第6章 应用程序设计531.ppt

1、2020年7月28日,DSP原理及应用,1,第6章 应用程序设计,内容提要 数字信号处理主要面向密集型的运算，包括乘法-累加、数字滤波和快速傅里叶变换等。C54x具备了高速完成上述运算的能力，并具有体积小、功耗低、功能强、软硬件资源丰富等优点，现已在通信等许多领域得到了广泛应用。 本章结合数字信号处理和通信中最常见、最具有代表性的应用，介绍通用数字信号处理算法的DSP实现方法，主要包括： 有限冲激响应（FIR）数字滤波器 无限冲激响应（IIR）数字滤波器 快速傅里叶变换（FFT） 正弦信号发生器。 在简要介绍上述内容的基本原理、结构和算法之后，重点介绍设计方法和DSP实现的方法。,2020年7

2、月28日,DSP原理及应用,2,第6章 应用程序设计,6.1 FIR滤波器的DSP实现 6.2 IIR滤波器的DSP实现 6.3 快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现 6.4 正弦波信号发生器,2020年7月28日,DSP原理及应用,3,第6章 应用程序设计,6.1 FIR滤波器的DSP实现,在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用中的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。 数字滤波器是DSP的基本应用，分为有限冲激响应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR。 本节主

3、要讨论FIR滤波器的基本结构、设计方法和DSP实现方法。,2020年7月28日,DSP原理及应用,4,第6章 应用程序设计,6.1 FIR滤波器的DSP实现,6.1.1 FIR滤波器的基本结构,数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。,一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系，应满足常系数线性差分方程：,(6.1.1),x(n): 输入序列，y(n): 输出序列，ai、bi : 滤波器系数， N: 滤波器的阶数。,2020年7月28日,DSP原理及应用,5,第6章 应用程序设计,6.1.1 FIR滤波器的基本结构,在式（6.1.1）

4、中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：,(6.1.2),对式（6.1.2）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数：,(6.1.3),2020年7月28日,DSP原理及应用,6,第6章 应用程序设计,6.1.1 FIR滤波器的基本结构,FIR滤波器的结构 ：,2020年7月28日,DSP原理及应用,7,第6章 应用程序设计,6.1.1 FIR滤波器的基本结构,FIR滤波器的单位冲激响应h(n)为有限长序列。,偶对称线性相位FIR滤波器的差分方程：,N偶数,(6.1.4),若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，则FIR滤波器具有线性相位特性。 偶对称：h(n)= h(N-1-

5、n)； 奇对称：h(n)= -h(N-1-n)。,2020年7月28日,DSP原理及应用,8,第6章 应用程序设计,设低通滤波器的截止频率为fc，采样频率为fs，则系数表达式：,2. 滤波器的设计,（6.1.14）,(1) 低通滤波器的设计,2020年7月28日,DSP原理及应用,9,第6章 应用程序设计,高通滤波器可以由一个幅度为1的响应减去一个低通滤波的响应来获得，如图所示。,2. 滤波器的设计,(n)响应,(2) 高通滤波器的设计,1,1,fc,1,fc,(n)函数的表达式：,低通滤波,高通滤波,(n) =,1 n = 0 0 n 0,高通滤波器的系数：,2020年7月28日,DSP原理

6、及应用,10,第6章 应用程序设计,带通滤波器可以由两个截止频率不同的低通滤波器获得，如图所示。,2. 滤波器的设计,低通滤波2,(3) 带通滤波器的设计,1,1,fc1,1,fc1,低通滤波1,带通滤波,带通滤波器的系数，等于两个低通滤波器的系数之差：,fc2,fc2,fc1和fc2为低通滤波器的截止频率，fs为采样频率。,2020年7月28日,DSP原理及应用,11,第6章 应用程序设计,带阻滤波器可由(n)和带通滤波器相减获得，如图所示。,2. 滤波器的设计,(n)响应,(4) 带阻滤波器的设计,1,1,fc1,1,fc1,带通滤波,带阻滤波,带阻滤波器的系数：,fc2,fc2,2020

7、年7月28日,DSP原理及应用,12,第6章 应用程序设计,6.1 FIR滤波器的DSP实现,6.1.4 FIR滤波器的DSP实现,FIR滤波器的输出表达式：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+ +bn-1x(n-N+1),（6.1.18）,bi为滤波器系数，x(n)为滤波器在n时刻的输入，y(n)为n时刻的输出。,基本算法: 采用乘法累加运算。即不断地输入样本x(n)，经过z-1延时后,再进行乘法-累加，最后输出滤波结果y(n)。,2020年7月28日,DSP原理及应用,13,第6章 应用程序设计,6.1.4 FIR滤波器的DSP实现,1. z-1算法的实现,常用的方法:,线性缓冲

8、区法 循环缓冲区法。,(1) 线性缓冲区法,又称延迟线法。,特点：, 在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区(滑窗)，用来存放最新的N个输入样本；, 从最老样本开始取数，每取一个数后，样本向下移位；, 读完最后一个样本后，输入最新样本并存入缓冲区的顶部。,2020年7月28日,DSP原理及应用,14,第6章 应用程序设计,1. z-1算法的实现,(1) 线性缓冲区法,缓冲区:,顶部为低地址单元，存放最新样本；,缓冲区顶部,最新样本,底部为高地址单元，存放最老样本；,缓冲区底部,最老样本,指针ARx指向缓冲区底部。,ARx,2020年7月28日,DSP原理及应用,15,第6章 应用程序设计,(1)

9、 线性缓冲区法,求y(n)的过程：,算法：,取数、移位和运算:, 以ARx为指针，按x(n-7)x(n)的顺序取数，每取一次数后，数据向下移一位，并完成一次乘法累加运算；, 当经过8次取数、移位和运算后，得y(n)；, 求得y(n)后，输入新样本x(n+1)，存入缓冲区顶部单元；, 修改指针ARx，指向缓冲区的底部。,2020年7月28日,DSP原理及应用,16,第6章 应用程序设计,(1) 线性缓冲区法,求y(n)的过程：,算法：,ARx,x(n-7),ARx,x(n-6),y(n)=y7=b7x(n-7)+0,x(n-6),ARx,x(n-5),y(n)=y6=b6x(n-6)+y7,x(

10、n-5),ARx,x(n-4),y(n)=y5=b5x(n-5)+y6,x(n-4),ARx,x(n-3),y(n)=y4=b4x(n-4)+y5,x(n-3),ARx,x(n-2),y(n)=y3=b3x(n-3)+y4,x(n-2),ARx,x(n-1),y(n)=y2=b2x(n-2)+y3,x(n-1),ARx,x(n),y(n)=y1=b1x(n-1)+y2,x(n),y(n)=b0 x(n)+y1,PORTR,x(n+1),ARx,结果：, y(n),2020年7月28日,DSP原理及应用,17,第6章 应用程序设计,(1) 线性缓冲区法,求y(n+1)的过程：,算法：,结果：,

11、y(n),取数顺序：,x(n-6)x(n+1),x(n-5),x(n-4),x(n-3),x(n-2),x(n-1),x(n),x(n+1),最新样本：,x(n+2),x(n+2), y(n+1), y(n+2), y(n+3), y(n+4), y(n+5), y(n+6), y(n+7),ARx,2020年7月28日,DSP原理及应用,18,第6章 应用程序设计,(1) 线性缓冲区法,Z-1的运算是通过执行存储器延时指令来实现的。即将数据存储器中的数据向较高地址单元移位来进行延时。,其指令：,DELAY Smem ；(Smem) Smem+1,DELAY *AR3- ；AR3指向源地址,将

12、延时指令与其他指令结合使用，可在同样的机器周期内完成这些操作。例如：,LD + DELAY LTD MAC + DELAY MACD,2020年7月28日,DSP原理及应用,19,第6章 应用程序设计,(1) 线性缓冲区法,注意：用线性缓冲区实现z-1运算时，缓冲区的数据需要移动，这样在一个机器周期内需要一次读和一次写操作。因此，线性缓冲区只能定位在DARAM中。,优点：,在存储器中新老数据的位置直观明了。,2020年7月28日,DSP原理及应用,20,第6章 应用程序设计,6.1.4 FIR滤波器的DSP实现,2. FIR滤波器(线性缓冲区法)的实现,C54x提供的乘法-累加指令MAC，可使

13、FIR数字滤波器在单周期内完成每个样值的乘法 -累加计算。而每个样值的乘法-累加计算,可采用RPTZ和MACD指令来实现。,为了实现对应项乘积运算，输入的样值x(n)和滤波系数bi必须合理的存放，并正确初始化存储块和块指针。,2020年7月28日,DSP原理及应用,21,第6章 应用程序设计,2. FIR滤波器的实现,(1) 用线性缓冲区实现FIR滤波器,设N=7，FIR滤波器的算法：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+b5x(n-5) +b6x(n-6),x,b,双操作数寻址指令：MACD *AR1-,b,A,功能：A=A+(AR1)(b), AR1-1AR1,(AR1)(AR1+

14、1),AR1,x(n-6),b6,x(n-6),b6x(n-6),+A,b6x(n-6)+A,AR1,x(n-5),2020年7月28日,DSP原理及应用,22,第6章 应用程序设计,(1) 用线性缓冲区实现FIR滤波器,程序清单： .title “FIR1.ASM” .mmregs .def start x .usect “x”，8 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data COEF： .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word -4*32768/10 .word 3*32768/10 .word -4*32768/10 .word 2*32

15、768/10 .word 1*32768/10,；自定义数据空间,x,暂存y(n),x(n-1),x(n-2),x(n-3),x(n-4),x(n-5),x(n-6),定义系数bi,COEF,b6,；定义b6=0.1,；定义b5=0.2 ；定义b4=-0.4 ；定义b3=0.3 ；定义b2=-0.4 ；定义b1=0.2 ；定义b0=0.1,b5,b4,b3,b2,b1,b0,x(n),2020年7月28日,DSP原理及应用,23,第6章 应用程序设计,(1) 用线性缓冲区实现FIR滤波器,程序清单： .text start: SSBX FRCT STM #x+7,AR2 STM #6,AR0

16、LD #x+1,DP PORTR PA1,x+1 FIR1: RPTZ A,#6 MACD *AR2-,COEF,A STH A,*AR2 PORTW *AR2+,PA0 BD FIR1 PORTR PA1,*AR2+0 .end,;设置小数乘法,;设置AR2,AR2,;设置复位值AR0=6,;设置缓冲区首地址,;输入x(n),x(n),;A清0,设置迭代次数,00 0000 0000,;7次乘法累加和移位,b6x(n-6),AR2,x(n-5),A+b5x(n-5),AR2,x(n-4),A+b4x(n-4),AR2,x(n-3),A+b3x(n-3),AR2,x(n-2),A+b2x(n-

17、2),AR2,x(n-1),A+b1x(n-1),x(n),A+b0 x(n),AR2,AR2,y(n-1),;暂存y(n),y(n),;输出y(n),修改AR2,AR2,;循环,;输入最新数据, 修改AR2=AR2+AR0,x(n+1),AR2,2020年7月28日,DSP原理及应用,24,第6章 应用程序设计,1. z-1算法的实现,(2)循环缓冲区法,特点：, 在数据存储器中开辟一个N个单元的缓冲区(滑窗)，用来存放最新的N个输入样本； 从最新样本开始取数； 读完最老样本后，输入最新样本来代替最老样本，而其他数据位置不变； 用BK寄存器对缓冲区进行间接寻址，使缓冲区地址首尾相邻。,202

18、0年7月28日,DSP原理及应用,25,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法,缓冲区：,顶层为低地址单元，存放最新样本；,x(n),底层为高地址单元，存放最老样本；,x(n-7),x(n-1),x(n-2),x(n-3),x(n-4),x(n-5),x(n-6),ARx指向最新样本单元。,ARx,算 法：,计算过程：, 以ARx为指针，按顺序取数，并修改指针；,x(n),ARx,x(n-1),ARx,x(n-2),ARx,x(n-3),ARx,x(n-4),ARx,x(n-5),ARx,x(n-6),ARx,x(n-7),ARx, 每取1次数后，完成1次乘法累加计算；,y(n)=y0=b0

19、 x(n)+0,y(n)=y1=b1x(n-1)+y0,y(n)=y2=b2x(n-2)+y1,y(n)=y3=b3x(n-3)+y2,y(n)=y4=b4x(n-4)+y3,y(n)=y5=b5x(n-5)+y4,y(n)=y6=b5x(n-6)+y5,y(n)=y7=b5x(n-7)+y6,2020年7月28日,DSP原理及应用,26,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法,算 法：,计算过程：, 每取1次数后，完成1次乘法累加计算；, 求得y(n)后，输入新样本替代最老样本；,x(n+1）,x(n+1), 修改指针ARx，指向最新样本单元。,ARx, 求y(n):,取数顺序：x(n)x

20、(n-7),最新样本：x(n+1),ARx：指向x(n+1)单元, 求y(n+1):,取数顺序：x(n+1)x(n-6),最新样本：x(n+2),ARx：指向x(n+2)单元, 求y(n+2):,取数顺序：x(n+2)x(n-5),最新样本：x(n+3),ARx：指向x(n+3)单元,2020年7月28日,DSP原理及应用,27,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法,循环缓冲区的优点：, 缓冲区数据不需要移动； 可以使用SARAM存储器。,实现N个循环缓冲区单元首尾相邻，可用BK寄存器按模间接寻址来实现。,常用指令：, *ARx+%,;增量、按模修正ARx addr=ARx，ARx=cir

21、c(ARx+1), *ARx-%,;减量、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx-1), *ARx+0%,;增AR0、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx+AR0), *ARx-0%,;减AR0、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx-AR0), *+ARx(1K)%,;加(1K)、按模修正ARx addr=circ(ARx+1K)，ARx=circ(ARx+1K),2020年7月28日,DSP原理及应用,28,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法,circ是根据BK寄存器中的缓冲区长度，对(ARx +1)、(ARx-1)、(A

22、Rx+AR0)、(ARx-AR0)和(ARx+1k)的值进行取模，使指针ARx指向缓冲区，实现循环缓冲区首尾相邻。,例如：(BK)=N=8，(AR1)=0060h，用*AR1+%间接寻址。,第一次寻址后，AR1指向0061h单元； 第二次寻址后，AR1指向0062h单元； 第八次寻址后，AR1指向0068h单元； 将BK按8取模，AR1回到0060h单元。,2020年7月28日,DSP原理及应用,29,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法,循环寻址的算法：,if 0index+step BK index=index+step else if index+stepBK index=index

23、+step-BK else if index+step 0 index=index+step+BK,index:存放在辅助寄存器中的地址指针； step:步长，可正可负，|step|BK。,2020年7月28日,DSP原理及应用,30,第6章 应用程序设计,(2)循环缓冲区法, 用BK规定循环缓冲区的长度N； 缓冲区起始地址的k个最低有效位必须为0，且满足2kN。,要求：,例如：N=31，k的最小值为5，则缓冲区的起始地址：XXXX XXXX XXX0 0000B,若N=32，k的最小值为6，缓冲区的起始地址：XXXX XXXX XX00 0000B,2020年7月28日,DSP原理及应用,3

24、1,第6章 应用程序设计,2. FIR滤波器的实现,(2) 用循环缓冲区实现FIR滤波器,设N=7，FIR滤波器的算法：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+b5x(n-5) +b6x(n-6),y,b0,xn,2020年7月28日,DSP原理及应用,32,第6章 应用程序设计,(2) 用循环缓冲区实现FIR滤波器,程序清单： .title “FIR2.ASM” .mmregs .def start .bss y,1 xn .usect “xn”,7 b0 .usect “b0”,7 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data table: .word 1*32768/10

25、 .word 2*32768/10 .word 3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 5*32768/10 .word 6*32768/10 .word 7*32768/10,;源文件标题,;定义MMR寄存器符号名,;定义模块,;给y保留1个空间,y,;给xn段保留7个空间,xn,;给b0段保留7个空间,b0,;PA0赋值为0,;PA1赋值为1,;从ROM的table定义数据,;定义0.1,;定义0.2,;定义0.3,;定义0.4,;定义0.5,;定义0.6,;定义0.7,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,2020年7月28日,DSP原理及应

26、用,33,第6章 应用程序设计,.text start: SSBX FRCT STM #b0,AR1 RPT #6 MVPD table,*AR1+ STM #xn+6,AR2 STM #b0+6,AR3 STM #7,BK STM #-1,AR0 LD #xn,DP PORTR PA1,xn FIR2: RPTZ A,#6 MAC *AR2+0%,*AR3+0%,A STH A,y PORTW y,PA0 BD FIR2 PORTR PA1,*AR2+0% .end,;设置小数乘法,;AR1指向b0,AR1,;设置传输次数,;系数传输至数据区,0.1,0.1,AR1,0.2,0.2,AR1,

27、0.3,0.3,AR1,0.4,0.4,AR1,0.5,0.5,AR1,0.6,0.6,AR1,0.7,0.7,AR1,;AR2指向x(n-6)单元,AR2,;AR3指向b6单元,AR3,;设置缓冲区长度,;设置双操作数增量,;设置页指针,;输入x(n),x(n),;A清0,设置迭代次数,00 0000 0000,;双操作数乘法累加,x(n-6),0.7,0.7x(n-6)+0,AR2,AR3,x(n-5),0.6,0.6x(n-5)+A,AR2,AR3,x(n-4),0.5,0.5x(n-4)+A,AR2,AR3,x(n-3),0.4,0.4x(n-3)+A,AR2,AR3,x(n-2),0

28、.3,0.3x(n-2)+A,AR2,AR3,x(n-1),0.2,0.2x(n-1)+A,AR2,AR3,x(n),0.1,0.1x(n)+A,AR2,AR3,;存储y(n),y(n),;输出y(n),;循环,;输入最新x(n+1)，修正AR2,x(n+1),AR2,2020年7月28日,DSP原理及应用,34,第6章 应用程序设计,链接命令文件： FIR2.obj vectors.obj -o FIR2.out -m FIR2.map -e start MEMORY PAGE0: EPROM:org=0E000h, len=1000h VECS: org=0FF80h, len=0080h

29、 PAGE1: SPRAM:org=0060h, len=0020h DARAM:org=0080h, len=1380h ,;选定的目标文件 ;生成FIR4的输出文件 ;生成FIR4的存储器映像文件 ;定义源程序的入口地址 ;定义目标存储器空间 ;第0页：程序存储器 ;EPROM的起始地址：E000h 长度：4K ; VECS的起始地址：FF80h 长度：0080h ;第1页：数据存储器 ; SPRAM的起始地址：0060h 长度：0020h ; DARAM的起始地址：0080h 长度：1380h,存储空间,0E000,4k,0EFFF,0FF80,80h,0FFEF,0060,20h,00

30、7F,0080,1380h,13EF,2020年7月28日,DSP原理及应用,35,第6章 应用程序设计,链接命令文件：,SECTIONS .text:EPROM PAGE 0 .data:EPROM PAGE 0 .bss :SPRAM PAGE 1 xn:align(8)DARAM PAGE 1 b0:align(8)DARAM PAGE 1 .vections:VECS PAGE 0 ,;在存储器中定义输出段的位置 ;text段定位在程序存储器 即源程序位于程序存储器 ;系数区定义在程序存储器 ;bss段定义在暂存器 ; 从xn起8个单元定义在DARAM ;从b0起8个单元定义在DARA

31、M ;vections定义在VECS区,2020年7月28日,DSP原理及应用,36,第6章 应用程序设计,2. FIR滤波器的实现,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,系数对称FIR滤波器具有线性相位的特性，在数字信号处理中应用十分广泛，常用于相位失真要求较高的场合。,设滤波器N=8，若系数bn =bN-1-n，则为对称FIR滤波器。其输出方程：,y(n) = b0 x(n)+b1x(n-1)+b2x(n-2)+b3x(n-3) +b3x(n-4)+b2x(n-5)+b1x(n-6)+b0 x(n-7),= b0 x(n)+x(n-7) + b1 x(n-1)+x(n-6) +b2 x(n-

32、2)+x(n-5) +b3 x(n-3)+x(n-4) ,需要： 4次乘法 7次加法,2020年7月28日,DSP原理及应用,37,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,对称FIR滤波器的实现方法：, 在RAM中开辟两个N/2长度的循环缓冲区New和Old ，分别存放N/2个新数据和老数据；,x(n),x(n-3),x(n-2),x(n-1),x(n-4),x(n-5),x(n-6),x(n-7), 设置循环缓冲区指针： AR1指向New区中的最新数据， AR2指向Old区中的最老数据；,AR1,AR2, 在程序存储器中设置系数表；,b0,b1,b2,b3,COEF, 进行

33、(AR1)+(AR2)AH加法运算，并修改数据指针，AR1+1AR1，AR2-1AR2；,x(n),x(n),x(n-7),x(n-7),x(n) + x(n-7),x(n) + x(n-7),AR1,AR2,2020年7月28日,DSP原理及应用,38,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,对称FIR滤波器的实现方法：, 累加器B清0，完成块操作，重复执行4次；,乘法累加：(AH)bi +BB；,PAR,b0,x(n) + x(n-7),00 0000 0000,b0 x(n)+x(n-7)+0,b0 x(n)+x(n-7),修改系数指针：PAR+1PAR；,PAR,加法

34、运算：(AR1)+(AR2)AH；,x(n-3),x(n-6),x(n-3) + x(n-6),x(n-3) + x(n-6),修改数据指针：AR1+1AR1，,AR2-1AR2；,AR1,AR2,b1,x(n-3) + x(n-6),b0 x(n)+x(n-7),b1x(n-3) + x(n-6)+B,b1x(n-3) + x(n-6)+B,PAR,x(n-2),x(n-5),x(n-2) + x(n-5),x(n-2) + x(n-5),AR1,AR2,b2,x(n-2) + x(n-5),b1x(n-3) + x(n-6)+B,b2x(n-2) + x(n-5)+B,b2x(n-2) +

35、 x(n-5)+B,PAR,x(n-1),x(n-4),x(n-1) + x(n-4),x(n-1) + x(n-4),AR1,AR2,b3,x(n-1) + x(n-4),b2x(n-2) + x(n-5)+B,b3x(n-1) + x(n-4)+B,b3x(n-1) + x(n-4)+B,PAR,x(n) + x(n-7),x(n) + x(n-7),AR1,AR2, 保存和输出结果;,2020年7月28日,DSP原理及应用,39,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,对称FIR滤波器的实现方法：, 修正数据指针，,AR1指向New区的最老数据；,AR2指向Old区的最

36、老数据。,AR2, 用New区的最老数据替代Old区的最老数据，输入新数据替代New区的最老数据 ；,x(n-3),x(n+1), 重复执行 。,2020年7月28日,DSP原理及应用,40,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,系数对称FIR滤波器指令：,格式： FIRS Xmem，Ymem，Pmad,功能： PmadPAR； 当(RC)0，则B+AH(Pmem)B， (Xmem)+ (Ymem)16A， PAR+1PAR，RC-1 RC,其中， Pmem是通过PAR寻址。,2020年7月28日,DSP原理及应用,41,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的

37、实现,程序清单：,.title “FIR3.ASM” .mmregs .def start .bss y,1 x_new: .usect “DATA1”,4 x_old: .usect “DATA2”,4 size .set 4 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data COEF: .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word 3*32768/10 .word 4*32768/10,;定义MMR寄存器符号名 ;定义模块 ;给y保留1个空间 ;给DATA1段保留4个空间 ;给DATA2段保留4个空间 ;给符号size赋值 ;给输出口地址PA0赋值

38、;给输入口地址PA1赋值 ;在ROM中定义数据段 ;定义数据0.1 ;定义数据0.2 ;定义数据0.3 ;定义数据0.4,y,SPRAM,x_new,DATA1,x_old,DATA2,COEF,系数表,2020年7月28日,DSP原理及应用,42,第6章 应用程序设计,(3) 系数对称FIR滤波器的实现,程序清单：,.text start: LD #x_new,DP SSBX FRCT STM #x_new,AR1 STM #x_old+(size-1),AR2 STM #size,BK STM #-1,AR0 PORTR PA1,#x_new,;设置页指针 ;设置小数乘法 ;AR1指向x_

39、new单元 ;AR2指向x_old+3单元 ;设置循环缓冲区长度 ;设置双操作数增量AR0=-1 ;输入数据x(n),2020年7月28日,DSP原理及应用,43,第6章 应用程序设计,程序清单：,FIR3: ADD *AR1+0%,*AR2+0%,A RPTZ B,#(size-1) FIRS *AR1+0%,*AR2+0%,COEF STH B,y PORTW y,PA0 MAR *+AR1(2)% MAR *AR2+% MVDD *AR1,*AR2+0% BD FIR3 PORTR PA1,*AR1 .end,;完成AH=x(n)+x(n-7) ;B清0，设置重复次数 ;乘法累加、加法操

40、作 B = AHbi + B AH=(AR1)+(AR2),;保存y(n)结果 ;输出结果 ;修正AR1，指向New区最老数据 ;修正AR2，指向Old区最老数据 ;New区向Old区传送数据 ;循环 ;输入最新数据至New区,2020年7月28日,DSP原理及应用,44,第6章 应用程序设计,6.4 正弦波信号发生器,正弦波信号发生器已被广泛地应用于通信、仪器仪表和工业控制等领域的信号处理系统中。 通常有两种方法可以产生正弦波，分别为查表法和泰勒级数展开法。 查表法是通过查表的方式来实现正弦波，主要用于对精度要求不很高的场合。 泰勒级数展开法是根据泰勒展开式进行计算来实现正弦信号，它能精确地

41、计算出一个角度的正弦和余弦值，且只需要较小的存储空间。 本节主要介绍用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。,2020年7月28日,DSP原理及应用,45,第6章 应用程序设计,6.4 正弦波信号发生器,6.4.1 产生正弦波的算法,正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式：,2020年7月28日,DSP原理及应用,46,第6章 应用程序设计,6.4.1 产生正弦波的算法,取泰勒级数的前5项，得近似计算式：,(6.4.3),(6.4.4),2020年7月28日,DSP原理及应用,47,第6章 应用程序设计,6.4.1 产生正弦波的算法,递推公式：,(6.4.3),(6.4.4),sin(nx)

42、 = 2cos(x)sin(n-1)x-sin(n-2)x,cos(nx) = 2cos(x)sin(n-1)x-cos(n-2)x,由递推公式可以看出，在计算正弦和余弦值时,需要已知cos(x)、sin(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x。,2020年7月28日,DSP原理及应用,48,第6章 应用程序设计,计算一个角度x的正弦值，可利用泰勒级数的展开式，采用子程序的调用方式来实现。 在调用前先在数据存储器d_xs单元中存放x的弧度值，计算结果存放在d_sinx单元中。,1计算一个角度的正弦值,程序中要用到一些存储单元存放数据和变量，存储单元的分配如下： d_xs：x； d_

43、squr_xs： x2 d_temp_s：暂存； d_sinx：计算结果sinx c_1_s：7FFFh (数值1)；d_coef_s ：泰勒系数,2020年7月28日,DSP原理及应用,49,第6章 应用程序设计,存储单元分配图：,1计算一个角度的正弦值,2020年7月28日,DSP原理及应用,50,第6章 应用程序设计,程序清单sinx.asm： .title “sinx.asm” .mmregs .def start .ref sin_start，d_xs，d_sinx STACK： .usect “STACK”，10 start： STM #STACK+10，SP LD #d_xs，D

44、P ST #6487H，d_xs CALL sin_start end： B end,1计算一个角度的正弦值,；定义符号 ；定义符号 ；建立堆栈 ；设置堆栈指针 ；设置页指针 ；xd_xs ；调用子程序,2020年7月28日,DSP原理及应用,51,第6章 应用程序设计,程序清单sinx.asm：,1计算一个角度的正弦值,sin_start： .def sin_start d_coef_s .usect “coef_s”，4 .data table_s： .word 01C7H .word 030BH .word 0666H .word 1556H d_xs .usect “sin_vars”

45、，1 d_squr_xs .usect “sin_vars”，1 d_temp_s .usect “sin_vars”，1 d_sinx .usect “sin_vars”，1 c_1_s .usect “sin_vars”，1,；子程序 ；定义符号 ；定义数据空间存放系数 ；定义程序空间存放系数 ；c1=1/(89) ；c2=1/(67) ；c3=1/(45) ；c4=1/(23) ；定义1个数据空间存放x ；定义1个数据空间存放x2 ；定义1个暂存单元 ；定义数据空间存放结果 ；定义数据空间存放数值1,2020年7月28日,DSP原理及应用,52,第6章 应用程序设计,程序清单sinx.a

46、sm：,.text SSBX FRCT STM #d_coef_s，AR4 RPT #3 MVPD #table_s，*AR4+ STM #d_coef_s，AR2 STM #d_xs，AR3 STM #c_1_s，AR5 ST #7FFFH，c_1_s SQUR *AR3+，A ST A，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3+，*AR2+，B，A MPYA A,；设置小数运算 ；设置系数表首地址 ；设置重复操作次数 ；向系数表传送泰勒系数 ；系数表首地址送AR2 ；x单元地址送AR3 ；数值1地址送AR5 ；将数值1送c_l_s单元 ；求x的平方值 ；x2值存入d_squr_

47、xs单元 ；B=1 ；A=1-x2/72，T=x2 ；A=TA= x2(1-x2/72),2020年7月28日,DSP原理及应用,53,第6章 应用程序设计,STH A，*AR3 MASR *AR3-，*AR2+，B，A MPYA *AR3+ ST B，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3-，*AR2+，B，A MPYA *AR3+ ST B，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3-，*AR2，B，A MPYA d_xs STH B，d_sinx RET .end,；(d_temp_s)=x2(1-x2/72) ；A=1-x2/42(1-x2/72) ；T= x2

48、(1-x2/72) ；B=x2(1-x2/42(1-x2/72) ；(d_temp_s)=x2(1-x2/42(1-x2/72) ；B=1 ；A=1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；B=x2(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；(d_temp_s)=B= ；B=1 ；A=1-x2/6(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；B=x(1-x2/6(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；计算sinx结果存入d_sinx单元 ；子程序返回,2020年7月28日,DSP原理及应用,54,第6章 应用程序设计,计算余弦值与计算正弦值相同。 存储单

49、元分配图：,2计算一个角度的余弦值,2020年7月28日,DSP原理及应用,55,第6章 应用程序设计,实现步骤如下：,3正弦波的实现,第一步：利用sin_start和cos_start子程序，计算045(间隔为0.5)的正弦和余弦值； 第二步：利用sin(2x)=2sin(x)cos(x)公式，计算090的正弦值（间隔为1）； 第三步：通过复制，获得0359的正弦值； 第四步：将0359的正弦值重复从PA口输出，便可得到正弦波。,2020年7月28日,DSP原理及应用,56,第6章 应用程序设计,正弦波源程序清单sin.asm,3正弦波的实现,.title “sinx.asm” .mmregs .def start .ref d_xs,sinx,d_sinx,d_xc,cosx,d_cosx sin_x： .usect “sin_x”，360 STACK： .usect “STACK”，10 k