基于DSP的卷積算法的實現(xiàn)

1、DSP課程考核論文 課程名稱：DSP原理與應(yīng)用教程題 目：基于DSP的卷積算法的實現(xiàn) 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 08級1班 目錄摘要.3緒論.3課程設(shè)計方案及原理.3課程設(shè)計步驟及過程.10總結(jié).17參考文獻.17基于DSP的卷積算法的實現(xiàn)摘要:卷積和（簡稱卷積）是信號處理中常用的算法之一。數(shù)字卷積運算通常采用兩種方法：線性卷積和圓卷積。為了能使卷積運算在C54x系列DSP上的實現(xiàn)方法，首先要對數(shù)字卷積的基本概念作深入了解。使大家從根本上掌握卷積的實現(xiàn)方法，我們以模擬信號的卷積和數(shù)字信號的卷積為主，以及他們在C54x系列DSP上的實現(xiàn)方法。緒論：在通信和信號處理中，常用的運算，如卷積，

2、自相關(guān)，濾波和快速傅里葉交換等。都具有較高的密度性和復雜性，而這些運算中所用到的最基本的是乘法-累加運算。C54x的硬件及軟件設(shè)計使其具有快速的進行乘法-累加運算功能，并具有豐富的軟件資源為這些算法的實施提供有力的條件。因此，這種芯片在通信及信號處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹卷積算法在DSP原理中的應(yīng)用。課程設(shè)計方案及原理一、實驗?zāi)康?掌握用窗函數(shù)法設(shè)計卷積算法的原理和方法；2熟悉卷積算法特性；3了解各種窗函數(shù)對卷積算法的影響。二、實驗設(shè)備計算機，Code Composer Studio 2.0 for C5000系統(tǒng)。三、實驗原理1卷積的基本原理和公式 卷集和：對離散系統(tǒng)“卷積和”也

3、是求線性時不變系統(tǒng)輸出響應(yīng)（零狀態(tài)響應(yīng)）的主要方法。 卷積和的運算在圖形表示上可分為四步： Y(n)=X(m)h(nm)=X(n)*h(n)m=1）翻褶 先在啞變量坐標M上作出x(m)和h(m)，將m=0的垂直軸為軸翻褶成h(-m)。2）移位 將h(-m)移位n，即得h(n-m)。當n為正整數(shù)時，右移n位。當n為負整數(shù)時，左移n位。3）相乘 再將h(n-m)和x(m)的相同m值的對應(yīng)點值相乘。 4）相加 把以上所有對應(yīng)點的乘積疊加起來，即得y(n)值。依上法，取n=,-2,-1,0,1,2,3,各值，即可得全部y(n)值。3程序的自編函數(shù)及其功能 (1)processing1(int *inp

4、ut2, int *output2) 調(diào)用形式：processing1(int *input2, int *output2) 參數(shù)解釋：intput2、output2為兩個整型指針數(shù)組。 返回值解釋：返回了一個“TREN”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說明：對輸入的input2 buffer波形進行截取m點，再以零點的Y軸為對稱軸進行翻褶，把生成的波形上的各點的值存入以O(shè)UTPUT2指針開始的一段地址空間中。 (2)processing2(int *output2, int *output3) 調(diào)用形式：processing2(int *output2, int *output3)

5、 參數(shù)解釋：output2、output3為兩個整型指針數(shù)組。 返回值解釋：返回了一個“TREN”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說明：對輸出的output2 buffer波形進行作n點移位，然后把生成的波形上的各點 的值存入以O(shè)UTPUT3指針開始的一段地址空間中。 (3)processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 調(diào)用形式：processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 參數(shù)解釋：output2、output4、input1為三個整型指針數(shù)組。 返回值解釋：返回了一個“

6、TREN”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說明：對輸入的input2 buffer波形和輸入的input1 buffer作卷積和運算，然后把 生成的波形上的各點的值存入以O(shè)UTPUT4指針開始的一段地址空間中。 (4)processing4(int *input2,int *output1) 調(diào)用形式：processing4(int *input2,int *output1) 參數(shù)解釋：output1、input2為兩個整型指針數(shù)組。 返回值解釋：返回了一個“TREN”，讓主函數(shù)的while循環(huán)保持連續(xù)。 功能說明：對輸入的input2 buffer波形截取m點，然后把生成的波形上的

7、各點的值存 入以O(shè)UTPUT1指針開始的一段地址空間中。源程序如下：#include #include volume.h/* Global declarations */int inp1_bufferBUFSIZE;int inp2_bufferBUFSIZE; /* processing data buffers */int out1_bufferBUFSIZE;int out2_bufferBUFSIZE;int out3_bufferBUFSIZE;int out4_bufferBUFSIZE*2;int size = BUFSIZE;int ain = MINGAIN;int zhy=

8、0;int sk=64; /*sk代表所開的bufsize的大小,需修改它.輸入文件sine.dat為32點,sine11.dat, sin22.dat,sin33.dat,sin44.dat為64點的輸入波形.*/ /* volume control variable */unsigned int processingload = 1; /* processing routine /load value */* Functions */extern void load(unsigned int loadValue);static int processing1(int *output1, i

9、nt *output2);static int processing2(int *output2, int *output3); static int processing3(int *input1,int *output2,int *output4);static int processing4(int *input2, int *output1);static void dataIO1(void);static void dataIO2(void);/* * = main = */void main() int *input1 = &inp1_buffer0; int *input2 =

10、&inp2_buffer0; int *output1 = &out1_buffer0; int *output2 = &out2_buffer0; int *output3 = &out3_buffer0; int *output4 = &out4_buffer0; puts(volume example startedn); /* loop forever */ while(TRUE) /* * Read input data using a probe-point connected to a host file. * Write output data to a graph conne

11、cted through a probe-point. */ dataIO1(); dataIO2(); /* apply gain */ processing4(input2,output1); processing1(output1, output2); processing2(output2, output3); processing3(input1,output2,output4) ; /* * = processing = * * FUNCTION: apply signal processing transform to input signal. * * PARAMETERS:

12、address of input and output buffers. * * RETURN VALUE: TRUE. */static int processing4(int *input2,int *output1) int m=sk; for(;m=0;m-) *output1+ = *input2+ * ain; for(;(size-m)0;m+) output1m=0; /load(processingload); return(TRUE); static int processing1(int *output1,int *output2) int m=sk-1; for(;m0

13、;m-) *output2+ = *output1+ * ain; /* additional processing /load */ /load(processingload); return(TRUE);static int processing2(int *output2, int *output3) int n=zhy; size=BUFSIZE; for(;(size-n)0;n+) *output3+ = output2n; /* for (;n0;n-) *output3+ = 0; */ /load(processingload); return(TRUE); static i

14、nt processing3(int *input1,int *output2,int *output4) int m=sk; int y=zhy; int z,x,w,i,f,g; for(;(m-y)0;) i=y; x=0; z=0; f=y; for(;i=0;i-) g=input1z*output2f; x=x+g; z+; f-; *output4+ = x; y+; m=sk; y=sk-1; w=m-zhy-1; for(;m0;m-) y-; i=y; z=sk-1; x=0; f=sk-y; for(;i0;i-,z-,f+) g=input1z*output2f; x=

15、x+g; out4_bufferw=x; w+; /load(processingload); return(TRUE); /* * = dataIO = * * FUNCTION: read input signal and write processed output signal. * * PARAMETERS: none. * * RETURN VALUE: none. */static void dataIO1() /* do data I/O */ return;static void dataIO2() /* do data I/O */ return;課程設(shè)計步驟及過程 1實驗

16、準備 (1)連接設(shè)備關(guān)閉計算機和實驗箱電源。如使用PP型仿真器則用附帶的并口連線連接計算機并口和仿真器相應(yīng)接口。檢查ICETEK-VC5416-A板上DIP開關(guān)MP/MC的位置，應(yīng)設(shè)置在“OFF”位置（靠近 復位按鈕），即設(shè)置DSP工作在MP方式。關(guān)閉實驗箱上三個開關(guān)。 (2)開啟設(shè)備打開計算機電源。打開實驗箱電源開關(guān)，如使用USB型仿真器用附帶的USB電纜連接計算機和仿真器相應(yīng)接口，注意仿真器上 兩個指示燈均亮。 (3)設(shè)置Code Composer Studio為Simulator方式： 參見“Code Composer Studio入門實驗”之四.2。2打開工程，瀏覽程序，工程目錄為C:

17、ICETEK-VC5416-EDULabLab20-Convolve3編譯并下載程序 4設(shè)置輸入數(shù)據(jù)文件 請在c程序中的如下兩行上設(shè)置probe point：dataIO1();1 dataIO2(); 設(shè)置方法是把光標指示到這一行上，按鼠標右鍵，從顯示的菜單上分別選擇probe point。 在c程序的“dataIO1();”行上設(shè)置break point。5打開觀察窗口-選擇菜單“View”、“Graph”、“Time/Frequency”進行如下設(shè)置： -選擇菜單“View”、“Graph”、“Time/Frequency”進行如下設(shè)置： -在彈出的三個圖形窗口中單擊鼠標右鍵，選擇“Cl

18、ear Display”。6. 設(shè)置波形輸入文件 -選擇“File”菜單中的“File I/O”，打開“File I/O”窗口；單擊“Add File”按鈕，在“FileInput”窗口中選擇C:ICETEK-VC5416-EDULabLab20-Convolve目錄下的sin.dat文件，單擊“打開”按鈕；在“Address”項中輸入inp1_buffer，在“Length”項中輸入32，在“Warp Around”項前加上選擇標記，單擊“Add Probe Point”按鈕； -在“Break/Probe/Profile Points”窗口中單擊“Probe Point”列表中的“Conv

19、olve.c line52 NoConnection”，再單擊“Connect”項尾部的展開按鈕，在顯示的展開式列表中選擇列表末尾的“”，單擊“Replace”按鈕，單擊“確定”按鈕。 -在“File I/O”窗口中單擊“確定”，完成設(shè)置。 -選擇“File”菜單中的“File I/O”，打開“File I/O”窗口；單擊“Add File”按鈕，在“FileInput”窗口中選擇C:ICETEK-VC5416-EDULabLab20-Convolve目錄下的sin.dat文件，單擊“打開”按鈕；在“Address”項中輸入inp2_buffer，在“Length”項中輸入32，在“Warp

20、Around”項前加上選擇標記，單擊“Add Probe Point”按鈕； -在“Break/Probe/Profile Points”窗口中單擊“Probe Point”列表中的“Convolve.c line53 NoConnection”，再單擊“Connect”項尾部的展開按鈕，在顯示的展開式列表中選擇列表末尾的“”，單擊“Replace”按鈕，單擊“確定”按鈕。 -在“File I/O”窗口中單擊“確定”，完成設(shè)置。7運行程序，觀察結(jié)果 -按F5鍵運行程序，待程序停留在軟件斷點；觀察剛才打開的三個圖形窗口，其中顯示的是輸入和輸出的時域波形； -觀察頻域波形：在各圖形窗口中單擊鼠標右鍵，選擇“Properties”，在“Graph Property Dialog”中的第1項“Display Type”項中選擇“FFT Magnitude”，單擊“OK”完成；這 時圖形窗口中顯示波形的頻域圖。（也可再打開顯示頻域圖的窗口） -驗算結(jié)果：在各頻域窗口中的波形上單擊鼠標左鍵，將光標停到統(tǒng)一的位置（通過觀察窗口狀態(tài)欄中的第1個浮點數(shù)表示其坐標值），讀取狀態(tài)欄