DSP課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、數(shù)據(jù)采集處理和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一課程設(shè)計(jì)要求1. 基本DSP硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求基本DSP硬件系統(tǒng)以TMS320C54X系列為核心處理器，包括最小系統(tǒng)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、顯示器、鍵盤(pán)、AD、DA等電路模塊；硬件設(shè)計(jì)畫(huà)出主要芯片及電路模塊之間的連接即可，重點(diǎn)考查電路模塊方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)地址分配；設(shè)計(jì)方案以電路示意圖為主，輔以必要的文字說(shuō)明。2. 基本軟件設(shè)計(jì)要求看懂所給例程，畫(huà)出例程輸出波形示意圖；修改例程程序，使之輸出其它波形，如方波、三角波、鋸齒波等均可；設(shè)計(jì)方案以程序?qū)崿F(xiàn)為主，輔以必要的文字說(shuō)明。3. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能、主要芯片選型及使用方法、設(shè)計(jì)方案說(shuō)明、電路示意圖軟

2、件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：示例程序功能解讀及輸出波形示意圖、設(shè)計(jì)軟件功能、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)源碼(帶程序注釋)報(bào)告總結(jié)二系統(tǒng)分析利用實(shí)驗(yàn)箱的模擬信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，或者產(chǎn)生兩個(gè)頻率的信號(hào)的疊加。在DSP中采集信號(hào)，并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，濾波等。通過(guò)鍵盤(pán)或者串口命令選擇算法的功能，將計(jì)算的信號(hào)頻率或者濾波后信號(hào)的頻率在LCD上顯示。主要功能如下：(1)對(duì)外部輸入的模擬信號(hào)采集到DSP內(nèi)存，會(huì)用CCS軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形。(2) 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下算法分析：頻譜分析：使用fft算法計(jì)算信號(hào)的頻率。對(duì)信號(hào)進(jìn)行IIR濾波或FIR濾波，并且計(jì)算濾波前后信號(hào)的頻率。外部鍵盤(pán)或者從計(jì)算機(jī)來(lái)的串口命令選擇算法

3、功能，并且將結(jié)果在LCD上顯示。繪制出DSP系統(tǒng)的功能本g圖、使用AD(AltiumDesigner)繪制出系統(tǒng)的原理圖和PCB版圖。在DSP中采集信號(hào)，用CCS軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形，以及對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析。三硬件設(shè)計(jì)硬件總體結(jié)構(gòu)CLKSPower(73HD3XX)復(fù)位電路D15.0尸i16A19.0一20CONTROL./1MX16BITFLASH11WE*10JOETMS32054XRESET=1CE/I_4KXDS510JTAGi.r16DSP模塊設(shè)計(jì)wWWWWWmTf電源模塊設(shè)計(jì)2=JII由IKSET配1CMTT將5V電源電壓轉(zhuǎn)換為和電源時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)此處由外部晶振提供時(shí)鐘信號(hào)G

4、ND存儲(chǔ)器模塊設(shè)計(jì)DSP上只有一個(gè)讀寫(xiě)控制信號(hào)引腳，而FLASHt兩個(gè)引腳，將讀、寫(xiě)分開(kāi),“TVS 4 2 - - d- Jn- - I E fl- D- 1 2 *-J 4 3 c -L- E -7 5 苫 霞口力坳產(chǎn)？52整ECJme0Jm & 網(wǎng)黑,H.E 密,. 1JU41A1點(diǎn)平紀(jì)羽.1J11邛兵心仃3川 亞乳KkW2UV14&I無(wú)故在OE上接一個(gè)非門電路，實(shí)現(xiàn)高時(shí)讀，低時(shí)寫(xiě) 與DSP上的地址線、數(shù)據(jù)線相連JATG模塊設(shè)計(jì)FLASH1的地址線和數(shù)據(jù)線TDItckTMS320VC5416最小系統(tǒng)PCB版圖板上包括了支持TMS320VC5416k立運(yùn)行的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、Flash模塊

5、、JTAG仿真接口電路以及電源模塊等。為節(jié)省空間和材料，部分器件放在了反面。四軟件設(shè)計(jì)正弦波信號(hào)發(fā)生器所給例程輸出波形為正弦波，波形如下圖所示:05101520253035450040003500300025002000150010005000三角波(方波)信號(hào)發(fā)生器*三角波信號(hào)發(fā)生程序(括號(hào)內(nèi)為方波)*.mmregs.defstartk1.usectk,1outdatal.set0800h(0800h)outdata2.set09ffh(0fffh)outdata3.set0affh(0fffh)outdata4.set0bffh(0fffh)outdata5.set0cffh(0fffh)

6、outdata6.set0dffh(0fffh)outdata7.set0effh(0fffh)outdata8.set0fffh(0fffh)outdata9.set1000h(0fffh)outdata10.set0fffh(0fffh)outdata11.set0effh(0fffh)outdata12.set0dffh(0fffh)outdata13.set0cffh(0fffh)outdata14.set0bffh(0fffh)outdata15.set0affh(0fffh)outdata16.set09ffh(0fffh)outdata17.set08ffh(0800h)outd

7、ata18.set07ffh(0000h)outdata19.set06ffh(0000h)outdata20.set05ffh(0000h)outdata21.set04ffh(0000h)outdata22.set03ffh(0000h)outdata23.set02ffh(0000h)outdata24.set01ffh(0000h)outdata25.set00ffh(0000h)outdata26.set01ffh(0000h)outdata27.set02ffh(0000h)outdata28.set03ffh(0000h)outdata29.set04ffh(0000h)outd

8、ata30.set05ffh(0000h)outdata31.set06ffh(0000h)outdata32.set07ffh(0000h)extstart:stm2000h,spnd/代碼段結(jié)束本系統(tǒng)軟件總體流程系統(tǒng)各模塊初始化調(diào)用FIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)函數(shù)SZ采集數(shù)據(jù)并調(diào)用FF稱口卷計(jì)算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理7計(jì)算輸入信號(hào)的頻率和濾波后的信號(hào)頻率每采集256點(diǎn)計(jì)算頻率參數(shù)返回第三步核心模塊及實(shí)現(xiàn)代碼FFT算法程序：voidkfft(doubleprLength,doublepiLength,intn,intk,doublefrLength,doublefiLength,intl,inti

9、l)intit,m,is,i,j,nv,l0;doublep,q,s,vr,vi,poddr,poddi;for(it=0;it=n-1;it+)m=it;is=0;for(i=0;i=k-1;i+)j=m/2;is=2*is+(m-2*j);m=j;frit=pris;fiit=piis;pr0=;pi0=;p=*n);pr1=cos(p);pi1=-sin(p);if(l!=0)pi1=-pi1;for(i=2;i=n-1;i+)p=pri-1*pr1;q=pii-1*pi1;s=(pri-1+pii-1)*(pr1+pi1);pri=p-q;pii=s-p-q;)for(it=0;it=

10、0;l0-)m=m/2;nv=2*nv;for(it=0;it=(m-1)*nv;it=it+nv)for(j=0;j=(nv/2)-1;j+)p=prm*j*frit+j+nv/2;q=pim*j*fiit+j+nv/2;s=prm*j+pim*j;s=s*(frit+j+nv/2+fiit+j+nv/2);poddr=p-q;poddi=s-p-q;frit+j+nv/2=frit+j-poddr;fiit+j+nv/2=fiit+j-poddi;frit+j=frit+j+poddr;fiit+j=fiit+j+poddi;)if(l!=0)for(i=0;i=n-1;i+)fri=fr

11、i/*n);fii=fii/*n);)if(il!=0)for(i=0;i=n-1;i+)pri=sqrt(fri*fri+fii*fii);if(fabs(fri)0)pii=;elsepii=;)elsepii=atan(fii/fri)*;)卷積程序：voidConvolveok(/卷積函數(shù)double*x,/原始輸入數(shù)據(jù)double*h,/沖擊響應(yīng)double*y,/卷積輸出結(jié)果UINT16Leng,/序列長(zhǎng)度UINT16h_Len)UINT16m,p,j;doubler,rm;doublexmean=;doublexmid100;for(m=0;mh_Len;m+)xmidm=;fo

12、r(m=0;mLeng;m+)xmean=xm+xmean;xmean=*xmean/Length;for(m=0;mLeng;m+)xm=xm-xmean;for(m=0;mLeng;m+)for(p=0;ph_Len;p+)xmidh_Len-p-1=xmidh_Len-p-2;xmid0=xm;r=;rm=;for(j=0;jh_Len;j+)r=xmidj*hj;rm=rm+r;ym=rm;求最大值和次大值函數(shù)：voidmax()最大值， k2 次最大值intk1,k2;/k1intr;for(r=0;r16;r+)if(prk1prr)k1=r;for(r=20;r64;r+)if(

13、prk2prr)k2=r;f0=256*k1;f1=256*k2;fc=(f0+f1)/2;歸一化函數(shù)：voidavg()intj;sum=;for(j=0;j256;j+)sum+=(data_buffj/;for(j=0;j256;j+)prj=data_buffj-sum;pij=;FIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)：voidfirdes(doublenpass)/求h(n)intt;for(t=0;tFLen;t+)ht=sin(t-(FLen-1)/*npass7*(t-(FLen-1)/);if(t=(FLen-1)/2)ht=npass;外部中斷2服務(wù)函數(shù)：voidinterruptExtIn

14、t2(void)inti1,j;(unsignedint*)IFR=0xFFFF;/清除所有中斷標(biāo)志data_buffi1=port8002&0x00ff;i1+;if(i1=256)avg()；kfft(pr,pi,256,8,fr,fi,0,1);max();npass=fc/;firdes(npass);Convolveok(data_buff,h,y,256,51);for(j=0;j256;j+)yrj=yj;yij=;kfft(yr,yi,256,8,Yr,Yi,0,1);flag=1；i1=0;51階濾波器H(n)波形由濾波前后高低頻分量的相對(duì)大小證明低通濾波器對(duì)高頻分量的衰減作

15、用比較強(qiáng)，但沒(méi)有完全濾出去采集數(shù)據(jù)波形與濾波后波形比較由圖可見(jiàn)濾波后信號(hào)中的高頻分量得到了較大的衰減，濾波后波形變得平滑。五課程設(shè)計(jì)總結(jié)DSP芯片有更適合于數(shù)字信號(hào)處理的軟件和硬件資源，非常適合于通用數(shù)字信號(hào)處理的開(kāi)發(fā)，為數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用打開(kāi)了新局面。學(xué)好DS限術(shù)具有非常重要的意義。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)的完整的設(shè)計(jì)流程，基本掌握了PC暇計(jì)軟件AltiumDesigner的使用方法，學(xué)會(huì)了繪制系統(tǒng)的功能框圖、原理圖以及PCB版圖。同時(shí)掌握了CCS軟件的使用和基于TMS320VC5416DSPg序的編寫(xiě)。此次課程設(shè)計(jì)首先繪制系統(tǒng)功能框圖，使用AD軟件繪制原理圖和PCBK圖。在繪制系統(tǒng)功能框圖過(guò)程中，要設(shè)計(jì)一個(gè)功能完備，能夠獨(dú)立運(yùn)行的精簡(jiǎn)DSP硬件系統(tǒng)。然后再基于此系統(tǒng)功能框圖繪制原理圖和PCB圖。在原理圖的繪制過(guò)程中要充分考慮到所使用的器件及管腳的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，總線的鏈接等。因?yàn)橐L制PCB版圖，故要合理選擇各個(gè)器件的封裝，合理安排各個(gè)器件和線的位置，尤其是濾波電容要安放在靠近各個(gè)管腳的位置，真正起到濾波的作用。在使用CCS軟件編寫(xiě)程序時(shí)要注意變量定義以及函數(shù)聲明。通過(guò)查閱資料和與老師同學(xué)交流后完善了各部分程序。DSP對(duì)序相對(duì)難一些，在編寫(xiě)時(shí)需要從系統(tǒng)整體來(lái)考慮，不斷調(diào)整算法且保持思路