實驗4信號發(fā)生器實驗sine

1、 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)1利用DSP實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字處理框圖 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)2信號輸入輸出電路圖信號輸入輸出電路圖信號源信號源to DSPto DSP McBSP1McBSP1from DSPfrom DSP McBSP1McBSP1輸出輸出AIC23AIC23 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)3信號輸入輸出電路圖信號輸入輸出電路圖信號輸出端口信號輸出端口AIC23AIC23AIC23AIC23輸出輸出 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)4實驗實驗4 4 信號發(fā)生器實驗信號發(fā)生器實驗一、

2、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康亩嶒炘矶嶒炘砣?、實驗?nèi)容三、實驗內(nèi)容四、實驗思考題四、實驗思考題 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)5一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)并掌握D/A轉(zhuǎn)換器的初始化設(shè)置及其應(yīng)用2.學(xué)習(xí)并掌握使用DSP產(chǎn)生正弦波的原理和算法，進(jìn)而掌握任意信號波形(如三角波、鋸齒波、矩形波等信號)產(chǎn)生的原理和算法。3.比較產(chǎn)生信號的兩種主要方法(查表法和計算法)的優(yōu)缺點。 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)61.TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 2. A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的初始化與編程3.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法二、實驗原理二、實驗原理 北京

3、交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)7 TLV320AIC23B是TI公司生產(chǎn)的高性能語音芯片，16、20、24、32位串行A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路。采樣速率：可通過DSP對其寄存器編程來設(shè)置，范圍8KHz96KHz。內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器。在ADC之后有一個抽取濾波器：提高輸入信號的信噪比(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。在DAC之前有一個插值濾波器：保證輸出信號平滑(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。1.TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理詳情見TLV320AIC23B datasheet.pdf 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)

4、用技術(shù)8TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)McBSP1McBSP1 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)9TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)1.左側(cè)line輸入通道音量控制(地址:0000000)(1)左右通道音量同步設(shè)置(2)左通道音量增益設(shè)置/ AIC23左聲道音量控制Uint16Left_Line_Input_Volume_Control2=Codec_LLIVC_LPS(1),/左右通道音量同步LLIVC_LIM(0)+LLIVC_LIV(23);/左通道音量0增益編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)102.右側(cè)li

5、ne輸入通道音量控制(地址:0000001)(1)右左通道音量同步設(shè)置(2)右通道音量增益設(shè)置/ AIC23右聲道音量控制Uint16Right_Line_Input_Volume_Control2=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個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)113.耳機左聲道音量控制(地址:0000010)(1)左右耳機聲道音量同步設(shè)置(2)耳機左聲道零交叉檢測設(shè)置(3)耳機左聲道檢測使能耳機左聲道

6、增益設(shè)置/ AIC23耳機左聲道音量控制Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機左聲道零交叉檢測使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機左聲道零交叉 /+檢測使能耳機左聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)124.耳機右聲道音量控制(地址:0000011)(1)右左耳機聲道音量同步設(shè)置(2)耳機右聲道零交叉檢測設(shè)置(3)耳機右聲道檢測使能耳機左聲道增益設(shè)置/ AIC23耳機右聲道音量控制

7、Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機右聲道零交叉檢測使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機右聲道零交叉 /+檢測使能耳機右聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)135.模擬音頻通道控制(地址:0000100)(1)DAC使能設(shè)置(2)ADC輸入設(shè)置：0=line,1=microphone/AIC23模擬音頻通道控制Uint16Analog_Aduio_Path_Control2=C

8、odec_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輸入為lineTLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)146.數(shù)字音頻通道控制(地址:0000101)(1)噪聲去加重使能設(shè)置(2)ADC高通濾波器使能設(shè)置：0=禁止,1=使能/AIC23數(shù)字音頻通道控制Uint16Digital_Audio_Path_Control2=Cod

9、ec_DAPC_REV,DAPC_DACM(0)+DAPC_DEEMP(0)+DAPC_ADCHP(1) /ADC使能高通濾波器TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)157.采樣率控制(地址:0001000)(1)CLKIN分頻器設(shè)置：0=MCLK,1=MCLK/2(2)CLKOUT分頻器設(shè)置：0=MCLK,1=MCLK/2(3)采樣率選擇(見下表)當(dāng)SR3|SR2|SR1|SR0=(0110)b=6時，ADC采樣率=32KHz(4)時鐘模式選擇：0=Normal,1=USBTLV320AIC23B的11個寄

10、存器(含編程) 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)167.采樣率控制(地址:0001000)(續(xù))/AIC23波特率設(shè)置，CLKIN=CLKOUT=MCLK，采樣率32KHz，時鐘模式為普通模式，Uint16Sample_Rate_Control2=Codec_SRC_REV,SRC_CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0);TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)178.數(shù)字音頻接口格式設(shè)置(地址:0000111)(1)A

11、IC23主從模式設(shè)置(2)數(shù)據(jù)格式設(shè)置：11=DSP格式,10=I2S格式(3)數(shù)據(jù)長度：00=16bit,01=20bit,10=24bit,11=32bit /AIC23為主模式，數(shù)據(jù)長度16bit，數(shù)據(jù)為DSP模式Uint16Digital_Audio_Inteface_Format2=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個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)1

12、8/*將數(shù)據(jù)DataTempLeft從McBSP1發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)發(fā)送出去*/while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp) ;/如果無數(shù)據(jù)，等待MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);2.數(shù)據(jù)輸出 對A/D、D/A轉(zhuǎn)換器編程完成后，DSP將數(shù)據(jù)通過串行口MCBSP1發(fā)送出去。 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)19/*從McBSP1接收寄存器讀入數(shù)據(jù)，存入DataTempLeft中 */while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp); /如果無數(shù)據(jù)，等待DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp);3.數(shù)據(jù)輸入

13、對A/D、D/A轉(zhuǎn)換器編程完成后，如果需要DSP通過MCBSP1接收寄存器讀入數(shù)據(jù)，則可如下設(shè)置。 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)20 利用DSP和D/A轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生連續(xù)的正弦波信號，以及矩形波、鋸齒波、三角波等其它各種信號波形。產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法一般有兩種： 查表法和計算法 3.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)21 (1)產(chǎn)生波形方法：查表法 事先將需要輸出的數(shù)據(jù)計算好，存儲在DSP中，然后依次輸出就可以了。 優(yōu)點：速度快，可以產(chǎn)生頻率較高的波形，而且不占用DSP的計算時間。 缺點：需要占用DSP的內(nèi)部的存儲空間，尤其對采樣

14、頻率比較大的輸出波形。這樣，需要占用的內(nèi)部的空間將更大，而DSP內(nèi)部的存儲空間有所限制，所以查表法的應(yīng)用場合十分有限。 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)22 查表法(以正弦波為例) 設(shè)周期為1的正弦信號 ，對此信號一個周期采用256個點( )，作為原始數(shù)據(jù)，存入正弦波信號的表格中。如果利用DSP十六進(jìn)制整型數(shù)表示，還需將原始數(shù)據(jù)(十進(jìn)制小數(shù)格式)乘以32767，變成DSP是16位整型格式(Q15格式數(shù)據(jù))。 t2cos2561 k2561,2562sinkkkf 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)23(2)(2)計算法計算法( (以正弦波為例) 采用計算的

15、方法依次計算數(shù)據(jù)而后輸出，然后再計算而再輸出。優(yōu)缺點正好和查表法相反。優(yōu)點：不占用DSP的存儲空間缺點：占用DSP的計算時間，執(zhí)行程序的開銷變大。 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)24計算法計算法( (以正弦波為例) 如果要計算一個角度x的正弦和余弦值，可以使用泰勒級數(shù)進(jìn)行近似計算。也可以使用遞歸的差分方程計算正弦和余弦值。 yn=2cos(a)*yn-1-yn-2其中： a=2f0/fS為角度的計算步長。f0是正弦信號的頻率，fS是D/A轉(zhuǎn)換速率。xsin!9!7! 5! 39753xxxxxxcos!8!6!4!218642xxxx 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基

16、地DSP應(yīng)用技術(shù)25計算法計算法( (以正弦波為例)在產(chǎn)生周期性的正弦信號時，必須以一定的D/A轉(zhuǎn)換速率fS將各個樣點值送往D/A轉(zhuǎn)換器。正弦信號每個周期的樣點數(shù)N由正弦信號的頻率f0及D/A轉(zhuǎn)換速率fS決定： 0ffNS 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)26計算法計算法( (以正弦波為例)例如，當(dāng)利用遞歸的差分方程產(chǎn)生正弦信號時，若設(shè)定D/A轉(zhuǎn)換速率fS=16000Hz，則產(chǎn)生f0=1000Hz的正弦波信號時，存在，此時a=2f0/fS=2/N=2/16=0.3927首先在程序中計算出cos(a)及初始值y0和y1。cos(a)=0.9238795；y0=sin(0)=0

17、；y1=sin(a)=0.382683；n2以后的yn的值，通過遞歸計算得出。 161000160000ffNS 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)27利用利用TaylorTaylor級數(shù)計算正弦波部分參考程序級數(shù)計算正弦波部分參考程序 在在c主程序中添加主程序中添加:#defineNx360/每周期抽取點數(shù)#pragmaDATA_SECTION(output1,data_out1);floatoutput1Nx;/存放sin數(shù)據(jù),浮點型#pragmaDATA_SECTION(output,data_out);intoutputNx;/存放sin數(shù)據(jù)，定點型在在cmd文件中添

18、加：文件中添加：data_out:SDRAMdata_out1:SDRAM 北京交通大學(xué) 國家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)28Uint16i,j=0,k=0;floatinput0=0,x1,x2;floata,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;/step為角度步長step=360.0/Nx;/Nx為360度內(nèi)取樣點數(shù)for(i=0;i=Nx-1;i+)floatangle,xx;angle=input0+step*i;x1=3.1415926*angle/180;/角度轉(zhuǎn)換為弧度xx=x1*x1;g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/1