCBSP1接收寄存器读入数据，则可如下设置。 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术20 利用DSP和D/A转换器可以产生连续的正弦波信号，以及矩形波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。产生连续的波形的方法一般有两种： 查表法和计算法 3.产生连续的波形的方法 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术21 (1)产生波形方法：查表法 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。 优点：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。 缺点：需要占用DSP的内部的存储空间，尤其对采样

14、频率比较大的输出波形。这样，需要占用的内部的空间将更大，而DSP内部的存储空间有所限制，所以查表法的应用场合十分有限。 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术22 查表法(以正弦波为例) 设周期为1的正弦信号 ，对此信号一个周期采用256个点( )，作为原始数据，存入正弦波信号的表格中。如果利用DSP十六进制整型数表示，还需将原始数据(十进制小数格式)乘以32767，变成DSP是16位整型格式(Q15格式数据)。 t2cos2561 k2561,2562sinkkkf 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术23(2)(2)计算法计算法( (以正弦波为例) 采用计算的

15、方法依次计算数据而后输出，然后再计算而再输出。优缺点正好和查表法相反。优点：不占用DSP的存储空间缺点：占用DSP的计算时间，执行程序的开销变大。 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术24计算法计算法( (以正弦波为例) 如果要计算一个角度x的正弦和余弦值，可以使用泰勒级数进行近似计算。也可以使用递归的差分方程计算正弦和余弦值。 yn=2cos(a)*yn-1-yn-2其中： a=2f0/fS为角度的计算步长。f0是正弦信号的频率，fS是D/A转换速率。xsin!9!7! 5! 39753xxxxxxcos!8!6!4!218642xxxx 北京交通大学 国家工科电工电子教学基

16、地DSP应用技术25计算法计算法( (以正弦波为例)在产生周期性的正弦信号时，必须以一定的D/A转换速率fS将各个样点值送往D/A转换器。正弦信号每个周期的样点数N由正弦信号的频率f0及D/A转换速率fS决定： 0ffNS 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术26计算法计算法( (以正弦波为例)例如，当利用递归的差分方程产生正弦信号时，若设定D/A转换速率fS=16000Hz，则产生f0=1000Hz的正弦波信号时，存在，此时a=2f0/fS=2/N=2/16=0.3927首先在程序中计算出cos(a)及初始值y0和y1。cos(a)=0.9238795；y0=sin(0)=0

17、；y1=sin(a)=0.382683；n2以后的yn的值，通过递归计算得出。 161000160000ffNS 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术27利用利用TaylorTaylor级数计算正弦波部分参考程序级数计算正弦波部分参考程序 在在c主程序中添加主程序中添加:#defineNx360/每周期抽取点数#pragmaDATA_SECTION(output1,data_out1);floatoutput1Nx;/存放sin数据,浮点型#pragmaDATA_SECTION(output,data_out);intoutputNx;/存放sin数据，定点型在在cmd文件中添

18、加：文件中添加：data_out:SDRAMdata_out1:SDRAM 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术28Uint16i,j=0,k=0;floatinput0=0,x1,x2;floata,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for(i=0;i=Nx-1;i+)floatangle,xx;angle=input0+step*i;x1=3.1415926*angle/180;/角度转换为弧度xx=x1*x1;g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/1