电子信息系统综合实验

1、电子信息系统综合实验报告班级：021215 学号：02121419 姓名：一、实验目的本实验是对本科期间所学课程的综合应用，对FPGA设计流程MATLAB、DSP等工具进行充分的学习，通过实际实验操作，掌握FPGA、DPS电路板的使用，增强自我动手能力，以及团队协作能力。学习如何产生正弦信号、噪声信号、单频信号、线性调频信号等，并对其实现匹配滤波等操作。掌握MATLAB在其中的应用。要求学生理解脉冲压缩与匹配滤波的基本原理。是对所学知识的一次综合考核。二、实验内容 1. FPGA实验流水灯 用Quartus II 软件编写流水灯程序，学会使用VHDL/Verilog HDL语言，掌握

2、FPGA设计流程，完成流水灯设计。 2. MATLAB实验复杂噪声产生实验 用MATLAB软件分别产生高斯分布、均匀分布、指数分布、瑞利分布的热噪声。 3. FPGA实验噪声产生及正弦信号产生 用Quartus II软件自带元件库实现噪声和正弦信号产生。 4. MATLAB实验数字下变频及匹配滤波 学习FFT、滤波器设计、匹配滤波等数字信号处理流程和设计方法，利用MATLAB实现对模拟I、Q两回路回波信号的匹配滤波，并对实验结果进行分析。 5. DSP实验匹配滤波 本实验要求学生掌握脉冲压缩与匹配滤波的基本原理，理解雷达系统的距离分辨率、作用距离、平均功率、峰值功率、多普勒频率、信号

3、时宽带宽积等概念。学习FFT、滤波器设计、匹配滤波等数字信号处理流程和设计方法，利用DSP实现对模拟I、Q两路回波信号的匹配滤波，并对实验结果进行分析。 6 DSP实验中端闪灯 利用波形产生信号板，结合FPGA编程技术和程序编程器，编写测试ADSP21065L和FPGA之间硬件连接的应用程序，同时完成应用程序的加载和脱机操作，在信号指示灯HL2上产生可调周期的脉冲信号，点亮与熄灯指示灯HL2。 7. DSP实验单频信号产生 产生一重频周期为1ms，频率为10MHz，脉冲宽度为5us的单频正弦脉冲信号，并掌握利用AD9854实现单频正弦脉冲的产生；掌握AD9854模式控制字和频率控制字的设计方法

4、；利用FPGA控制电路，在DSP的IRQ2终端输入引脚上产生1ms的周期中断信号。 8. DSP实验二相编码信号产生 本实验要求学生掌握用AD9854模式控制字、频率控制字和相位寄存器的设置方法，利用信号产生板产生一个由13位巴克码调制的二相脉冲信号，脉冲信号的重频周期为1ms，频率为10MHZ，码片宽度1us，脉冲信号的宽度为13us，并用示波器对波形进行观察分析。 9. DSP实验线性调频信号产生 学会利用DPS软件产生线性调频信号，掌握线性调频原理。 10. FPGA实验数字下变频实验 本实验要求学生掌握脉冲压缩与匹配滤波的基本原理，理解雷达系统的距离分辨率、作用距离、平均功率、峰值功率

5、、多普勒频率、信号时宽带宽积等概念。学习FFT、滤波器设计、匹配滤波等数字信号处理流程和设计方法，利用FPGA实现对模拟I、Q两路回波信号的匹配滤波，并对实验结果进行分析。 11. DSP实验链路口测试实验 在DSP1的数据存储区放置一些数，通过链路口将其传送到DSP2。三、实验步骤 1. FPGA实验流水灯 新建工厂文件：分配引脚：根据相关原理图，对管脚进行分配，详细分配如下表所示：属性连接到FPGA上的管脚实际电路led3OutputPIN_126连接到HL5led2OutputPIN_127连接到HL4led1OutputPIN_128连接到HL3led0OutputPIN_129连接到

6、HL2rst_nInput接高电平sw1InputPIN_47连接到拨码开关sys_clkInputPIN_16接40M时钟按照如上所示的连接：编译程序，连接下载器到电路板，将程序烧写进FPGA中。 2. MATLAB实验复杂噪声产生实验1.服从高斯（Guass）分布的热噪声（随机序列）Matlab7.0本身自带了标准高斯分布的内部函数randn，调用格式如下:Y = randn(n)Y = randn(m,n)Y = randn(m n)Y = randn(size(A)s = randn('state')randn函数产生的随机序列服从均值为m=0，方差21的高斯分布。Y

7、= randn(n)产生的是一个n×n的随机序列矩阵，而Y = randn(m,n) 和Y = randn(m n)产生的m×n的随机序列矩阵，Y = randn(size(A)产生的是大小与矩阵A同样大小的随机序列矩阵。s = randn('state') 返回的是一个具有两个元素的向量，该向量显示的是当前正态随机数产生器的状态。randn('state',s) 指令可以将产生器的状态设置到s，而randn('state',0) 则可以将正态随机数产生器的状态恢复到初始状态。2. 服从均匀分布的热噪声（随机序列）可以先产生一

8、个服从（0-1）单位均匀分布的信号，然后再将其经过上式的变换，就可以得到一个服从（a-b）均匀分布的信号了。同样Matlab本身也自带了（0-1）单位均匀分布的内部函数rand，格式如下:Y = rand(n)Y = rand(m,n)Y = rand(m n)Y = rand(size(A)s = rand('state')rand函数产生的随机序列服从（0-1）单位均匀分布。Y = rand(n)产生的是一个n×n的随机序列矩阵，而Y = rand(m,n) 和Y = rand(m n)产生的m×n的随机序列矩阵，Y = rand(size(A)产生的是

9、大小与矩阵A同样大小的随机序列矩阵。s = rand('state') 返回的是一个具有两个元素的向量，该向量显示的是当前（0-1）单位均匀随机数产生器的状态。rand('state',s) 指令可以将产生器的状态设置到s，而rand('state',0) 则可以将（0-1）单位均匀分布随机数产生器的状态恢复到初始状态。可以写出服从（a-b）均匀分布的随机序列的产生程序，如下：a=2;%（a-b）均匀分布下限b=3;%（a-b）均匀分布上限fs=1e7;%采样率，单位：Hzt=1e-3;%随机序列长度，单位：sn=t*fs;rand('s

10、tate',0); %把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand(1,n); %产生（0-1）单位均匀信号x=(b-a)*u+a; %广义均匀分布与单位均匀分布之间的关系subplot(2,1,1),plot(x),title('均匀分布信号'); %输出信号图subplot(2,1,2),hist(x,a:0.02:b),title('均匀分布信号直方图'); %输出信号的直方图3. 服从指数分布的热噪声（随机序列）先产生一个服从（0-1）单位分布的信号，然后再将其经过指数变换，就可以得到一个服从参数为的指数分布的信号了。 4. 服从瑞利（Rayle

11、igh）分布的热噪声（随机序列）先产生一个服从（0-1）分布的信号，然后再经过变换，可以得到一个服从瑞利（Rayleigh）分布的信号了。产生瑞利分布的热噪声实现程序如下sigma=2;%瑞利分布参数sigma;t=1e-3;%杂波时间长度fs=1e7;%采样率t1=0:1/fs:t-1/fs;n=length(t1);rand('state',0); %把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand(1,n); x=sqrt(2*log2(1./u)*sigma; %产生瑞利分布信号1 subplot(2,1,1),plot(x),title('瑞利分布噪声')

12、,xlabel('t(单位：s)');%输出信号图subplot(2,1,2),hist(x,0:0.1:10),title('瑞利分布信号直方图'); %输出信号的直方图 3. FPGA实验噪声产生及正弦信号产生管脚在FPGA上的分配FPGA上的连接管脚说明clkPIN_1640M2系统时钟40Mda_clkPIN_79DACLKDA的工作时钟一般为60Mout0PIN_69DATA0需DA转换的10位数字信号的第0位out1PIN_70DATA1需DA转换的10位数字信号的第1位out2PIN_71DATA2需DA转换的10位数字信号的第2位out3PIN_

13、72DATA3需DA转换的10位数字信号的第3位out4PIN_73DATA4需DA转换的10位数字信号的第4位out5PIN_74DATA5需DA转换的10位数字信号的第5位out6PIN_75DATA6需DA转换的10位数字信号的第6位out7PIN_76DATA7需DA转换的10位数字信号的第7位out8PIN_77DATA8需DA转换的10位数字信号的第8位out9PIN_78DATA9需DA转换的10位数字信号的第9位计数器模块： Rom模块：选中信号q，右击鼠标，弹出下拉列表Display Format->Analog Waveform选中后，弹出对话框：将其值改为5后即可得

14、到下图 4. MATLAB实验数字下变频及匹配滤波1. 用波形产生板产生一个重频周期为1ms，中心频率为10M，带宽为200k2M，时宽为60us的线性调频脉冲信号；2.用MATLAB语言产生高斯白噪声信号；3.利用信号处理板对波形产生板产生的信号进行实时采集，并与前面产生的噪声数据进行叠加后，用数字信号处理算法进行处理，并将处理结果实时输出到D/A，在示波器上查看处理结果；4.调解波形产生电路板所产生信号的幅度，连续运行，利用示波器查看不同输入信噪比情况下系统的输出用MATLAB中产生适当的的线性调频信号，并对其进行数字正交解调，得到I，Q两路数据，同时生成匹配滤波器系数、FFT和IFFT蝶

15、形运算系数，并将这些数据和系数保存为dat数据文件。在DSP程序中加载I，Q两路数据，并对其进行匹配滤波，利用集成开发环境提供的画图功能观察匹配滤波的结果。具体实验步骤如下：(1) 用MATLAB产生中心频率为10MHz，带宽为200KHz，脉冲宽度为60us的线性调频信号，对其进行正交解调，采样频率为8MHz，得到I，Q两路数据，并将数据保存为idata.dat和qdata.dat；(2) 利用MATLAB生成FFT和IFFT的蝶形运算系数，分别保存为twid1k.dat和itwid1k.dat；(3) 由I，Q两路数据生成复信号，在MATLAB中对其进行Fourier变换，再进行共轭和数据

16、反转，得到匹配滤波器系数并保存为LFM_para.dat；(4) 按照图5.22所示匹配滤波器实现方案，在MATLAB中对上述信号进行匹配滤波，并对结果进行分析； 5. DSP实验匹配滤波 本实验要求学生掌握脉冲压缩与匹配滤波的基本原理，理解雷达系统的距离分辨率、作用距离、平均功率、峰值功率、多普勒频率、信号时宽带宽积等概念。学习FFT、滤波器设计、匹配滤波等数字信号处理流程和设计方法，利用DSP实现对模拟I、Q两路回波信号的匹配滤波，并对实验结果进行分析。具体目标：(1) 结合实验，对雷达回波的匹配滤波算法原理有进一步的了解和认识；(2) 掌握数字滤波器、FFT、相关处理、匹配滤波等数字信号

17、处理的DSP实现方法。特别是通过实验，掌握FFT算法是如何实时快速，加强对蝶形结构的理解。并利用DSP平台，用ADSP-TS101汇编语言实现这些处理算法；(3) 通过实验，进一步加强对这些常用的数字信号处理算法的理解和认识，并与数字信号处理理论课程的讲解进行对比，从感性上进一步熟悉这些算法的本质和对不同信号的处理结果；(4) 通过实验，进一步熟悉DSP(TS101)的DMA数据传输和链路口通信方式，并能有效的对其外部接口进行控制设计；(5) 进一步熟悉TS101的指令系统，能对处理算法进行修改。匹配滤波器是指滤波器的性能与信号的频率特性相一致，使滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值

18、最大。即当信号与噪声同时进入滤波器时，它使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。假设雷达发射信号（基带信号）为，其频谱为，那么匹配滤波器的频率响应和冲激响应分别可表示为：可见，匹配滤波器只与发射信号本身有关，可以最大程度地提高信噪比。匹配滤波的实现方案如图5.23所示。输入信号为模拟I,Q两路复信号，对其进行FFT，得到频率复信号，再与匹配滤波器系统相乘，最后进行IFFT，得到匹配滤波结果。图5.23 匹配滤波的实现方案用MATLAB中产生适当的的线性调频信号，并对其进行数字正交解调，得到I，Q两路数据，同时生成匹配滤波器系数、FFT和IFFT蝶形运算系数，并将这些数据和系数保存为

19、dat数据文件。在DSP程序中加载I，Q两路数据，并对其进行匹配滤波，利用集成开发环境提供的画图功能观察匹配滤波的结果。具体实验步骤如下：(1) 用MATLAB产生中心频率为10MHz，带宽为200KHz，脉冲宽度为60us的线性调频信号，对其进行正交解调，采样频率为8MHz，得到I，Q两路数据，并将数据保存为idata.dat和qdata.dat；(2) 利用MATLAB生成FFT和IFFT的蝶形运算系数，分别保存为twid1k.dat和itwid1k.dat；(3) 由I，Q两路数据生成复信号，在MATLAB中对其进行Fourier变换，再进行共轭和数据反转，得到匹配滤波器系数并保存为LF

20、M_para.dat；(4) 按照图5.22所示匹配滤波器实现方案，在MATLAB中对上述信号进行匹配滤波，并对结果进行分析；(5) 编写FPGA程序，配置DSP工作所需的信号，参考5.3节图5.18；(6) 在Visual DSP+中，新建工程TSdsp1，选择session：ADSP-TS101 TigherSharc Cycle accurate Simulator platform，编写DSP1程序：开辟存储区加载滤波器系数和蝶形系数（例如加载蝶形系数.var twidik1024=”twid1k.dat”），注意各子程序的入口及出口寄存器。主程序的流程为：先把I，Q两路信号组成一个复

21、信号，进行FFT变换，然后与匹配滤波系数相乘，然后进行IFFT变换，最后对匹配滤波结果求模。(7) 编译工程文件，在idle处设置断点，运行至断点处，观察匹配滤波的结果。在Visual DSP+中，新建工程TSdsp1，编写DSP程序，并将上述五个dat数据文件保存在工程TSdsp1的根目录下。 6. DSP实验中端闪灯利用波形产生信号板，结合FPGA编程技术和程序编程器，编写测试ADSP21065L和FPGA之间硬件连接的应用程序，同时完成应用程序的加载和脱机操作，在信号指示灯“HL2”上产生可调周期的脉冲信号，“点亮”与“熄灭”指示灯HL2。实验步骤：1熟悉电路图，清楚波形产生电路板ADS

22、P21065L与可编程FPGA器件之间的连接关系。2编写FPGA程序（内部已编好）。在FPGA内部将ADSP21065L的标志引脚FLAG11（引脚号26）设置为输出，作为FPGA的输入信号，在FPGA内部编程将该信号直接输出在发FPGA的37引脚号上，设置37引脚为输出信号，驱动板上的HL2 LED指示灯；3启动VisualDsp+4.5,选择project工程选项菜单，创建一个名称为Test.dpj的工程文件，选择处理器的型号为ADSP-21065L；4新建一个源文件，将程序复制进去，然后保存，文件的后缀名为.asm。5添加刚刚保存的源文件。点击Add File(s) to Folder.

23、,将.asm文件添加进去。6产生链接文件。之后会出现下面的窗口：7点击编译按钮进行编译。发现编译失败，通过修改程序使得最后编译成功。8编译成功后，进行编程器设置。点击session里的new session，出来下图的窗口：Processor类型为SHARC，处理器为ADSP-21065L。然后next选择Emulator硬件仿真，next，下面要特别注意：如果你的编程器接口是usb类型的请选择HPUSB-ICE如果你的编程器接口是pci类型的请选择HPPCI-ICE选完后完成。此时Select Session会出现ADSP-21065L via HPUSB-ICE的选择项。9将编程器与板子连

24、接，进行加电。给板子加电，打开电源。然后将编程器选通，如果编程器是usb的，则选择Session-Select Session- ADSP-21065L via HPUSB-ICE的选择项。然后进行编译，编译完成后运行，会发现HL2灯的闪动。10实验完成后，应该先将仿真模式切换成软件仿真，如图，然后再将编程器的接口拔出板子。 7. DSP实验单频信号产生实验要求：1 产生一重频周期为1ms，频率为10MHz，脉冲宽度为5us的单频正弦脉冲信号，并掌握利用AD9854实现单频正弦脉冲的产生；2 掌握AD9854模式控制字和频率控制字的设置方法；3 利用FPGA控制电路，在DSP的IRQ2中断输入

25、引脚上产生1ms的周期中断信号；实验步骤：1步骤如第一个实验（指示灯的产生），编译成功后。运行！利用示波器测量波形发生板右上角的R19测试点，可以观测所产生的波形，如图9.3所示。说明：利用DSP程序设置AD9854的模式控制字和频率字，此处的模式选择为单频模式（000），模式字保存在寄存器r0中，所占用的外部地址为0x100001f。频率字的计算方法为：频率字希望输出频率 × 248/系统时钟，得到12位十六进制的频率字码，分别保存到寄存器r1r6中，分别输出到AD9854寄存器地址0x1000004，0x1000005，0x1000006，0x1000007，0x1000008，

26、0x1000009中。本系统的系统时钟为200MHz。 8. DSP实验二相编码信号产生本实验要求学生掌握用AD9854模式控制字、频率控制字和相位寄存器的设置方法，利用信号产生板产生一个由13位巴克码调制的二相脉冲信号，脉冲信号的重频周期为1ms，频率为10MHZ，码片宽度1us，脉冲信号的宽度为13us，并用示波器对波形进行观察分析。实验中需要编程设置AD9854的模式字、频率字、相位调节字等。(1) 用FPGA产生周期为1ms的信号，控制输出信号的脉冲重复周期；(2) 用FPGA产生ADSP和AD9854的复位信号，以及其他时钟和控制信号；(3) 利用DSP程序设置AD9854的模式控制

27、字和频率字，此处的模式选择二相编码模式，模式值为0x08，所占用的外部地址为0x100001F；频率字设置方法为：频率字（FTW）希望输出频率 × 248/系统时钟，得到12位十六进制的频率字码，分6段分别设置到AD9854寄存器偏移地址0x0000004，0x0000005，0x0000006，0x0000007，0x0000008，0x0000009中。需要注意的是，这里的频率指的是线性调频信号的起始频率。AD9854系统时钟设为200M。(4) 设置相位调节字：相位调节字1为0°，相位调节字2为180°，地址分别为0x0000000和0x0000002。(5

28、) 程序编译成功后，点击运行，利用示波器观测所产生的波形。 9. DSP实验线性调频信号产生本实验的解决思路如下：(1) 用FPGA产生周期为1ms的周期信号，输出到FPGA的11引脚上，作为ADSP的外部中断2中断信号，控制脉冲重复周期；(2) 设计FPGA程序，产生ADSP和AD9854的复位信号，以及其他信号产生板所需的时钟和控制信号；注意：信号处理板上电后，由EPC2LC20加载烧写在其中的FPGA程序，产生需要的各种时序和控制信号。(3) 利用DSP程序设置AD9854的模式控制字和频率字，此处的模式选择线性调频脉冲模式（011），模式值为0x06，所占用的外部地址为0x100001

29、F；频率字设置方法为：频率字（FTW）希望输出频率 × 248/系统时钟，得到12位十六进制的频率字码，分6段分别设置到AD9854寄存器偏移地址0x0000004，0x0000005，0x0000006，0x0000007，0x0000008，0x0000009中。需要注意的是，这里的频率指的是线性调频信号的起始频率。AD9854系统时钟设为200M，对输入40M信号进行5倍增频。(4) 设置频率频率增量字（DFW），其计算方法为：频率字（FTW） 希望输出频率 × 248/系统时钟，需要注意此处希望增长的频率不是一般理解的（11MHz-9MHz），而是通过公式：（11M

30、Hz-9MHz）/脉冲宽度 = 希望的增长频率/（步长*时钟周期），此处步长的值为40。占用AD9854的寄存器地址偏移量为0x0000010，0x0000011，0x0000012，0x0000013，0x0000014，0x0000015。其中0x0000010为频率增量字的高位地址；(5) 程序编译成功后，点击运行，利用示波器观测所产生的波形。对于AD9854产生线性调频信号的ADSP程序设计，AD21065L的寄存器、中断、初始化等设置，以及AD9854初始化等均与单频信号产生均与单频信号产生相同，这里仅给出AD9854产生线性调频脉冲信号的频率字、频率增量等、脉冲宽度等参数设计程序。

31、 10. FPGA实验数字下变频实验实验中，在模拟中频信号输入的基础上，需要分别设计实现FPGA和DSP两种数字正交解调方法。实验步骤如下：(1) 利用MATLAB仿真产生10MHz中频信号，信号调制方式采用调幅或线性调频，通过RAM输入到FPGA内存中。(2) 设计FPGA程序模块，配置模拟数据读取时钟，即信号采样速率；(3) 设计FGPA程序模块，为EP1C3T144配置工作时钟，实现基于4阶Bessel插值的正交解调算法，将结果通过D/A输出，由示波器观察结果；(4) 设计FPGA程序，为DSP101配置工作时钟、复位、读写信号等，将需要处理信号据通过RAM发送到DSP101；数字正交解

32、调实现电路组成框图（虚线部分）首先，设计FPGA程序模块，产生处理系统所需各种时钟信号。输入时钟为40MHz，需要产生100MHz（D/A时钟）、8MHz（A/D采样时钟）、2MHz和4MHz时钟信号。时钟模块的原理图如图5.15所示。图5.15 时钟模块设计原理图模拟数据输入模块接着，按照图所示的数字正交解调实现流程，设计FPGA程序模块。该模块包括符号修正、正交两路分离、时间对齐、Bessel插值等功能。正交解调模块结果锁存及输出模块最后，对上述工程进行编译，编译通过后进行功能仿真与时序仿真，观察波形输出是否正确。仿真正确后将程序下载到FPGA中进行测试，用示波器观察AD9750输出点的波

33、形。需要注意的是，在QUARTUS II 9.0中进行程序设计时，需要将上述多个模块放在一个工程下，并注意在器件与管脚选项中，设置Configuration scheme为Passive Serial方式。 11. DSP实验链路口测试实验1 了解数字信号处理电路的链路口连接，链路口2->链路口0，链路口1->链路口3。2 根据参考程序编写DSP1程序，即发送程序；根据参考程序编写DSP2程序，即接收程序，在session：ADSP-TS101 TigherSharc Cycle accurate Simulator platform下编译通过。3. 选择session：TS101

34、 Emulator，即选择硬件仿真平台。加载link_tran.dpj到DSP1中，加载link_rec.dpj到DSP2中，在两程序的idle处分别设置断点，然后同时运行两程序至断点，观察DSP2中数据接收区的结果。四、程序设计1. FPGA实验流水灯module liushuideng(sw1,sys_clk,rst_n,led); /接口定义input sys_clk,rst_n；/系统时钟50MHz，复位输入input sw1; /拨码开关用来控制流水灯的方向；output 3:0 led; /输出：4个led产生流水现象，轮流点亮reg 25:0 count; /系统时钟频率过高，需

35、要产生延时，使led保持状态一段时间reg 3:0 led; /led低电平点亮reg 2:0 flag; /状态转换的入口，发生变化的时候，点亮另外一个ledalways (posedge sys_clk)beginif(!rst_n) /复位，给寄存器赋初值beginflag <= 3'b0;count <= 26'b0;endif( count = 26'd67108800)begin count <= 26'd0; if(flag = 3'b011)flag <= 3'b000;else flag <= fl

36、ag+3'b001; endelsecount <= count + 26'd1; /当count没计数到指定值是，count执行加一操作endalways (posedge sys_clk)if(sw1=1'b1)begincase(flag) /由于flag会不断变化，并且flag在从一个值变成另一个值的时候，会保持一段很长的时间，我们利用它来产生流水灯现象3'b000: led <= 4'b0111; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b001: led <= 4'b1011; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b

37、010: led <= 4'b1101; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b011: led <= 4'b1110; /点亮第一个灯 低电平点亮default:led <= 4'b1111; /一般要设置一个缺省状态，三个led全部灭endcaseendelsebegincase(flag) /由于flag会不断变化，并且flag在从一个值变成另一个值的时候，会保持一段很长的时间，我们利用它来产生流水灯现象3'b000: led <= 4'b1110; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b001: led <= 4

38、'b1101; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b010: led <= 4'b1011; /点亮第一个灯 低电平点亮3'b011: led <= 4'b0111; /点亮第一个灯 低电平点亮default:led <= 4'b1111; /一般要设置一个缺省状态，三个led全部灭endcaseendendmodule2. MATLAB实验复杂噪声产生实验服从（a-b）均匀分布的随机序列的产生程序，如下：a=2;%（a-b）均匀分布下限b=3;%（a-b）均匀分布上限fs=1e7;%采样率，单位：Hzt=1e-3;%随机序列长度，

39、单位：sn=t*fs;rand('state',0); %把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand(1,n); %产生（0-1）单位均匀信号x=(b-a)*u+a; %广义均匀分布与单位均匀分布之间的关系subplot(2,1,1),plot(x),title('均匀分布信号'); %输出信号图subplot(2,1,2),hist(x,a:0.02:b),title('均匀分布信号直方图'); %输出信号的直方图服从参数为的指数分布的信号了。实现程序如下：lambda=2.5;%指数分布参数fs=1e7;%采样频率t=1e-3;%时间长度n

40、=t*fs;rand('state',0); %把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand(1,n) %产生单位均匀信号x=log2(1-u)/(-lambda); %指数分布与单位均匀分布之间的关系subplot(2,1,1),plot(0:1/fs:t-1/fs,x),xlabel('t(s)'), ylabel('x(V)')title('指数分布信号');subplot(2,1,2),hist(x,0:0.05:4),title('指数分布信号直方图');产生瑞利分布的热噪声实现程序如下sigma=2;%

41、瑞利分布参数sigma;t=1e-3;%杂波时间长度fs=1e7;%采样率t1=0:1/fs:t-1/fs;n=length(t1);rand('state',0); %把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand(1,n); x=sqrt(2*log2(1./u)*sigma; %产生瑞利分布信号1 subplot(2,1,1),plot(x),title('瑞利分布噪声'),xlabel('t(单位：s)');%输出信号图subplot(2,1,2),hist(x,0:0.1:10),title('瑞利分布信号直方图'); %

42、输出信号的直方图3. FPGA实验噪声产生及正弦信号产生根据3.3的实施步骤，利用quartus ii软件自带元件库完成整个结构构成，不需要自己编写代码。4. MATLAB实验数字下变频及匹配滤波利用MATLAB实现对中频信号的正交解调和匹配滤波器，参考程序如下：clear all;close all;fs=8000000;t0=0.00006;t2=0:1/fs:t0-1/fs;f0=9900000;f1=200000;k=3300000000;N=1024; x1=cos(2*pi*(f0*t2+k*t2.2);x=x1 zeros(1,N-length(t2);figure(1); pl

43、ot(x);for i=1:length(x)/2 y1(i)=x(2*i-1)*(-1)(i); y2(i)=x(2*i)*(-1)(i);endfor k=3:i-4 z1(k)=9*(y1(k-1)+y1(k+1)/16-(y1(k-2)+y1(k+2)/16; z2(k)=9*(y2(k-1)+y2(k+1)/16-(y2(k-2)+y2(k+2)/16;endfigure(2)x1=1:length(y1);y=1:length(z1);subplot(2,1,1),plot(x1,y1,'r-',x1,y2,'b-');subplot(2,1,2),

44、plot(y,z1,'r-',y,z2,'b-');save idata.dat z1 -ascii;save qdata.dat z2 -ascii;j=sqrt(-1);z=z1+j*z2;fz=fft(z,N);figure(3); plot(real(fz)m=z(1:480); %z为IQ两路信号组成的复信号，48060us ×8Mh=fliplr(conj(m);H=fft(h,N);fid=fopen('LFM_para.dat','wt');for k=1:N fprintf(fid,'%en%e

45、n',real(H(k),imag(H(k);endfclose(fid);a=H.*fz;figure(4); plot(real(a);b=ifft(a,N);figure(5); plot(abs(b);上述MATLAB程序同时也生成了后续DSP实验需要正交两路数据idata.dat和qdata.dat，以及匹配滤波器系数LFM_para.dat。还需要生成蝶形运算系数twid1k.dat和itwid1k.dat，参考程序如下：clear all;close all;N=1024; /FFT点数for k=1:N twid(k)=complex(cos(2*pi*(k-1)/N)

46、, -sin(2*pi*(k-1)/N); end; fin = fopen('twid1k.dat', 'wt'); fh=fopen('itwid1k.dat','wt'); for k=1:N/2 fprintf(fin, '%en%en', real(twid(k), imag(twid(k); fprintf(fh, '%en%en', real(twid(k), -imag(twid(k); end; fclose(fin);fclose(fh);5. DSP实验匹配滤波DSP参考程序如

47、下：#include "MYts101def.h"#define BUFFER_N 1024/INPUT BUFFER#defineFFT_N 1024#define L 72 / number of fir filter coefficients/*-M1 data-*/.section data1;.align 4;.var buf_in1BUFFER_N="idata.dat"/I,Q data input buffer.var buf_in2BUFFER_N="qdata.dat".align 4;.var para2*BUF

48、FER_N="LFM_para.dat".align 4;.var twid1kBUFFER_N="twid1k.dat".align 4;.var itwid1kBUFFER_N="itwid1k.dat"/-M2 data-/.section data2;.align 4;.var fft_data2*BUFFER_N;.align 4;.var fft_result2*BUFFER_N;/fft result buffer.align 4;.var para_mult_result2*BUFFER_N;/parament mul

49、iply result.align 4;.var ifft_result2*BUFFER_N;.align 4;.var TR_data2*BUFFER_N;.align 4;.var qiumo_resultBUFFER_N;.align 4;.var reg_stack; /function stack/-M0 program-/.section program;start:IMASKH=0X80000000;IMASKL=0;xr0 = 0x21861;syscon = xr0;J30 = RESERVED_INTERPUT;ivsw = J30; ivhw = J30; ivtimer

50、1hp = J30; ivtimer0hp = J30; ivbuslk = J30; virpt = J30; ivirq3 = J30; ivirq2 = J30; ivirq1 = J30; ivirq0 = J30; ivdma13 = J30;ivdma12 = J30;ivdma11 = J30; ivdma10 = J30; ivdma9 = J30; ivdma8 = J30; ivdma7 = J30; ivdma6 = J30; ivdma5 = J30; ivdma4 = J30; ivdma3 = J30; ivdma2 = J30; ivdma1 = J30; ivd

51、ma0 = J30; ivlink3 = J30;ivlink2 = J30;ivlink1 = J30;ivlink0 = J30; ivtimer1lp = J30; ivtimer0lp = J30; /-INITIATE Ureg-/J0 = 0;J1 = 0;J2 = 0;J3 = 0;J4 = 0;J5 = 0;J6 = 0;J7 = 0;J8 = 0;J9 = 0;J10= 0;J11= 0;J12 = 0;J13 = 0;J14 = 0;J15 = 0;J16 = 0;J17 = 0;J18 = 0;J19 = 0;J20 = 0;J21 = 0;J22 = 0;J23 = 0

52、;J24 = 0;J25 = 0;J26 = 0;J27 = 0;J28 = 0;J29 = 0;K0 = 0;K1 = 0;K2 = 0;K3 = 0;K4 = 0;K5 = 0;K6 = 0;K7 = 0;K8 = 0;K9 = 0;K10 = 0;K11 = 0;K12 = 0;K13 = 0;K14 = 0;K15 = 0;K16 = 0;K17 = 0;K18 = 0;K19 = 0;K20 = 0;K21 = 0;K22 = 0;K23 = 0;K24 = 0;K25 = 0;K26 = 0;K27 = 0;K28 = 0;K29 = 0;JB0 = 0; JB1 = 0; JB2 = 0; JB3 = 0;JL0 = 0; JL1 = 0; JL2 = 0; JL3 = 0; KB0 = 0; KB1 = 0; KB2 = 0; KB3 = 0;KL0 = 0; KL1 = 0; KL2 = 0; KL2 = 0;XR0 = 0;XR1 = 0;XR2 = 0;XR3 = 0;XR4 = 0;XR5 = 0;XR6 = 0;XR7 = 0;XR8 = 0;XR9 = 0;XR10 = 0;XR11 = 0;XR12 = 0;XR13 = 0;XR14 = 0;XR15 = 0;XR16 = 0;XR17