实验4 信号发生器实验sine

利用DSP实现模拟信号的数字处理框图信号输入输出电路图信号源toDSP

McBSP1fromDSP

McBSP1输出①②①②AIC23信号输入输出电路图信号输出端口AIC23AIC23输出①②实验4信号发生器实验一、实验目的二、实验原理三、实验内容四、实验思考题

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。

1.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8KHz~96KHz。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TLV320AIC23Bdatasheet.pdfTLV320AIC23B的内部结构McBSP1TLV320AIC23B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_Control[2]={ 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2.右侧line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_Control[2]={ 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3.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增益设置

//AIC23耳机左声道音量控制Uint16Left_Headphone_Volume_Control[2]={ 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4.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Uint16Left_Headphone_Volume_Control[2]={ 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5.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_Control[2]={ Codec_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6.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_Control[2]={ Codec_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7.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个寄存器(含编程)7.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_Control[2]={ 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8.数字音频接口格式设置(地址:0000111)(1)AIC23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_Format[2]={ 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/*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。/*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。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(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。

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)。(2)计算法(以正弦波为例)采用计算的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。

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。y[n]=2cos(a)*y[n-1]-y[n-2] 其中：

a=2p

f0/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。

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：

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=2πf0/fS=2π/N=2π/16=0.3927首先在程序中计算出cos(a)及初始值y[0]和y[1]。cos(a)=0.9238795；y[0]=sin(0)=0；y[1]=sin(a)=0.382683；n≥2以后的y[n]的值，通过递归计算得出。

利用Taylor级数计算正弦波部分参考程序

在c主程序中添加:#defineNx360//每周期抽取点数#pragmaDATA_SECTION(output1,"data_out1");floatoutput1[Nx];//存放sin数据,浮点型#pragmaDATA_SECTION(output,"data_out");intoutput[Nx];//存放sin数据，定点型在cmd文件中添加：data_out:{}>SDRAMdata_out1:{}>SDRAMUint16i,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;//