第一篇：dsp報(bào)告
目
錄
第一章、基本算術(shù)運(yùn)算.....................................1 1.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?..................................1 1.2、實(shí)驗(yàn)原理.........................................1 1.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.........................................2 第二章、C54X的匯編語言程序設(shè)計(jì)...........................7 2.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?..................................7 2.2、實(shí)驗(yàn)原理.........................................7 2.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.........................................8 第三章、FFT算法的實(shí)現(xiàn)..................................13 3.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.................................13 3.2、實(shí)驗(yàn)原理........................................13 3.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容........................................14 第四章、ASK、PSK、FSK調(diào)制的實(shí)現(xiàn)........................16 4.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.......................................16 4.2、實(shí)驗(yàn)原理........................................16 4.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容........................................16 心得體會(huì)................................................20
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第一章、基本算術(shù)運(yùn)算
1.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
加、減、乘、除是數(shù)字信號(hào)處理中最基本的算術(shù)運(yùn)算。DSP 中提供了大量的指令來 實(shí)現(xiàn)這些功能。本實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)使用定點(diǎn)DSP 實(shí)現(xiàn)16 位定點(diǎn)加、減、乘、除運(yùn)算的基本方法 和編程技巧。
1.2、實(shí)驗(yàn)原理
（1）、定點(diǎn) DSP 中的數(shù)據(jù)表示方法
54X 是16 位的定點(diǎn)DSP。一個(gè)16 位的二進(jìn)制數(shù)既可以表示一個(gè)整數(shù)，也可以表示一個(gè)小數(shù)。當(dāng)它表示一個(gè)整數(shù)時(shí)，其最低位（D0）表示2，D1 位表示2，次高位（D14）表示2。如果表示一個(gè)有符號(hào)數(shù)時(shí)，最高位（D15）為符號(hào)位，0 表示正數(shù)，1 表示負(fù) 數(shù)。例如，07FFFH 表示最大的正數(shù)32767（十進(jìn)制），而0FFFFH 表示最大的負(fù)數(shù)-1（負(fù)
數(shù)用2 的補(bǔ)碼方式顯示）。當(dāng)需要表示小數(shù)時(shí)，小數(shù)點(diǎn)的位置始終在最高位后，而最高位D15）表示符號(hào)位。這樣次高位（D14）表示2，然后是2，最低位（D0）表示2?30114?1?2?15。所以 04000H 表示小數(shù) 0.5，01000H 表示小數(shù)2 = 0.125，而0001H 表示16 位定點(diǎn)（DSP 能表示的最小的小數(shù)（有符號(hào)）2?15 =0.***。在后面的實(shí)驗(yàn)中，除非有特別說明，我們指的都是有符號(hào)數(shù)。在C54X 中，將一個(gè)小數(shù)用16 位定點(diǎn)格式來表示的方法是用2乘以該小數(shù)，然后取整。
從上面的分析可以看出，在DSP 中一個(gè)16 進(jìn)制的數(shù)可以表示不同的十進(jìn)制數(shù)，或 者是整數(shù)，或者是小數(shù)（如果表示小數(shù)，必定小于1），但僅僅是在做整數(shù)乘除或小數(shù)乘 除時(shí)，系統(tǒng)對(duì)它們的處理才是有所區(qū)別的，而在加減運(yùn)算時(shí)，系統(tǒng)都當(dāng)成整數(shù)來處理。（2）實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)加法
C54X 中提供了多條用于加法的指令，如ADD，ADDC，ADDM 和ADDS。其中
ADDS 用于無符號(hào)數(shù)的加法運(yùn)算，ADDC 用于帶進(jìn)位的加法運(yùn)算（如32 位擴(kuò)展精度加 法），而ADDM 專用于立即數(shù)的加法。(3)實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)減法
C54X 中提供了多條用于減法的指令，如SUB，SUBB，SUBC 和SUBS。其中SUBS 用于無符號(hào)數(shù)的減法運(yùn)算，SUBB 用于帶進(jìn)位的減法運(yùn)算（如32 位擴(kuò)展精度的減法），而SUBC 為移位減，DSP 中的除法就是用該指令來實(shí)現(xiàn)的。SUB 指令與ADD 指令一樣，有許多的尋址方式。
（4）實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)整數(shù)乘法 15 1
在C54X 中提供了大量的乘法運(yùn)算指令，其結(jié)果都是32 位，放在A 或B 寄存器 中。乘數(shù)在C54X 的乘法指令很靈活，可以是T 寄存器、立即數(shù)、存貯單元和A 或B 寄存器的高16 位。有關(guān)乘法指令的詳細(xì)使用說明請(qǐng)參考《TMS320C54X 實(shí)用教程》。在C54X 中，一般對(duì)數(shù)據(jù)的處理都當(dāng)做有符號(hào)數(shù)，如果是無符號(hào)數(shù)乘時(shí)，要使用MPYU 指令。這是一條專用于無符號(hào)數(shù)乘法運(yùn)算的指令，而其它指令都是有符號(hào)數(shù)的乘法。5)實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)小數(shù)乘法
在 C54X 中，小數(shù)的乘法與整數(shù)乘法基本一致，只是由于兩個(gè)有符號(hào)的小數(shù)相乘，其結(jié)果的小數(shù)點(diǎn)的位置在次高的后面，所以必須左移一位，才能得到正確的結(jié)果。C54X 中提供了一個(gè)狀態(tài)位FRCT，將其設(shè)置為1 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將乘積結(jié)果左移一位。但注意 整數(shù)乘法時(shí)不能這樣處理，所以上面的實(shí)驗(yàn)中一開始便將FRCT 清除。兩個(gè)小數(shù)（16 位）相乘后結(jié)果為32 位，如果精度允許的話，可以只存高16 位，將低16 位丟棄，這樣仍可 得到16 位的結(jié)果。
（6)實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)整數(shù)除法
在 C54X 中沒有提供專門的除法指令，一般有兩種方法來完成除法。一種是用乘法 來代替，除以某個(gè)數(shù)相當(dāng)于乘以其倒數(shù)，所以先求出其倒數(shù)，然后相乘。這種方法對(duì)于 除以常數(shù)特別適用。另一種方法是使用SUBC 指令，重復(fù)16 次減法完成除法運(yùn)算。下 面我們以temp1/temp2 為例，說明如何使用SUBC 指令實(shí)現(xiàn)整數(shù)除法。其中變量temp1為被除數(shù)，temp2 為除數(shù)，結(jié)果即商存放在變量temp3 中。在完成整數(shù)除法時(shí)，先判斷
結(jié)果的符號(hào)。方法是將兩數(shù)相乘，保存A 或B 的高16 位以便判斷結(jié)果的符號(hào)。然后只 做兩個(gè)正數(shù)的除法，最后修正結(jié)果的符號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)相除，先將被除數(shù)裝入A 或 B 的低16 位，接著重復(fù)執(zhí)行SUBC 指令，用除數(shù)重復(fù)減16 次后，除法運(yùn)算的商在累加 器的低16 位，余數(shù)在高16 位。（7)實(shí)現(xiàn) 16 位定點(diǎn)小數(shù)除法
在 C54X 中實(shí)現(xiàn)16 位的小數(shù)除法與前面的整數(shù)除法基本一致，也是使用循環(huán)的 SUBC 指令來完成。但有兩點(diǎn)需要注意：第一，小數(shù)除法的結(jié)果一定是小數(shù)（小于1），所以被除數(shù)一定小于除數(shù)。這與整數(shù)除法正好相反。所以在執(zhí)行SUBC 指令前，應(yīng)將被 除數(shù)裝入A 或B 寄存器的高16 位，而不是低16 位。其結(jié)果的格式與整數(shù)除法一樣，A 或B 寄存器的高16 位為余數(shù)，低16 位為商。第二，與小數(shù)乘法一樣，應(yīng)考慮符號(hào)位對(duì) 結(jié)果小數(shù)點(diǎn)的影響。所以應(yīng)對(duì)商右移一位，得到正確的有符號(hào)數(shù)。
1.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)需要使用C54X匯編語言實(shí)現(xiàn)加、減、乘、除的基本運(yùn)算，并通過DES的存 貯器顯示窗口觀察結(jié)果。實(shí)驗(yàn)分兩步完成：（1）編寫實(shí)驗(yàn)程序代碼
本實(shí)驗(yàn)的匯編源程序代碼主要分為六個(gè)部分：加法、減法、整數(shù)乘法、小數(shù)乘法 整數(shù)除法和小數(shù)除法。每個(gè)部分后面都有一條需要加斷點(diǎn)的標(biāo)志語句：nop 當(dāng)執(zhí)行到這條加了斷點(diǎn)的語句時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)暫停。這時(shí)你可以通過“存貯器窗口”檢 查計(jì)算結(jié)果。當(dāng)然你看到的結(jié)果都是十六進(jìn)制的數(shù)。實(shí)驗(yàn)源程序請(qǐng)參見附錄。（2）用ccs simulator調(diào)試運(yùn)行并觀察結(jié)果
在完成實(shí)驗(yàn)程序代碼的輸入，并使用ccs進(jìn)行編譯并連接，得到out文件后，就可 以在simulator 上調(diào)試運(yùn)行。調(diào)試步驟如下：
a.啟動(dòng)ccs simulator。
b.點(diǎn)擊file->load program，找到exer1.out（在產(chǎn)品光盤的codebase_operationdebug下）并裝入。這時(shí)可在反匯編窗口看到程序代碼。
c.打開“Memory”窗口，并在其中選擇要查看的存貯器地址段：0x080－0x08e。
d.在反匯編窗口中在每個(gè)“nop”指令處都設(shè)一個(gè)斷點(diǎn)，方法有兩種：1.用鼠標(biāo)雙擊該 指令將其點(diǎn)亮即可。2.在菜單欄中選擇debug?breakpoint，然后在彈出的對(duì)話框中 鍵入欲加斷點(diǎn)的地址即可（注意地址的格式）。e.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），啟動(dòng)執(zhí)行基本算術(shù)運(yùn)算程序，程序在執(zhí)行完加法 運(yùn)算后自動(dòng)暫停。通過register window窗口可以看到寄存器A的內(nèi)容為0x46，這 正是加法運(yùn)算的結(jié)果。（注意，若在硬件仿真器環(huán)境下調(diào)試，受DSP指令流水線的影響，斷點(diǎn)處可能看不到A寄存器的變化。）同樣，在Memory窗口中，可以看到0x81,0x82,0x88的內(nèi)容為分別為0012,0034,0x46。執(zhí)行加法運(yùn)算后，將0x81和0x82的內(nèi)容相加結(jié)果放在0x88單元。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
f.在Memory窗口中用鼠標(biāo)左鍵雙擊0x81單元，這時(shí)可以修改該內(nèi)存單元的內(nèi)容。輸 入新的數(shù)據(jù)0x0ffee（十進(jìn)制的-18），編輯內(nèi)容時(shí)請(qǐng)直接輸入FFEE（十六進(jìn)制），然 后回車確認(rèn)，便完成對(duì)0x81單元的修改。
g.在register window窗口中修改PC值，方法也是鼠標(biāo)左鍵雙擊PC寄存器的內(nèi)容，輸入新的PC值0x1085（編輯內(nèi)容時(shí)直接輸入1805），并用回車鍵確認(rèn)。h.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，重新計(jì)算0x81和0x82 的和，結(jié)果在0x88中。當(dāng)程序再次暫停時(shí)，可以看到A寄存器和0x88的內(nèi)容為0x22（十進(jìn)制的34），這正是我們希望的結(jié)果：-18+52=34。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
i.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，完成減法運(yùn)算。當(dāng)程 序再次暫停時(shí)（斷點(diǎn)位于0x1093），可以看到0x83和0x84單元的內(nèi)容分別為FFEE 和0012，B寄存器的內(nèi)容為ffdc0000，而0x89的內(nèi)容為0xffdc（十進(jìn)制-36），這正
是我們希望的結(jié)果：-18-18=-36。注意，該減法操作使用了輔助寄存器尋址，所以計(jì)算結(jié)果在B寄存器的高16位。是實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
j.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，完成整數(shù)乘法運(yùn)算。當(dāng)程序再次暫時(shí)（斷點(diǎn)位于0x109d），可以看到0x81和0x82單元的內(nèi)容分別為0012和0034，A寄存器的內(nèi)容為000003A8，這正是我們希望的結(jié)果：18*52=936(0x3a8)。這時(shí)我們可以用1個(gè)16位的內(nèi)容單元來保存結(jié)果，如將A寄存器的低16位存入0x8b單元。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
但如果將0x81的內(nèi)容修改為0x2000（十進(jìn)制的8192），在register window中將PC修改為1098，然后繼續(xù)運(yùn)行，重新計(jì)算乘法。當(dāng)程序完成乘法暫停時(shí)，可以看到A寄存器的內(nèi)容為00068000，這也是一個(gè)正確的結(jié)果：8192*52=425984（0x68000）。此時(shí)將無法用一個(gè)16位的存貯單元來保存A寄存器中的結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
k.單擊Run快捷鍵或者（F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，完成小數(shù)乘法運(yùn)算。當(dāng)程序再次暫停時(shí)（斷點(diǎn)位于0x10A6），可以看到0x83和0x84單元的內(nèi)容分別為4000和b548，A寄存器的內(nèi)容為40000000，乘法的結(jié)果在B寄存器中為daa40000，這正是我們希望的結(jié)果：0.5*(-0.58374)=-0.29187(0x0daa4)。對(duì)于小數(shù)乘法，一般情況都可以用1個(gè)16位的內(nèi)容單元將B寄存器的高16保存（如存入0x8c單元）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
l.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，完成整數(shù)除法運(yùn)算。當(dāng)程序再次暫時(shí)（斷點(diǎn)位于0x10bb），可以看到0x81,0x82,0x8d和0x8e單元的內(nèi)容分別為0034,0012,FFFE 和0010，這正是我們希望的結(jié)果：52 除以-18，商為-2(0xfffe)，余數(shù)為16(0x10)。
m.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當(dāng)前PC繼續(xù)運(yùn)行，完成小數(shù)除法運(yùn)算。當(dāng)程序再次暫停時(shí)（斷點(diǎn)位于0x10d2），可以看到0x81,0x82和0x8f單元的內(nèi)容分別為4000,4ab8和6da3，這正是我們希望的結(jié)果：0.5/0.58374=0.8565457(0x6da3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
n.如果以上程序運(yùn)行不正確，請(qǐng)檢查代碼是否輸入正確，還可以在源代碼中插入斷點(diǎn) 調(diào)試，注意對(duì)中間結(jié)果的觀察。思考題 ：
（1）在減法操作中使用了輔助寄存器ar2，ar3，請(qǐng)說明在執(zhí)行完減法計(jì)算后輔助寄存器 ar2和ar3的值為多少？
結(jié)果如下：
（2）在小數(shù)乘法中使用了置FRCT標(biāo)志為1的指令。如果將該語句取消，那么B寄存器的結(jié)果是多少？想想什么時(shí)候應(yīng)該設(shè)置FRCT標(biāo)志？ 結(jié)果如下：
取消之前：
取消之后：
（3）如何實(shí)現(xiàn)無符號(hào)數(shù)的乘法？
答：輸入指令MPYU Smem，dst，輸出結(jié)果為uns（T）*uns（Smem）（4）
請(qǐng)利用本實(shí)驗(yàn)程序計(jì)算以下算式的結(jié)果
①、0.25*0.58374
②、0.25/0.5
③、4653/345
④、0.789687/0.876
第二章、C54X的匯編語言程序設(shè)計(jì)
2.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
匯編語言程序設(shè)計(jì)是應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，主要任務(wù)是利用匯編指令和偽指令編寫源程序以完成指定的功能。本屆實(shí)訓(xùn)我們將采用匯編語言指令、匯編偽指令、宏偽指令和規(guī)定的數(shù)字與字符來完成實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)幫助我們對(duì)匯編語言的理解和運(yùn)用。
2.2、實(shí)驗(yàn)原理
1、匯編語言源程序由.asm為擴(kuò)展名，可以用任意的編輯器編寫源代碼。源文件格式中助記符指令源語句的每行通常包含4個(gè)部分：標(biāo)記區(qū)、助記符區(qū)、操作數(shù)區(qū)和注釋區(qū)。
2、匯編語言中的常數(shù)與字符串
匯編器支持8種類型的常數(shù)：①二進(jìn)制整數(shù)；②八進(jìn)制整數(shù)；③十進(jìn)制整數(shù)；④十六進(jìn)制整數(shù)；⑤浮點(diǎn)數(shù)；⑥匯編時(shí)間常數(shù)；⑦字符常數(shù)；⑧字符串
3、匯編源程序中的符號(hào)用于標(biāo)號(hào)、常數(shù)和替代字符。符號(hào)名最多可長達(dá)200個(gè)字符，由字母、數(shù)字以及下劃線和美元符號(hào)等組成。
4、堆棧的使用方法
當(dāng)程序調(diào)用中斷服務(wù)程序或子程序時(shí)，需要將程序計(jì)數(shù)器PC的值和一些重要的寄存器值進(jìn)行壓棧保護(hù)，以便程序返回時(shí)能從間斷處繼續(xù)執(zhí)行。
5、控制程序
TMS320C54x具有豐富的程序控制指令利用這些指令可以執(zhí)行分支轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用子程序返回、條件操作及循環(huán)操作等控制操作。控制程序包括：分支操作程序、循環(huán)操作程序。
6、算術(shù)運(yùn)算程序
基本算術(shù)運(yùn)算包括：加減法運(yùn)算、乘法運(yùn)算、除法運(yùn)算、長字和并行運(yùn)算。
7、實(shí)驗(yàn)中所需的“.cmd”文件如下： MEMORY { PAGE 0: EPROM: org=01000H len=01F80H VECS: org=0FF80H len=0004H PAGE 1: SPRAM: org=0060H len=0030H DARAM: org=0090H len=0200H } SECTIONS {.text :>EPROM PAGE 0.data :>EPROM PAGE 0.bss :>SPRAM PAGE 1 } 7
2.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、計(jì)算z?(x?y)*8?w
程序如下：
.title “mjj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,1.bss y,1.bss w,1.bss z,1.def _c_int00.data table:.word 6,7,9 _c_int00: 結(jié)果圖如下：
start: STM #0,SWWSR
STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1
MVPD table,*AR1+ LD @x,A ADD @y,A LD A,3 SUB @w,A STL A,@z.end
2、計(jì)算y?
?ax。iii?14程序如下：
.title “jj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,4.bss x,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4.word 8,6,4,2.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR 結(jié)果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #a,AR1 RPT #7
MVPD table,*AR1+ CALL SUM end: B end
SUM: STM #a,AR2 STM #x,AR3 RPTZ A,#3
MAC *AR2+,*AR3+,A STL A,@y RET.end
3、計(jì)算y??ax iii?14程序如下：
.title “2xh.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10H;a1=0.3 a2=0.2 a3=-0.4 a4=0.1;x1=0.6 x2=0.5 x3=-0.1 x4=-0.2.bss x,4.bss a,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 3*32768/10.word 2*32768/10.word-4*32768/10
.word 1*32768/10
.word 6*32768/10
.word 5*32768/10 結(jié)果圖如下：
.word-1*32768/10
.word-2*32768/10.text _c_int00:
start: SSBX FRCT STM #x,AR3
RPT #7
MVPD table,*AR3+
STM #x,AR4
STM #a,AR5 RPTZ A,#3
MAC *AR4+,*AR5+,A
STH A,@y end: B end.end
4、計(jì)算y?x1*a1?x2*a2 程序如下：
.title “cc.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x1,1.bss a1,1.bss x2,1.bss a2,1.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4 _c_int00: 結(jié)果圖如下：
start: STM #0,SWWSR
STM #STACK+10h,SP STM #x1,AR1 MVPD table,*AR1+ LD @x1,T MPY @a1,B LD @x2,T MAC @a2,B STL B,@y STH B,@y+1.end 9
5、計(jì)算y?
?ax iii?110.title “ cj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,10.bss x,10.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.word 8,6,4,2,3,1,5,2,1,3.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR
結(jié)果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #a,AR1 RPT #19
MVPD table,*AR1+ CALL SUM end: B end
SUM: STM #a,AR2 STM #x,AR3 RPTZ A,#9
MAC *AR2+,*AR3+,A STL A,@y RET.end
6、求一個(gè)數(shù)的絕對(duì)值 程序如下：
.title “jj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,1.def _c_int00.data table:.word-9.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR 結(jié)果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1 MVPD table,*AR1 LD *AR1,A BC end,AGT ABS A STL A,@x end: B end.end 10
7、aixi（i=1,2,3,4）找出最大值 程序如下：
.title “mm.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,4.bss x,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4.word 6,4,5,3.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP STM #2,AR4
結(jié)果圖如下：
STM #a,AR1 RPT #7
MVPD table,*AR1+ STM #a,AR2 STM #x,AR3 LD *AR2+,T MPY *AR3+,A LOOP1: LD *AR2+,T MPY *AR3+,B MAX A STL A,@y
BANZ LOOP1,*AR4-end: B end.end
8、對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行初始化：x[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}.程序如下：
.title “hh.asm” start: STM #0,SWWSR.mmregs STM #STACK+10h,SP STACK.usect “STACK”,10h STM #x,AR1.bss x,8 LD #0,A.def _c_int00 RPTZ A,#7.data STL A,*AR1+ table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8 end: B end.text.end _c_int00: 結(jié)果圖如下：
9、對(duì)數(shù)組X[8]中的每個(gè)元素加1.程序如下：
.title “hh.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,8.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1 結(jié)果圖如下：
RPT #7
MVPD table, *AR1+ LD #1,16,B STM #7,BRC STM #x,AR4 RPTB next-1
ADD *AR4,16,B,A STH A,*AR4+
next: LD #0,B end: B end.end
10、編寫16348/512的程序段 程序如下：.title “mm.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss num,1.bss den,1.bss quot,1.def _c_int00.def start.data table:.word 16384.word 512.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP 結(jié)果圖如下：
STM #num,AR1 RPT #1
MVPD table,*AR1+ LD @den,16,A MPYA @num ABS A
STH A,@den LD @num,A ABS A RPT #15 SUBC @den,A XC 1,BLT NEG A
STL A,@quot.end 12
第三章、FFT算法的實(shí)現(xiàn)
3.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>
在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中，F(xiàn)FT 作為一個(gè)非常重要的工具經(jīng)常使用，甚至成為DSP 運(yùn) 算能力的一個(gè)考核因素。FFT 是一種高效實(shí)現(xiàn)離散付氏變換的算法。離散付氏變換的目 的是把信號(hào)由時(shí)域變換到頻域，從而可以在頻域分析處理信息，得到的結(jié)果再由付氏逆 變換到時(shí)域。
本實(shí)驗(yàn)的目的在于學(xué)習(xí)FFT 算法，及其在TMS320C54X 上的實(shí)現(xiàn)，并通過編程掌握C54X的存儲(chǔ)器管理、輔助寄存器的使用、位倒序?qū)ぶ贩绞降燃记?，同時(shí)練習(xí)使用CCS 的探針和圖形工具。另外在BIOS 子目錄下是一個(gè)使用DSP/BIOS 工具實(shí)現(xiàn)FFT 的程序。通過該程序，你可以使用DSP/BIOS 提供的分析工具評(píng)估FFT 代碼執(zhí)行情況。
3.2、實(shí)驗(yàn)原理
1、基 2 按時(shí)間抽取FFT 算法
對(duì)于有限長離散數(shù)字信號(hào){x[n]}，0 ≤ n ≤ N-1，其離散譜{x[k]}可以由離散付氏變換（DFT）求得。DFT 的定義為：X(K)?N?1n?0?x[n]en?0nkNN?1?j(2?)nkN K=0,1，.....N-1可以方便的把它改寫為如下形式：X(K)??x[n]W k=0,1，....，N-1不難看出，WN 是周期性(n?mN)(k?LN)nk的，且周期為N，即WN m，l=0，?1,?2....WN的周期性是DFT 的關(guān)?WN鍵性質(zhì)之一。為了強(qiáng)調(diào)起見，常用表達(dá)式WN取代W 以便明確其周期是N。
由 DFT 的定義可以看出，在x[n]為復(fù)數(shù)序列的情況下，完全直接運(yùn)算N 點(diǎn)DFT 需要(N?1)2 次復(fù)數(shù)乘法和N（N-1）次加法。因此，對(duì)于一些相當(dāng)大的N 值（如1024）來說,直接計(jì)算它的DFT 所作的計(jì)算量是很大的。FFT 的基本思想在于，將原有的N點(diǎn)序列分成兩個(gè)較短的序列，這些序列的DFT 可以很簡(jiǎn)單的組合起來得到原序列的DFT。例如，若N 為偶數(shù)，將原有的N 點(diǎn)序列分成兩個(gè)（N/2）點(diǎn)序列，那么計(jì)算N 點(diǎn)DFT 將只需要約
[(N/2)2 ·2]=N/2 次復(fù)數(shù)乘法。即比直接計(jì)算少作一半乘法。因子(N/2)2表示直接計(jì)算（N/2）點(diǎn)DFT 所需要的乘法次數(shù)，而乘數(shù)2 代表必須完成兩個(gè)DFT。
上述處理方法可以反復(fù)使用，即（N/2）點(diǎn)的DFT 計(jì)算也可以化成兩個(gè)（N/4）點(diǎn)的DFT（假定N/2 為偶數(shù)），從而又少作一半的乘法。這樣一級(jí)一級(jí)的劃分下去一直到最后就劃分成兩點(diǎn)的FFT 運(yùn)算的情況。
2、實(shí)數(shù) FFT 運(yùn)算
對(duì)于離散傅立葉變換（DFT）的數(shù)字計(jì)算，F(xiàn)FT 是一種有效的方法。一般假定輸入序列是復(fù)數(shù)。當(dāng)實(shí)際輸入是實(shí)數(shù)時(shí)，利用對(duì)稱性質(zhì)可以使計(jì)算DFT 非常有效。一個(gè)優(yōu)化的實(shí)數(shù)FFT 算法是一個(gè)組合以后的算法。原始的2N 個(gè)點(diǎn)的實(shí)輸入序列組合成一個(gè)N 點(diǎn)的復(fù)序列，之后對(duì)復(fù)序列進(jìn)行N 點(diǎn)的FFT 運(yùn)算，最后再由N 點(diǎn)的復(fù)數(shù)輸出拆散成2N 點(diǎn)的復(fù)數(shù)序列，這2N 點(diǎn)的復(fù)數(shù)序列與原始的2N 點(diǎn)的實(shí)數(shù)輸入序列的DFT輸出一致。使用這種方法，在組合輸入和拆散輸出的操作中，F(xiàn)FT 運(yùn)算量減半。這樣利用實(shí)數(shù)FFT算法來計(jì)算實(shí)輸入序列的DFT 的速度幾乎是一般復(fù)FFT 算法的兩倍。本實(shí)驗(yàn)就用這種方法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)256 點(diǎn)實(shí)數(shù)FFT（2N = 256）運(yùn)算。
a.實(shí)數(shù) FFT 運(yùn)算序列的存儲(chǔ)分配
如何利用有限的 DSP 系統(tǒng)資源，合理的安排好算法使用的存儲(chǔ)器是一個(gè)比較重要的問題。b.基二實(shí)數(shù) FFT 運(yùn)算的算法
該算法主要分為四步：第一步，輸入數(shù)據(jù)的組合和位倒序；第二步，N 點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT；第三步，分離復(fù)數(shù) FFT 的輸出為奇部分和偶部分；第四步，產(chǎn)生最后的 N = 256 點(diǎn)的復(fù)數(shù)FFT 結(jié)果。
3、計(jì)算所求信號(hào)的功率
由于最后所得的 FFT 數(shù)據(jù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，為了能夠方便的在虛擬頻譜儀上觀察該信號(hào)的特征，我們通常對(duì)所得的FFT 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理取其實(shí)部和虛部的平方和，即求得該信號(hào)的功率。23.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)在CCS 下完成256 點(diǎn)的實(shí)數(shù)FFT，并通過CCS 的圖形顯示工具觀察結(jié)果。
其主程序?yàn)槌跏蓟?，并通過探針工具讀入256 點(diǎn)方波數(shù)據(jù)（在文件fft.dat 中，該數(shù)據(jù)文 件可以通過程序fft_data.c 修改，但注意數(shù)據(jù)的絕對(duì)值不要超過0x23ff）。FFT 的實(shí)現(xiàn)由 四個(gè)子程序代碼bit_rev、fft、unpack 和power 代碼完成。實(shí)驗(yàn)可以分為以下幾步：（1)啟動(dòng) CCS，在Project 菜單選項(xiàng)中打開FFT 目錄下的fft.pjt 文件。（2)用鼠標(biāo)展開左面項(xiàng)目欄，打開 fft.asm 源程序。
（3)使用 Bulid 命令完成編譯、連接，并使用Load Program 將生成的fft.out 裝入5410 片內(nèi)存儲(chǔ)器。
（4)將光標(biāo)移動(dòng)到“call get_input”行，并設(shè)置一個(gè)探針點(diǎn)。將光標(biāo)移動(dòng)到下一行“nop”語句，使用工具設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)。
(5)在 File 菜單中打開選項(xiàng)“File I/O”，使用“Add File”在FFT 目錄下打開數(shù)據(jù)文件 fft.dat，然后修改“Address”參數(shù)為0x2300，修改“Length”參數(shù)為256。這表示程序執(zhí)行到探針點(diǎn)時(shí)，將從fft.dat 文件中讀出256 個(gè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)放入0x2300開始的存儲(chǔ)器中。你可以選擇“Wrap Around”，循環(huán)使用該數(shù)據(jù)文件。（6）選擇“Add Probe Point”，將探針點(diǎn)與數(shù)據(jù)文件連接起來。選擇探針點(diǎn)，然后在“Connect”選項(xiàng)中選擇需要使用的數(shù)據(jù)文件名，再選擇“Replace”，按確定鍵完成?？梢钥吹健癙robe”項(xiàng)被自動(dòng)修改為“Connected”，表示探針已經(jīng)與數(shù)據(jù)文件成功相連。
（7）完成探針設(shè)置后，可以使用F5 或“Run”命令啟動(dòng)程序運(yùn)行。程序執(zhí)行到探針點(diǎn)時(shí)
自動(dòng)從數(shù)據(jù)文件讀出256 個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)放入輸入緩沖0x2300。（8）在“View”菜單項(xiàng)下選擇“Graph-> Time/Frequency”，打開一個(gè)圖形工具以便顯示 輸入數(shù)據(jù)波形。將“Start Address”改為0x2300，將“Acquisition Buffer Size”改為128，將“DSP Data Type”改為“16-bit signed integer”，這樣即可顯示128 個(gè)輸入點(diǎn)波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下：
（9）調(diào)整窗口顯示大小，將光標(biāo)移動(dòng)到源程序的“b _c_int00”這行，使用Debug 中的 “Run to Cursor”項(xiàng)，程序?qū)?zhí)行到這行并停下。這時(shí)FFT 程序已經(jīng)計(jì)算完成。
再打開一個(gè)波形顯示窗口，這次僅僅將“Start Address”改為0x2200，便可以顯示計(jì)算 完成后的譜波形。
（10）選擇“Debug”下的“Animate”運(yùn)行程序，這時(shí)程序?qū)⒀h(huán)運(yùn)行，不斷從數(shù)據(jù)文件 fft.dat 中讀出數(shù)據(jù)，并計(jì)算其頻譜。這時(shí)你可以看到連續(xù)的輸入/輸出波形。
（11）選擇原始數(shù)據(jù)波形窗口，單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入“Properties”屬性對(duì)話框。你可以將 “Display Type”改為“FFT Magnitude”，這時(shí)輸入數(shù)據(jù)將顯示其頻譜。
思考題：
||SUB *AR2+0%,B
答：SACDD B,*AR2,#1
DST B,*AR1，LD *AR2+0%,16,B
SUB AR1,B（1）ST B,*AR3+
||LD *AR2,A 答：SACDD B,*AR3+,#1
LD *AR2,16,A
（2）ST B,*AR2（3）ST B,*PX+ ||MPY *QX+,A 答：SACCD B,*PX+,BNEQ
MPY *QX+,A
第四章、ASK、PSK、FSK調(diào)制的實(shí)現(xiàn)
4.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
數(shù)字調(diào)制信號(hào)又稱為鍵控信號(hào)，其調(diào)制過程是用鍵控的方法由基帶信號(hào)對(duì)載頻信號(hào)的振幅、頻率及相位進(jìn)行調(diào)制。這種調(diào)制的最基本方法有三種：振幅鍵控（ASK）、相移鍵控（PSK）、頻移鍵控（FSK）。本節(jié)實(shí)訓(xùn)將通過CCS軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)ASK、PSK、FSK的調(diào)制，并掌握它們之間的聯(lián)系與不同。
4.2、實(shí)驗(yàn)原理
1、FSK頻移鍵控的基本原理：用數(shù)字基帶信號(hào)來控制高頻載波頻率的變化，使載波的頻率在f1和f2之間變化。二進(jìn)制頻移信號(hào)可以看成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。
2、PSK相移鍵控的基本原理：用數(shù)字調(diào)制信號(hào)的正負(fù)控制載波相位。當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為正時(shí)載波起始相位取0；當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為負(fù)時(shí)，載波起始相位取180度。相移鍵控抗干擾能力強(qiáng)，但在解調(diào)是需要有一個(gè)正確的參考相位，即需要相干解調(diào)。
3、ASK振幅鍵控的基本原理：是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。
4.3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、FSK的實(shí)現(xiàn)
匯編語言程序：
.title“fsk_asm.asm”.global _fsk;定義為全局變量，提供給C調(diào)用.global _y1;C程序變量.global _y2;C程序變量.global _Pulse;C程序變量.global _FskSignal;C程序變量.mmregs.text _fsk: rsbx CPL stm #8-1,AR1;循環(huán)變量 256/32=8 stm #_y1, AR4
stm #_y2, AR2 stm #_Pulse, AR3 stm #_FskSignal, AR5 loop: ld *AR3, A bc freq500, AEQ;若原始數(shù)字信號(hào)為0,則調(diào)頻信號(hào)為頻率為500Hz的正弦波 sub #1, A bc freq1000, AEQ;若原始數(shù)字信號(hào)為1,則調(diào)頻信號(hào)為頻率為1000Hz的正弦波 fskend: addm #32, AR3 banz loop, *AR1-ret freq500: rpt #32-1 freq1000: rpt #32-1 mvdd *AR4+, *AR5+ mvdd *AR2+, *AR5+ addm #-32,AR4 addm #-32,AR2 b fskend b fskend.end C語言程序：
extern void fsk();// fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs#include “C54MATH.H” 固定在8000 DATA x[256];} DATA y1[256];//正弦信號(hào)1 sine(x, y2, N);DATA y2[256];//正弦信號(hào)2 //原始信號(hào) DATA Pulse[256];//被調(diào)信號(hào) for(i=0;i
//按照當(dāng)前文件夾內(nèi)給出的圖 for(i=0;i { for(;;){};x[i]=i*0x2000;} 結(jié)果圖如下： 2、PSK的實(shí)現(xiàn) 程序如下： extern void fsk(); #include “C54MATH.H” DATA x[256];DATA y1[256]; //正弦信號(hào)1 DATA y2[256]; //正弦信號(hào)2 DATA Pulse[256];//被調(diào)信號(hào) DATA FskSignal[256];//2FSK調(diào)制信號(hào) #define N 256 void main(){ int i,j; //產(chǎn)生一個(gè)500Hz的正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào) for(i=0;i x[i]=i*0x1000; // fc=(0x1000/0x10000)*fs=500Hz, fs固定在8000 } sine(x, y1, N);//產(chǎn)生一個(gè)1000Hz的正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào) for(i=0;i x[i]=-i*0x1000; // fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs固定在8000 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下： } sine(x, y2, N);//原始信號(hào) for(i=0;i { j=i/32; switch(j%2) { case 0: Pulse[i]=0; break; case 1: Pulse[i]=1; break; } } fsk();//運(yùn)行到此處后，打開View->Graph->Time/Frequency Graph，//按照當(dāng)前文件夾內(nèi)給出的圖形屬性設(shè)置，即可顯示2FSK信號(hào) for(;;){}; } 18 3、ASK的實(shí)現(xiàn) extern void fsk();#include “C54MATH.H” DATA x[256];DATA y1[256];//正弦信號(hào)1 DATA y2[256];//正弦信號(hào)2 DATA Pulse[256];//被調(diào)信號(hào) DATA FskSignal[256];//2FSK調(diào)制信號(hào) #define N 256 void main(){ int i,j;//產(chǎn)生一個(gè)500Hz的正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào) for(i=0;i case 0: y1[i]=0;break;} } //產(chǎn)生一個(gè)1000Hz的正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào) for(i=0;i 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下： // fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs固定在8000 } sine(x, y2, N);//原始信號(hào) for(i=0;i j=i/32; switch(j%2){ case 0: Pulse[i]=0;break; case 1: Pulse[i]=1;break;} } fsk();//運(yùn)行到此處后，打開View->Graph->Time/Frequency Graph，//按照當(dāng)前文件夾內(nèi)給出的圖形屬性設(shè)置，即可顯示2FSK信號(hào) for(;;){};} 19 心得體會(huì) 為期兩個(gè)星期的實(shí)訓(xùn)結(jié)束了，這兩個(gè)周的實(shí)訓(xùn)讓我收獲頗多。在實(shí)訓(xùn)中我深深體會(huì)到了DSP技術(shù)及應(yīng)用這門課的博大精深，里面包含的知識(shí)很多，緊靠平時(shí)的理論課程來理解是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在理論課程中我們主要學(xué)習(xí)了TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)、它的指令系統(tǒng)，匯編語言程序的開發(fā)工具、匯編語言的程序設(shè)計(jì)還有應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。這次實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容主要是基本算術(shù)運(yùn)算、C54X算法的匯編語言程序設(shè)計(jì)、FFT算法的實(shí)現(xiàn)以及ASK、FSK、PSK調(diào)制的實(shí)現(xiàn)。 這次的實(shí)訓(xùn)課程說難也不是很難但說簡(jiǎn)單它也絕對(duì)不簡(jiǎn)單，看似簡(jiǎn)單是東西做起來就不一定了，在實(shí)驗(yàn)的過程中也出現(xiàn)不少的問題。因?yàn)橹皼]有接觸過這個(gè)軟件，所以在開始實(shí)驗(yàn)前我們是先對(duì)CCS軟件進(jìn)行了了解，再通過實(shí)際操作熟悉軟件，然后再做實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。在這次實(shí)訓(xùn)中我學(xué)到了如何使用CCS軟件來進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)算，并且能通過該軟件來查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果和修改結(jié)果。我們還做了FFT算法的實(shí)現(xiàn)并且對(duì)ASK、FSK、PSK進(jìn)行了簡(jiǎn)單的調(diào)制，調(diào)制過程中遇到了很多麻煩，比如圖形出不來或是出現(xiàn)不規(guī)則圖形等等的問題。但經(jīng)過我們不懈的努力、重復(fù)的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來并且正確的時(shí)候我的心情是激動(dòng)的。在實(shí)訓(xùn)過程中我們遇到了不少困難。因?yàn)閷?duì)軟件的不熟悉，導(dǎo)致不知道從什么地方查看結(jié)果，查看結(jié)果不正確也不知道該從哪修改，不過在老師耐心的講解和同學(xué)的熱心幫助下，我們還是順利的完成了實(shí)訓(xùn)。 通過這次實(shí)訓(xùn)我收獲了很多，也成長了很多，明白了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，還知道了“團(tuán)結(jié)就是力量”的真理，希望在以后的學(xué)習(xí)工作中我能將我所學(xué)到的知識(shí)發(fā)揮得淋漓盡致。最后感謝老師的諄諄教誨，沒有您耐心的教導(dǎo)我們不可能這么順利就完成任務(wù)。 中南大學(xué) 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)班級(jí): 通信工程1201 指導(dǎo)老師：李宏 姓 名: 學(xué) 號(hào): 完成日期：2014年10月18日 前 言 現(xiàn)代信號(hào)處理是將信號(hào)表示并處理的理論和技術(shù),而數(shù)字信號(hào)處理與模擬信號(hào)處理是信號(hào)處理的子集。在本次課程設(shè)計(jì)中主要以數(shù)字信號(hào)處理來解決問題。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或?yàn)V波，因此在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前需要將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)字信號(hào)處理的算法需要利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、造價(jià)低、速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，這些都是模擬信號(hào)處理技術(shù)與設(shè)備所無法比擬的。數(shù)字信號(hào)處理的核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號(hào)在數(shù)字域和頻域都實(shí)現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計(jì)算機(jī)處理離散信號(hào)。而使數(shù)字信號(hào)處理從理論走向?qū)嵱玫氖强焖俑盗⑷~變換(FFT)，F(xiàn)FT的出現(xiàn)大大減少了DFT的運(yùn)算量，使實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理成為可能、極大促進(jìn)了該學(xué)科的發(fā)展。 MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶接口、連接其它編程語言的程序等。 一、課程設(shè)計(jì)目的： 1．全面復(fù)習(xí)課程所學(xué)理論知識(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，將理論與實(shí)踐很好地結(jié)合起來。 2.掌握信號(hào)分析與處理的基本方法與實(shí)現(xiàn) 3．提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析和解決問題的能力； 4．熟練使用一種高級(jí)語言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。 二、課程設(shè)計(jì)題目： （一）： 1）生成信號(hào)發(fā)生器：能產(chǎn)生頻率（或基頻）為10Hz的周期性正弦波、三角波和方波信號(hào)。繪出它們的時(shí)域波形 2）為避免頻譜混疊，試確定各信號(hào)的采樣頻率。說明選擇理由。3）對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換，為了克服頻譜泄露現(xiàn)象，試確定截取數(shù)據(jù)的長度，即信號(hào)長度。分析說明選擇理由。4）繪出各信號(hào)頻域的幅頻特性和相頻特性 5）以正弦周期信號(hào)為例，觀察討論基本概念（頻譜混疊、頻譜泄漏、整周期截取等）。 （二）： 已知三個(gè)信號(hào)aip(n)，經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生信號(hào)s(n)??aip(n)cos(i?n/4)，其中ai為 i?1常數(shù)，p(n)為具有窄帶特性的Hanning信號(hào)。將此已調(diào)信號(hào)通過信道傳輸，描述該信道的差分方程為 y(n)?1.1172y(n?1)?0.9841y(n?2)?0.4022y(n?3)?0.2247y(n?4)?0.2247x(n)?0.4022x(n?1)?0.9841x(n?2)?1.1172x(n?3)?x(n?4) 得到接收信號(hào)y(n)?s(n)*h(n) 1）分析Hanning信號(hào)p(n)的時(shí)域與頻域特性 2）分析已調(diào)信號(hào)s(n)的時(shí)域與頻域特性 3）分析系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)4）分析接收信號(hào)y(n)的頻譜 5）設(shè)計(jì)帶通濾波器從接收信號(hào)y(n)中還原出三個(gè)已調(diào)信號(hào)。 3（三）：圖像信號(hào)相關(guān)處理 1）讀入一幅彩色圖像 2）將彩色圖像進(jìn)行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來 3）將彩色圖像灰度化，轉(zhuǎn)換為灰度圖像并顯示 4）對(duì)灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，顯示檢測(cè)出的邊緣。 三、調(diào)試及結(jié)果分析（截圖）： （一）： 1） 頻率為10Hz的周期性正弦波： 頻率為10Hz的周期性三角波： 頻率為10Hz的周期性方波： 2）采樣頻率不能過低，必須fs>=2fm，即采樣頻率必須大于或等于最高截止頻率的二倍（對(duì)采樣頻率的要求，即采樣頻率要足夠大，采樣的值要足夠多，才能不失真的恢復(fù)原信號(hào)）。題目中信號(hào)頻率為10Hz，則采樣頻率應(yīng)該大于或等于20Hz，這樣的話采樣離散信號(hào)才能夠無失真的恢復(fù)到原來的連續(xù)信號(hào)。3）截取數(shù)據(jù)長度（即信號(hào)長度）N=T*fs=2 4） 頻率為10Hz的周期性正弦波的幅頻特性和相頻特性： 頻率為10Hz的周期性三角波的幅頻特性和相頻特性： 頻率為10Hz的周期性方波的幅頻特性和相頻特性： 5） 頻譜混疊：一個(gè)信號(hào)的最高頻率比如是fmax,那它的頻譜就是在-fmax~fmax之間有值。對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域采樣(就是取離散的點(diǎn))，設(shè)采樣率為fs。有一個(gè)定理：對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域fs的采樣，信號(hào)的頻譜就會(huì)在頻域以fs為周期重復(fù)。那么如果fs>=2fmax,可想而知，頻域?qū)挾葹閒s的頻帶內(nèi)，是可以放得下一整個(gè)完整的頻譜的，所以不會(huì)混疊。如果fs<2fmax,頻域每間隔fs就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)頻譜，必定會(huì)有相鄰的頻譜疊在一起的情況，就是混疊。 頻譜泄露：對(duì)于頻率為fs的正弦序列，它的頻譜應(yīng)該只是在fs處有離散譜。但是，在利用DFT求它的頻譜做了截短，結(jié)果使信號(hào)的頻譜不只是在fs處有離散譜，而是在以fs為中心的頻帶范圍內(nèi)都有譜線出現(xiàn)，它們可以理解為是從fs頻率上“泄露”出去的，這種現(xiàn)象稱 為頻譜“泄露”。 整周泣截?。号c周期函數(shù)一樣，周期信號(hào)是每隔時(shí)間T以后，信號(hào)重復(fù)出現(xiàn)。T就稱為信號(hào)的周期。 N取100時(shí)： N取200時(shí)： （二）： 1）Hanning信號(hào)p(n)的時(shí)域與頻域特性： 2）已調(diào)信號(hào)s(n)的時(shí)域與頻域特性： 3）系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)： 4）接收信號(hào)y(n)的頻譜： 5）（設(shè)計(jì)帶通濾波器）從接收信號(hào)y(n)中還原出三個(gè)已調(diào)信號(hào)： （三）： 1）讀入一幅彩色圖像： 2）將彩色圖像進(jìn)行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來： 3）將彩色圖像灰度化，轉(zhuǎn)換為灰度圖像并顯示： 4）對(duì)灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，顯示檢測(cè)出的邊緣： 四、源程序： （一）： 1）： 周期性正弦波： fs=10;w=2*pi*fs;t=0:0.01:2;y=sin(w*t);plot(t,y);grid on;axis([0 2-2 2]);title('正弦信號(hào)'); 周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;y=sawtooth(10*pi*t,0.5);plot(t,y);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號(hào)') 周期性方波： t=0:0.001:0.5;y=square(2*pi*10*t,50);plot(t,y);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號(hào)') 4）： 周期性正弦波： t=0:0.001:0.999;subplot(311)a=sin(20*pi*t);plot(t,a);grid on;title('sin20pi*t');xlabel('T');b=fft(a);subplot(312);stem(t*1000,abs(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([-10 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*1000,angle(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([0 100-0.004 0.004])grid on;title('相頻特性') 周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;a=sawtooth(10*pi*t,0.5);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號(hào)')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 25-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性')周期性方波： t=0:0.001:0.5;a=square(2*pi*10*t,50);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號(hào)')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 4]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 5-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性') 5）： N=100（或：N=200）;T=1; t=linspace(0,T,N);x=sin(2*pi*10*t);dt=t(2)-t(1);f=1/dt;X=fft(x);F=X(1:N/2+1);f=f*(0:N/2)/N;subplot(2,1,1)plot(t,x) title('x=sin(2*pi*50*t)')xlabel('t') ylabel('Amplitude')axis([0,1,-1,1]);subplot(2,1,2)plot(f,abs(F))xlabel('Frequency');ylabel('|X(e^{jw})|') （二）： 1）： N=100;n=0:99;Rn=[ones(1,N-1)zeros(1, 101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn;subplot(211);stem(n,pn);title('漢寧信號(hào)');[H,w]=freqz(pn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H);magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB);2）： N=100;n=0:99; Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn; sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));subplot(211);stem(n,sn); title('已調(diào)信號(hào)'); [H,w]=freqz(sn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H); magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB); 3）： a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];n=1:49; hn=impz(b,a,n);stem(n,hn,'k','f');ylabel('脈沖響應(yīng) ¨h(n)');xlabel('序號(hào)（n）');title('單位脈沖響應(yīng)'); 4）： a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];k=0:0.1:100;p=0.5-0.5*cos(2*pi*k./74);s=p.*(cos(pi*k/4)+2*cos(pi*k/2)+3*cos(3*pi*k/4));y=filter(b,a,s);z1=fft(y,256);plot([-128:127],fftshift(abs(z1)));axis([-30 30 0 120]);grid on; 5）： wp=200;ws=200;wp1=[0.2,0.3];ws1=[0.1,0.4];wp2=[0.4,0.6];ws2=[0.3,0.7];wp3=[0.7,0.8];ws3=[0.6,0.9];ap=1;as=20;N=100;n=0:99; Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn; sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));a=[1-1.1172 0.9841-0.4022 0.2277];b=[0.2277-0.4022 0.9841-1.1172 1];yn=filter(b,a,sn); [n,wc]=cheb1ord(wp,ws,ap,as);[bz,az]=cheby1(n,ap,wc);subplot(311)bz1=bz;az1=az;x1=filter(bz1,az1,yn);plot(x1);subplot(312)bz2=bz;az2=az;x2=filter(bz2,az2,yn);plot(x2);subplot(313)bz3=bz;az3=az;x3=filter(bz3,az3,yn);plot(x3) （三）： 1）： clc;a=imread('F:星空.jpg');imshow(a),title('原彩色圖像');2）： clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(3,2,1),imshow(a),title('原彩色圖像'); ar=a(:,:,1);ag=a(:,:,2);ab=a(:,:,3);subplot(3,2,4),imshow(ar),title('R'); subplot(3,2,5),imshow(ag),title('G');subplot(3,2,6),imshow(ab),title('B');3）： clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(2,1,1),imshow(a),title('原彩色圖像');b=rgb2gray(a);subplot(2,1,2),imshow(b),title('灰度圖像');4）： a=imread('F:星空.jpg');b=rgb2gray(a);b1=edge(b,'sobel');b2=edge(b,'prewitt');b3=edge(b,'roberts');b4=edge(b,'log');b5=edge(b,'canny');subplot(3,2,1);imshow(b);title('灰度圖像');subplot(3,2,2);imshow(b1);title('Sobel邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,3);imshow(b2);title('Prewitt邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,4);imshow(b1);title('Roberts邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,5);imshow(b1);title('LoG邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,6);imshow(b1);title('Canny邊緣檢測(cè)'); 五、總結(jié)與心得體會(huì)： 在課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，我獲益匪淺，不但進(jìn)一步掌握了數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)及MATLAB的基本操作，還詳細(xì)了解并掌握了信號(hào)的產(chǎn)生、采樣及頻譜分析的方法。我進(jìn)一步了解到凡事都需要耐心，細(xì)心仔細(xì)是成功的重要保證之一。雖然在做的過程中遇到了一些問題，但是在研究生學(xué)姐、班級(jí)同學(xué)的幫助以及自己的努力下，問題最終都得以解決。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我各方面的能力有了很大的提高，對(duì)我以后的工作、實(shí)踐都有很大的幫助。 在此次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我經(jīng)常把C語言的語法知識(shí)照搬到MATALAB設(shè)計(jì)中，從而導(dǎo)致調(diào)試失敗，所以下次用此類語言做課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)事先學(xué)習(xí)下這類語言的基本語法，以免與其他語言相混淆。還有就是有些不定參數(shù)存在時(shí)，可先取定值，用于調(diào)試，這樣可以節(jié)約調(diào)試時(shí)間，從而提高效率。 本次課程設(shè)計(jì)不但讓我又學(xué)到了一些知識(shí)，而且也提高了我的綜合能力，使我在各個(gè)方面都得到了鍛煉。以后有這樣的機(jī)會(huì)一定會(huì)更加的很好利用，它不僅可以提高學(xué)習(xí)的針對(duì)性而且可以很好的鍛煉動(dòng)手能力以及自己的邏輯設(shè)計(jì)能力和處理問題的能力，希望在以后的學(xué)習(xí)生活中會(huì)有更多的機(jī)會(huì)來加強(qiáng)這方面的能力。 參考文獻(xiàn)： [1] 《數(shù)字信號(hào)處理(第二版)》.丁玉美等 西安電子科技大學(xué)出版社 [2] 《數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)現(xiàn)》，陳懷琛等譯，電子工業(yè)出版社； [3] 《MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用》，陳懷琛等，電子工業(yè)出版社 基于DSP的開關(guān)電源 摘要 本文以TMs320LF2407A為控制核心，介紹了一種基于DSP的大功率開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案。該電源采用半橋式逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，應(yīng)用脈寬調(diào)制和軟件PID調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓的穩(wěn)定輸出。最后，給出了試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)表明，該電源具有良好的性能，完全滿足技術(shù)規(guī)定要求。關(guān)鍵字：DSP；開關(guān)電源；PID調(diào)節(jié) ABSTRACT In this paper,setting TMs320LF2407A as the control center, it describes a DSP-based high-power switching power source design.The power supply uses a half-bridge inverter circuit topology, applications and software PID regulator pulse width modulation technology to achieve a stable output voltage.Finally, the experimental results was given.The experimental results show that the power supply has a good performance, fully meeting the technical requirements.Key Words: DSP;Switching power supply;PID 0 引 言 信息時(shí)代離不開電子設(shè)備，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備的種類與日俱增，與人們的工作、生活的關(guān)系也日益密切。任何電子設(shè)備又都離不開可靠的供電電源，它們對(duì)電源供電質(zhì)量的要求也越來越高。 目前，開關(guān)電源以具有小型、輕量和高效的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源。與之相應(yīng)，在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，DSP芯片的發(fā)展日新月異，因此基于DSP芯片的開關(guān)電源擁有著廣闊的前景，也是開關(guān)電源今后的發(fā)展趨勢(shì)。電源的總體方案設(shè)計(jì) 本文所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源的基本組成原理框圖如圖1所示，主要由功率主電路、DSP控制回路以及其它輔助電路組成。 開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體積和重量中占很大比例。從“電路”和“電機(jī)學(xué)”的有關(guān)知識(shí)可知，提高開關(guān)頻率可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效地降低電源裝置的體積和重量。以帶有鐵芯的變壓器為例，分析如下： 圖1.開關(guān)電源基本原理 設(shè)鐵芯中的磁通按正弦規(guī)律變化，即φ= φMsinωt，則： eL??Wd????Wcos?t?EMcos?t dt(1)式中，EM= ωWφ M=2πfWφM，在正弦情況下，EM=√2E，φM=BMS，故： E?2?fW?M?4.44fWBMS 2(2)式中，f為鐵芯電路的電源頻率；W 為鐵芯電路線圈匝數(shù)；BM為鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S為鐵芯線圈截面積。 從公式可以看出電源頻率越高，鐵芯截面積可以設(shè)計(jì)得越小，如果能把頻率從50 Hz提高到50 kHz，即提高了一千倍，則變壓器所需截面積可以縮小一千倍，這樣可以大大減小電源的體積。 綜合電源的體積、開關(guān)損耗以及系統(tǒng)抗干擾能力等多方面因素的考慮，本開關(guān)電源的開關(guān)頻率設(shè)定為30 kHZ。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 功率主電路 本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結(jié)構(gòu)，主要由輸入電網(wǎng)EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成，如圖2所示。 圖2.功率主電路原理圖 圖3.功軍主回路的電壓波形變化 本開關(guān)電源采用半橋式功率逆變電路。如圖2所示，輸入市電經(jīng)EMI濾波器濾波，大大減少了交流電源輸入的電磁干擾，并同時(shí)防止開關(guān)電源產(chǎn)生的諧波串?dāng)_到輸入電源端。再經(jīng)過橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點(diǎn)問。P、N之間接人一個(gè)小容量、高耐壓的無感電容，起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類似，只是其中兩個(gè)功率開關(guān)器件改由兩個(gè)容量相等的電容CA1和CA2代替。在實(shí)際應(yīng)用中為了提高電容的容量以及耐壓程度，CA1和CA2往往采用的是由多個(gè)等值電容并聯(lián)組成的電容組。C A1、CA2 的容量選值應(yīng)在電源體積和重量允許的條件下盡可能的大，以減小輸出電壓的紋波系數(shù)和低頻振蕩。CA1 和CA2 在這里同時(shí)起到了靜態(tài)時(shí)分壓的作用，使Ua =Uin／2。 在本電源的設(shè)計(jì)中，采用IGBT來作為功率開關(guān)器件。它既具有MOSFET的通斷速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單及驅(qū)動(dòng)功率小等優(yōu)點(diǎn)，又具有GTR的容量大和阻斷電壓高的優(yōu)點(diǎn)。 在IGBT的集射極間并接RC吸收網(wǎng)絡(luò)，降低開關(guān)應(yīng)力，減小IGBT關(guān)斷產(chǎn)生的尖峰電壓；并聯(lián)二極管DQ實(shí)現(xiàn)續(xù)流的作用。二次整流采用全波整流電路，通過后續(xù)的LC濾波電路，消除高頻紋波，減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC濾波電路中的電容由多個(gè)高耐壓、大容量的電容并聯(lián)組成，以提高電源的可靠性，使輸出直流電壓更加平穩(wěn)。2.2 控制電路 控制電路部分實(shí)際上是一個(gè)實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制系統(tǒng)，包括對(duì)開關(guān)電源輸出端電壓、電流和IGBT溫度的檢測(cè)，對(duì)收集信息的分析和運(yùn)算處理，對(duì)電源工作參數(shù)的設(shè)置和顯示等。其控制過程主要是通過采集開關(guān)電源的相關(guān)參數(shù)，送入DSP芯片進(jìn)行預(yù)定的分析和計(jì)算，得出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，通過改變輸出PWM波的占空比，送到逆變橋開關(guān)器件的控制端，從而控制輸出電壓和電流。 控制電路主要包括DSP控制器最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、輔助電源電路、采樣電路和保護(hù)電路。 （1）DSP控制器最小系統(tǒng) DSP控制器是其中控制電路的核心采用TMS32OLF2407A DSP芯片，它是美國TEXAS INSTU—MENTS（TI）公司的最新成員。TMS30LF2407A基于C2xLP內(nèi)核，和以前C2xx系列成員相比，該芯片具有處理性能更好（30MIPS）、外設(shè)集成度更高、程序存儲(chǔ)器更大、A／D轉(zhuǎn)換速度更快等特點(diǎn)，是電機(jī)數(shù)字化控制的升級(jí)產(chǎn)品，特別適用于電機(jī)以及逆變器的控制。DSP控制器最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及鍵盤顯示電路。時(shí)鐘電路通過15 MHz的外接晶振提供；復(fù)位電路直接通過開關(guān)按鍵復(fù)位；由4×4的矩陣式鍵盤和SPRT12864M LCD構(gòu)成了電源系統(tǒng)的人機(jī)交換界面。 （2）驅(qū)動(dòng)放大電路 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用脈沖變壓器和TC4422組成，其電路原理圖如圖4所示： 圖4.IGBT驅(qū)動(dòng)電路原理圖 由于TMS320LF2407A的驅(qū)動(dòng)功率較小，不能勝任驅(qū)動(dòng)開關(guān)管穩(wěn)定工作的要求，因此需要加上驅(qū)動(dòng)放大電路，以增大驅(qū)動(dòng)電流功率，提高電源系統(tǒng)的可靠性。如圖4所示，采用兩片TCA422組成驅(qū)動(dòng)放大電路。 TC4421／4422是Microchip公司生產(chǎn)的9A高速M(fèi)OsFET／IGBT驅(qū)動(dòng)器，其中TC4421是反向輸出，TC4422是同向輸出，輸出級(jí)均為圖騰柱結(jié)構(gòu)。 TC4421／4422具有以下特點(diǎn)： ①輸出峰值電流大：9 A； ② 電源范圍寬：4.5 V～18 V； ③連續(xù)輸出電流大：最大2 A； ④快速的上升時(shí)間和下降時(shí)間：30 ns（負(fù)載4700pF），180 ns（負(fù)載47000 pF）； ⑤傳輸延遲時(shí)間短：30 ns（典型）； ⑥供電電流?。哼壿嫛?”輸入～200μA（典型），邏輯“0”輸入～55 μA（典型）； ⑦輸出阻抗低：1.4 Ω（典型）； ⑧閉鎖保護(hù)：可承受1.5 A的輸出反向電流； ⑨輸入端可承受高達(dá)5 V的反向電壓； ⑩能夠由TTL或CMOS電平（3 V～18 V）直接驅(qū)動(dòng)，并且輸人端采用有300 mV滯回的施密特觸發(fā)電路。 當(dāng)TMS320LF2407A輸出的PWM1為高電平，PWM2為低電平時(shí)，經(jīng)過TCA422驅(qū)動(dòng)放大后輸出，在脈沖變壓器一次側(cè)所流過的電流從PWMA流向PWMB，如圖4中箭頭所示，電壓方向?yàn)樯险仑?fù)。 根據(jù)變壓器的同名端和接線方式，則開關(guān)管Q1的柵極電壓為正，Q2的柵極電壓為負(fù)。因此，此時(shí)是驅(qū)動(dòng)QM1導(dǎo)通。反之若是PWM1為高電平，PWM2為低電平時(shí)，則是驅(qū)動(dòng)Q2導(dǎo)通。四只二極管DQ1 ～DQ2的作用是消除反電動(dòng)勢(shì)對(duì)TCA422的影響。 （3）輔助電源電路 本開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)過程中所需要的幾路工作電源如下： ① TMS320LF2407 DSP所需電源：I／O 電源（3.3 V），PLL（PHSAELOCKED LOOP）電源（3.3 V），F(xiàn)IASH編程電壓（5 V），模擬電路電源電壓（3.3 V）；②TCA422芯片所需電源：電源端電壓范圍4.5～18 V（選擇15 V）；③采樣電路中所用運(yùn)算放大器的工作電源為15 V。 因此，整個(gè)控制電路需要提供15 V、5 V和3.3 V三種制式的電壓。設(shè)計(jì)中選用深圳安時(shí)捷公司的HAw 5-220524 AC／DC模塊將220 V、50 Hz的交流電轉(zhuǎn)換成24 V直流電，然后采用三端穩(wěn)壓器7815和7805獲得15 V和5 V的電壓。TMS320LF2407A所需的3.3 V由5 V通過TPS7333QD電壓芯片得到。（4）采樣電路 電壓采樣電路由三端穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器PC817之問的配合來構(gòu)成。電路設(shè)計(jì)如圖5所示，TL431與PC817一次側(cè)的LED串聯(lián)，TL431陰極流過的電流就是LED的電流。輸出電壓Ud經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)后到參考電壓UR與TL431中的2.5 V基準(zhǔn)電壓Uref進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓，使LED的工作電流 If發(fā)生變化，再通過光耦將變化的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送人LF2407A的ADCIN00引腳。 圖5.電壓采樣電路原理圖 由于TMS320LF2407A的工作電壓為3.3 V，因此輸入DSP的模擬信號(hào)也不能超過3.3 V。為防止輸入信號(hào)電壓過高造成A／D輸入通道的硬件損壞，我們對(duì)每一路A／D通道設(shè)計(jì)了保護(hù)電路，如圖5所示，Cu2，CU3 起濾波作用，可以將系統(tǒng)不需要的高頻和低頻噪聲濾除掉，提高系統(tǒng)信號(hào)處理的精度和穩(wěn)定性。 另外，采用穩(wěn)壓管限制輸入電壓幅值，同時(shí)輸入電壓通過二極管與3.3 V電源相連，以吸收瞬間的電壓尖峰。 當(dāng)電壓超過3.3 V時(shí)，二極管導(dǎo)通，電壓尖峰的能量被與電源并聯(lián)的眾多濾波電容和去耦電容吸收。并聯(lián)電阻Ru4的目的是給TL431提供偏置電流，保證TL431至少有1 mA的電流流過。Cu1 和RU3作為反饋網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償元件，用以優(yōu)化系統(tǒng)的頻率特性。 電流采樣的原理與電壓采樣類似，只是在電路中要通過電流傳感器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再進(jìn)行采集。 （5）保護(hù)電路 為保證系統(tǒng)中功率轉(zhuǎn)換電路及逆變電路能安全可靠工作，TMs320LF2407A提供了PDPINTA,各種故障信號(hào)經(jīng)或門CD4075B綜合后，經(jīng)光電隔離、反相及電平轉(zhuǎn)換后輸入到PDPINTA引腳，有任何故障時(shí)，CD4075B輸出高電平，PDPINTA引腳相應(yīng)被拉為低電平，此時(shí)DSP所有PWM輸出管腳全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，即封鎖PWM輸出。整個(gè)過程不需要程序干預(yù)，由硬件實(shí)現(xiàn)。這對(duì)實(shí)現(xiàn)各種故障信號(hào)的快速處理非常有用。在故障發(fā)生后，只有在人為干預(yù)消除故障，重啟系統(tǒng)后才能繼續(xù)工作。系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) 為了構(gòu)建DSP控制器軟件框架，使程序易于編寫、查錯(cuò)、測(cè)試、維護(hù)、修改、更新和擴(kuò)充，在軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化設(shè)計(jì)，將整個(gè)軟件劃分為初始化模塊、ADC信號(hào)采集模塊、PID運(yùn)算處理模塊、PWM波生成模塊、液晶顯示模塊以及按鍵掃描模塊。各模塊間的流程如圖6所示。 圖6.功能模塊流程圖 3.1 初始化模塊 系統(tǒng)初始化子程序是系統(tǒng)上電后首先執(zhí)行的一段代碼，其功能是保證主程序能夠按照預(yù)定的方式正確執(zhí)行。系統(tǒng)的初始化包括所有DSP的基本輸入輸出單元的初始設(shè)置、LCD初始化和外擴(kuò)單元的檢測(cè)等。 3.2 ADC采樣模塊 TMS320LF2407A芯片內(nèi)部集成了10位精度的帶內(nèi)置采樣／保持的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）。根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，10位ADC的精度可以滿足電壓的分辨率、電流的分辨率的控制要求，因此本設(shè)計(jì)直接利用DSP芯片內(nèi)部集成的ADC就可滿足控制精度。另外，該10位ADC是高速ADC，最小轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到500 ns，也滿足控制對(duì)采樣周期要求。 ADC采樣模塊首先對(duì)ADC進(jìn)行初始化，確定ADC通道的級(jí)聯(lián)方式，采樣時(shí)間窗口預(yù)定標(biāo)，轉(zhuǎn)換時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)等。然后啟動(dòng)ADC采樣，定義三個(gè)數(shù)組依次存放電壓、電流和溫度的采樣結(jié)果，對(duì)每一個(gè)信號(hào)采樣8次，經(jīng)過移位還原后存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)組中，共得到3組數(shù)據(jù)。如果預(yù)定的ADC中斷發(fā)生，則轉(zhuǎn)人中斷服務(wù)程序，對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和傳輸。以電壓采樣為例，其具體的流程圖如圖7所示。 圖7.程序流程圖 3.3 PID運(yùn)算模塊 本系統(tǒng)借助DSP強(qiáng)大的運(yùn)算功能，通過編程實(shí)現(xiàn)了軟件PID調(diào)節(jié)。由于本系統(tǒng)軟件中采用的是增量式PID算法，因此需要得到控制量的增量△un，式（3）為增量式PID算法的離散化形式： ?un?Kp(en?en?1)?Kien?Kd[en?2en?1?en?2] (3) 開關(guān)電源在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，偏差是很小的。如果偏差e在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，控制器對(duì)這樣微小的偏差計(jì)算后，將會(huì)輸出一個(gè)微小的控制量，使輸出的控制值在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，不斷改變自己的方向，頻繁動(dòng)作，發(fā)生振蕩，這既影響輸出控制器，也對(duì)負(fù)載不利。 為了避免控制動(dòng)作過于頻繁，消除由于頻繁動(dòng)作所引起的系統(tǒng)振蕩，在PID算法的設(shè)計(jì)中設(shè)定了一個(gè)輸出允許帶eo。當(dāng)采集到的偏差|en|≤eo時(shí)，不改變控制量，使充電過程能夠穩(wěn)定地進(jìn)行；只有當(dāng)|en| >eo 時(shí)才對(duì)輸出控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)。PID控制模塊的程序流程如圖8所示： 圖8.PID運(yùn)算程序流程圖 TMS320LF2407A內(nèi)部包括兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器模塊包括通用定時(shí)器GP、比較單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路。通過TMS320LF2407A事件管理模塊中的比較單元可以產(chǎn)生帶死區(qū)的PWM波，與PWM 波產(chǎn)生相關(guān)的寄存器有：比較寄存器CMPRx、定時(shí)器周期寄存器Tx—PR、定時(shí)器控制寄存器TxCON、定時(shí)器增／減計(jì)數(shù)器TxCNT、比較控制寄存器COMCONA／B、死區(qū)控制寄存器DBTCONA／B。 PWM波的生成需對(duì)TMS320LF2407A的事件管理模塊中的寄存器進(jìn)行配置。由于選用的是PWM1／2，因此配置事件管理寄存器組A，根據(jù)需要生成帶死區(qū)PWM波的設(shè)置步驟為： （1）設(shè)置并裝載比較方式寄存器ACTRA，即設(shè)置PWM波的輸出方式； （2）設(shè)置T1CON寄存器，設(shè)定定時(shí)器1工作模式，使能比較操作； （3）設(shè)置并裝載定時(shí)器1周期寄存器T1PR，即規(guī)定PWM 波形的周期； （4）定義CMPR1寄存器，它決定了輸出PWM 波的占空比，CMPR1中的值是通過計(jì)算采樣值而得到的； （5）設(shè)置比較控制寄存器COMCONA，使能PD—PINTA 中斷； （6）設(shè)置并裝載死區(qū)寄存器DBTCONA，即設(shè)置死區(qū)時(shí)間。 圖9.帶死區(qū)PWM波的生成原理 3.5 鍵盤掃描及LCD顯示模塊 按鍵掃描執(zhí)行模塊的作用是判斷用戶的輸入，對(duì)不同的輸入做出相應(yīng)的響應(yīng)。本開關(guān)電源設(shè)計(jì)采用16個(gè)壓電式按鍵組成的矩陣式鍵盤構(gòu)成系統(tǒng)的輸入界面。16個(gè)按鍵的矩陣式鍵盤需要DSP的8個(gè)I／O口，這里選用IOPA0～I(xiàn)OPA3作為行線，IOPF0～I(xiàn)OPF3作為列線。由于TMS320LF2407A都是復(fù)用的I／O口，因此需要對(duì)MCRA和MCRC寄存器進(jìn)行設(shè)置使上述8個(gè)I／O口作為一般I／O端口使用。按鍵掃描執(zhí)行模塊采用的是中斷掃描的方式，只有在鍵盤有鍵按下時(shí)才會(huì)通過外部引腳產(chǎn)生中斷申請(qǐng)，DSP相應(yīng)中斷，進(jìn)人中斷服務(wù)程序進(jìn)行鍵盤掃描并作相應(yīng)的處理。 LCD顯示模塊需要DSP提供11個(gè)I／O口進(jìn)行控制，包括8位數(shù)據(jù)線和3位控制線，數(shù)據(jù)線選用IOPB0～I(xiàn)OPB7，控制線選用IOPFO IOPF2，通過對(duì)PBDATDIR和PFDATDIR寄存器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)DSP與LCD的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)顯示開關(guān)電源的運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)論 本文介紹的基于DSP的大功率高頻開關(guān)電源，充分發(fā)揮了DSP強(qiáng)大功能，可以對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行多方面控制，并且能夠簡(jiǎn)化器件，降低成本，減少功耗，提高設(shè)備的可靠性。 參考文獻(xiàn) [1]何希才.新型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．北京：科學(xué)出版社，2001 [2]劉和平，嚴(yán)利平，張學(xué)鋒等.TMS320LF240xDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用[J]．北京：航空航天大學(xué)出版社，2002 [3] 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DSP原理及應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) 1.設(shè)置環(huán)境時(shí)分為軟件設(shè)置和硬件設(shè)置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)置，這次實(shí)驗(yàn)只是軟件仿真，可以不設(shè)置硬件，但是要為日后的實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，還是要學(xué)習(xí)和熟悉硬件設(shè)置的過程。 2.在設(shè)置硬件時(shí)，不是按實(shí)驗(yàn)書上的型號(hào)選擇，而是應(yīng)該按照實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的型號(hào)去添加。 3.不管是硬件還是軟件的設(shè)置，都應(yīng)該將之前設(shè)置好的刪去，重新添加。設(shè)置好的配置中只能有一項(xiàng)。 4.CCS可以工作在純軟件仿真環(huán)境中，就是由軟件在PC機(jī)內(nèi)存中構(gòu)造一個(gè)虛擬的DSP環(huán)境，可以調(diào)試、運(yùn)行程序。但是一般無法構(gòu)造DSP中的外設(shè)，所以軟件仿真通常用于調(diào)試純軟件算法和進(jìn)行效率分析等。 5.這次實(shí)驗(yàn)采用軟件仿真，不需要打開電源箱的電源。 6.在軟件仿真工作時(shí)，無需連接板卡和仿真器等硬件。 7.執(zhí)行write_buffer一行時(shí)。如果按F10執(zhí)行程序，則程序在mian主函數(shù)中運(yùn)行，如果按F11，則程序進(jìn)入write_buffe函數(shù)內(nèi)部的程序運(yùn)行。 8.把str變量加到觀察窗口中，點(diǎn)擊變量左邊的“+”，觀察窗口可以展開結(jié)構(gòu)變量，就可以看到結(jié)構(gòu)體變量中的每個(gè)元素了。 9.在實(shí)驗(yàn)時(shí)，顯示圖形出現(xiàn)問題，不能顯示，后來在Graph Title 把Input的大寫改為input，在對(duì)volume進(jìn)行編譯執(zhí)行后，就可以看到顯示的正弦波圖形了。 10.在修改了實(shí)驗(yàn)2-1的程序后，要重新編譯、連接執(zhí)行程序，并且必須對(duì).OUT文件進(jìn)行重新加載，因?yàn)榇藭r(shí).OUT文件已經(jīng)改變了。如果不重新加載，那么修改執(zhí)行程序后，其結(jié)果將不會(huì)改變。 11.再觀察結(jié)果時(shí)，可將data和data1的窗口同時(shí)打開，這樣可以便于比較，觀察結(jié)果。 12.通過這次實(shí)驗(yàn)，對(duì)TMS320F2812x DSP軟件仿真及調(diào)試有了初步的了解與認(rèn)識(shí)，因?yàn)樽鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候都是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班的，與真正的理解和掌握還是有些距離的。但是這也為我們?nèi)蘸筮\(yùn)用這些知識(shí)打下了基礎(chǔ)，我覺得實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，不要急于問老師或者同學(xué)，先自己想辦法分析原因，想辦法解決，這樣對(duì)自身的提高更多吧。通過做實(shí)驗(yàn)，把學(xué)習(xí)的知識(shí)利用起來，也對(duì)這門課程更加有興趣了。 組員：葉孝璐 馮煥芬 鄭瑋儀 龐露露 20xx年4月10號(hào) 篇二：DSP實(shí)驗(yàn)報(bào)告+心得體會(huì) 龍 巖 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 班 級(jí) 07電本(1)班 學(xué)號(hào) 2007050344 姓 名 楊寶輝 同組人 獨(dú)立 實(shí)驗(yàn)日期 2010-5-18 室溫 大氣壓 成 績 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)設(shè)備 三、實(shí)驗(yàn)原理 浮點(diǎn)數(shù)的表達(dá)和計(jì)算是進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的基本知識(shí)；產(chǎn)生正弦信號(hào)是數(shù)字信號(hào)處理1.一臺(tái)裝有CCS軟件的計(jì)算機(jī)； 2.DSP實(shí)驗(yàn)箱的TMS320F2812主控板； 3.DSP硬件仿真器。1.掌握CCS實(shí)驗(yàn)環(huán)境的使用； 2.掌握用C語言編寫DSP程序的方法。中經(jīng)常用到的運(yùn)算；C語言是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理表達(dá)的基礎(chǔ)語言和通用語言。寫實(shí)現(xiàn)程序時(shí)需要注意兩點(diǎn)：（1）浮點(diǎn)數(shù)的范圍及存儲(chǔ)格式；（2）DSP的C語言與ANSI C語言的區(qū)別。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.打開CCS 并熟悉其界面； 2.在CCS環(huán)境中打開本實(shí)驗(yàn)的工程（Example_base.pjt），編譯并重建.out 輸出文件，然后通過仿真器把執(zhí)行代碼下載到DSP芯片中； 3． 把X0 , Y0 和Z0添加到Watch窗口中作為觀察對(duì)象（選中變量名，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇“Add Watch Window”命令）； 4． 選擇view->graph->time/frequency…。設(shè)置對(duì)話框中的參數(shù): 其中“Start Address” 設(shè)為“sin_value”，“Acquisition buffer size”和“Display Data size”都設(shè)為“100”，并且把“DSP Data Type”設(shè)為“32-bit floating point”，設(shè)置好后觀察信號(hào)序列的波形（sin函數(shù)，如圖）； 5． 單擊運(yùn)行； 6． 觀察三個(gè)變量從初始化到運(yùn)算結(jié)束整個(gè)過程中的變化；觀察正弦波形從初始化到運(yùn)算結(jié)束整個(gè)過程中的變化； 7． 修改輸入序列的長度或初始值，重復(fù)上述過程。 五、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) 通過本次實(shí)驗(yàn)，加深了我對(duì)DSP的認(rèn)識(shí)，使我對(duì)DSP實(shí)驗(yàn)的操作有了更進(jìn)一步的理解?；菊莆樟薈CS實(shí)驗(yàn)環(huán)境的使用，并能夠使用C語言進(jìn)行簡(jiǎn)單的DSP程序設(shè)計(jì)。 從軟件的安裝到使用軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與仿真，鍛煉了自己的動(dòng)手能力，也遇到了不少的坎坷，例如芯片的選擇，不能因?yàn)槁闊┒÷栽摬襟E，否則將會(huì)運(yùn)行出錯(cuò)。 附錄實(shí)驗(yàn)程序： #include “math.h” #include “stdio.h” #define N 100 #define pi 3.14159 float sin_value[100]; float X0,Y0,Z0; void main(void) { int i;for(i=0;i擔(dān)保埃眨櫻?仿真器驅(qū)動(dòng)程序的安裝以及相應(yīng)的配置流程也有了一定的了解。仿真環(huán)境的配置，到工程的建立，文件的加載，到程序的仿真，與目標(biāo)板的鏈接與調(diào)試，整個(gè)過程在摸索中逐漸熟悉。對(duì)已有程序進(jìn)行修改，重復(fù)相應(yīng)的過程也能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，在短短的時(shí)間里能掌握這些基本就差不多了，由于有的需要配置的文件的缺失，無法完成對(duì)相應(yīng)工程的配置設(shè)置，所以采用的參考例程里的程序，完成整個(gè)過程，這也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。做項(xiàng)目不是一個(gè)人的事，每個(gè)成員都應(yīng)積極的參與，為整個(gè)項(xiàng)目的完成提供保障，團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，盡可能的去發(fā)揮每個(gè)成員的專長，在整個(gè)項(xiàng)目的完成都能有所收獲，這才應(yīng)該是做項(xiàng)目的真正目的，加強(qiáng)同學(xué)之間的交流，用心付出，共同享受帶給大家的成功的喜悅。相關(guān)課程的學(xué)習(xí)只是個(gè)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上對(duì)相應(yīng)的硬件與軟件結(jié)合，切實(shí)去體驗(yàn)一個(gè)芯片所能實(shí)現(xiàn)的各種功能，去發(fā)現(xiàn)所學(xué)的知識(shí)會(huì)在哪些方面用到，是如何應(yīng)用，有怎樣可以改進(jìn)的方法，更深層次去掌握跟其他相關(guān)課程的交叉點(diǎn)，提升學(xué)習(xí)能力，從近期來看，可以為我們將要開始的畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，當(dāng)做是一次練手，爭(zhēng)取出色完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，為四年的大學(xué)交出一份完美的答卷。從長遠(yuǎn)看，為自己以后的工作也在一定程度的奠定基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)了，自己就能比較快的接受新知識(shí)，更能適應(yīng)社會(huì)對(duì)人的要求。 相信團(tuán)隊(duì)的力量，同時(shí)也要提高個(gè)人解決問題的能力，讓自己在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮的作用，將個(gè)人融入團(tuán)隊(duì)中，才能讓自己有更大的收獲。好好珍惜每次鍛煉學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，不斷提升自己，不斷超越自己，成就人生美好的夢(mèng)想！ 專業(yè)班級(jí)：微電子學(xué) 姓 名 學(xué) 號(hào)： [關(guān)于dsp心得體會(huì)]第二篇：數(shù)字信號(hào)處理(DSP)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第三篇：基于DSP開關(guān)電源
第四篇：dsp作業(yè)
第五篇：關(guān)于dsp心得體會(huì)
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