郭万有DSP实验4

1、实验四：DSP应用举例实验目的：本实验利用TS201评估板的硬件资源，完成数字信号处理中常用的典型算法的实验，包括采样，滤波，和频谱分析等过程，旨在通过本实验加深对数字信号处理的方法的理解，并掌握调试的一般方法。实验任务：u 实验1：信号自相关的计算u 实验2：FFT频谱分析u 实验3：数据采集与FIR滤波处理实验内容：l 实验1信号自相关的计算l 实验步骤:0)将"接收文件柜”下的”实验工程文件夹”下的test4_1, test4_2, test4_3复制到”D:DSP_XX4”路径下；1)打开VisualDSP+，打开test4_1工程文件，路径为”D:DSP_XX4”；2)为该

2、工程新建或选择一个相应的调试会话Session (评估测试模式下的调试会话);3)检查EZ-KIT板各SW设置是否正确；4)用USB将PC与EZ-KIT板连接；5)连接信号发生器的信号输出线；6)连接EZ-KIT板电源线，LED1（POWER）点亮、LED8（RESET）点亮，EZ-KIT板开始自动复位，复位完成后LED8熄灭，LED3点亮（USB MONITOR，注意此LED实际位置在USB上方），则表示EZ-KIT板与PC已经正常连接。7)编译工程，没有错误后运行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能观察采样数据（inbuf）和相关结果(outbuf)，观测长度与变量长度一致设为10

3、24（count值）其他设置项请参照实验一文档。8)打开信号发生器，并调节使其输出幅度为1V，频率为1kHZ。分别产生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能进行观察和记录。l 实验要求:1)利用plot功能，在程序中各子程序设置断点，理解整个程序的流程。运行观察各种波形的采样数据、输出数据的的波形。2)记录正弦波和方波的采样数据和自相关结果数据，描绘其波形。并利用数字信号处理课程所学知识分析结果。l 实验结果:1) 三种波形的输入输出：a.正弦波的输入输出：b.方波的输入输出：c.三角波的输入输出：l 实验结果分析:由实验结果图a可以看出，正弦波的自相关函数是一个余弦波

4、；由实验结果图b可以看出，方波的自相关是一个三角波；由实验结果图c可以看出，三角波的自相关是一个正弦波；l 实验2 FFT频谱分析l 实验原理:实验程序简介：）程序结构：程序包括主函数mainA.c()、mainB.c()、inita( )、Init_audio()、InitCoeffs()和audio_int( )、fft32.asm等5个模块，以及常数和宏定义、全局变量定义部分。由于实验板上有主从两块DSP，根据出厂设置DSPA为主DSP，DSPB为从DSP，所以本实验板一般都采用了DSPA来处理数据，当然用户也可以自己设置主从DSP。其中mainA.c()函数完成程序的控制和调用自编的F

5、FT函数完成数据处理，fft32.asm是用户根据自己要求编写的FFT函数， inita( )完成TS201系统寄存器等的初始化和设置中断使能以及传输模块TCB的设置、DMA的使能启动等待DMA中断的到来，audio_int( )执行中断主要来完成数据采集。）程序工作流程：mainA.c()先调用，接着调用inita( )完成TS201系统寄存器等的初始化和设置中断使能以及传输模块TCB的设置、DMA的使能启动等待DMA中断的到来，再调用audio_int( )执行中断以完成数据采集，在中断服务程序中，调用子函完成对信号的采集、FFT变换和输出，运行模式是：采样>FIR运算>输出&

6、gt;采样>的无限循环,直到被用户干预停止。）数据采集和处理模式的切换：程序设置了全局整形变量FFTBufferState标志当前工作状态。若FFTBufferState=NOTREADY时，工作在数据采集模式，此模式下中断程序每触发一次，程序从外部送一个数据到TS201内部缓冲区InBufferLeft和InBufferRight,当采集到256个数据后，程序会自动设置FFTBufferState=READY，即进入数据处理阶段。数据处理结束后，重新进入数据采集阶段开始新的循环。）数据处理方法：当FFTBufferState=1时，通过调用函数FFT32（）进行傅里叶变换，然后进行适当

7、的处理，最后得到的浮点结果转化为整形数据，输出到示波器。）程序中用到的几个主要数据变量的用途说明如下：float InBufferLeft; / 存放采样数据，可用plot功能描绘float FFTBuffer, FFTIntBuffer; / 存放FFT变换前/后的数据float OutBufferLeft;/存放FFT变换后处理得到的频谱幅度l 实验步骤:1)打开VisualDSP+，打开test4_2工程文件，路径为”D:DSP_XX4”；2)为该工程新建或选择一个相应的调试会话Session (评估测试模式下的调试会话);3)检查EZ-KIT板各SW设置是否正确；4)用USB将PC与E

8、Z-KIT板连接；5)连接信号发生器的信号输出线；6)连接EZ-KIT板电源线，LED1（POWER）点亮、LED8（RESET）点亮，EZ-KIT板开始自动复位，复位完成后LED8熄灭，LED3点亮（USB MONITOR，注意此LED实际位置在USB上方），则表示EZ-KIT板与PC已经正常连接。7)编译工程，没有错误后运行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能观察采样数据（InBufferLeft）和相关结果(OutBufferLeft)，InBufferLeft数据长度和OutBufferLeft数据长度不同，分别为1024和512（count值），其他设置项请参照实验一文档。8

9、)打开信号发生器，并调节使其输出幅度为1V，频率为1kHZ。分别产生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能进行观察和记录。l 实验要求:在实验报告中记录方波和三角波的采样数据和FFT结果数据，描绘其波形。并利用数字信号处理课程所学知识分析结果。l 实验结果:a. 正弦波的输入输出：b. 方波的输入输出：c. 三角波的输入输出：l 实验结果分析:理论上，正弦信号的频谱是一系列脉冲函数的和，在频谱图上表现为在若干频率点处有幅度，其他地方一律为零。实验中，信号的长度不是无限的，并且信号是经采样所得的离散值，而不是连续信号，因此做FFT后波形如实验结果所示，与理论有一定失真。同

10、理，方波和三角波的频谱是一系列谐波的叠加，在实验中也会出现一定的失真。l 实验3数据采集与FIR滤波处理l 实验原理:实验程序简介：）程序结构：程序包括主函数mainA.c()、mainB.c()、inita( )、Init_audio()、InitCoeffs()和audio_int( )等6个程序模块，以及常数和宏定义、全局变量定义部分。由于实验板上有主从两块DSP，根据出厂设置DSPA为主DSP，DSPB为从DSP，所以本实验板一般兜采用了DSPA来处理数据，当然用户也可以自己设置主从DSP。其中mainA.c()函数完成程序的控制，InitCoeffs()完成滤波器系数的初始化设置，I

11、nit_audio()实现滤波器各参数的初始化（主要是滤波器参数state的获取，为后面的滤波函数准备必备参数），inita( )完成TS201系统寄存器等的初始化和设置中断使能以及传输模块TCB的设置、DMA的使能启动等待DMA中断的到来，audio_int( )执行中断以完成数据采集和计算。）程序工作流程：mainA.c()先调用InitCoeffs()完成滤波器系数的初始化设置，再调用Init_audio()获取滤波器参数state，接着调用inita( )完成TS201系统寄存器等的初始化和设置中断使能以及传输模块TCB的设置、DMA的使能启动等待DMA中断的到来，再调用audio_i

12、nt( )执行中断以完成数据采集和计算，在中断服务程序中，调用子函完成对信号的采集、滤波和输出，运行模式是：采样>FIR运算>输出>采样>的无限循环。）数据源选择：变量Process_Stat为采集状态标志位，若Process_Stat=Sample_state，则从CODEC取采样数据存入Inputbuf，当采集到256个数据后，程序会自动设置Process_Stat=Filter_state，即进入数据处理阶段； 当Process_Stat=Filter_state时，则对Inputbuf中的数据进行滤波，然后输出，。l 实验步骤:1)打开VisualDSP+，打开

13、test4_2工程文件，路径为”D:DSP_XX4”；2)为该工程新建或选择一个相应的调试会话Session (评估测试模式下的调试会话);3)检查EZ-KIT板各SW设置是否正确；4)用USB将PC与EZ-KIT板连接；5)连接信号发生器的信号输出线；6)连接EZ-KIT板电源线，LED1（POWER）点亮、LED8（RESET）点亮，EZ-KIT板开始自动复位，复位完成后LED8熄灭，LED3点亮（USB MONITOR，注意此LED实际位置在USB上方），则表示EZ-KIT板与PC已经正常连接。7)编译工程，没有错误后运行程序。利用VisualDSP+的PLOT功能观察采样数据（InBu

14、fferLeft）和相关结果(OutBufferLeft)，InBufferLeft数据长度和OutBufferLeft数据长度不同，分别为1024和512（count值），其他设置项请参照实验一文档。8)打开信号发生器，并调节使其输出幅度为1V，频率为1kHZ。分别产生正弦波、方波和三角波，再利用VisualDSP+的Plot功能进行观察和记录。观察编译环境下PLOT窗口输入信号Inputbuf以及相应输出信号Outputbuf频率幅度变化。（由于处理过程中利用了COEFFSCALE 20000对输入信号进行了处理，若把输出信号和出入信号放在一个图形框中显示，输入信号将显示不出，可在两个PLOT窗口中显示）9)改变输入信号为5KHZ，观察编译环境下PLOT窗口输出信号Outputbuf正弦波