DSP數(shù)字信號處理實驗指導(dǎo)書

PAGEPAGE132DSP數(shù)字信號處理實驗指導(dǎo)書齊魯理工學(xué)院 目錄實驗一常用指令實驗3實驗二數(shù)據(jù)存貯實驗8實驗三CCS環(huán)境下C程序設(shè)計13實驗四定時器實驗16實驗五中斷實驗19實驗六A/D采樣實驗21實驗七D/A轉(zhuǎn)換實驗25實驗八A/D與D/A轉(zhuǎn)換綜合實驗27實驗九數(shù)字波形產(chǎn)生實驗29實驗十語音實時回放及延時實驗33實驗十一語音錄音與回放實驗36實驗十二BOOTLOADER裝載實驗40實驗十三陣列式鍵盤數(shù)碼管控制實驗46實驗十四液晶顯示器驅(qū)動實驗48實驗十五快速傅立葉變換(FFT)實驗51實驗十六有限沖擊響應(yīng)濾波器(FR)算法56實驗十七無限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR)算法實驗61實驗十八卷積(Convolve)算法實驗67實驗十九離散余弦變換(DCT)算法實驗72實驗二十相關(guān)(Correlation)算法實驗77實驗二十一u_LAW算法實驗83實驗二十二DTMF(雙音多頻)信號的產(chǎn)生和檢測91實驗二十三語音編碼/解碼(G711編碼/解碼器)100實驗二十四混疊信號的實時數(shù)字濾波106實驗二十五AD采樣FFT分析實驗110實驗二十六語音濾波實驗114實驗二十七二維圖象生成實驗117實驗二十八數(shù)字圖象生成實驗121實驗二十九UART通信實驗124實驗一常用指令實驗一、實驗?zāi)康?．了解DSP開發(fā)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)；2．熟悉DSP開發(fā)系統(tǒng)的連接；3．熟悉DSP的開發(fā)軟件配置及使用；4．熟悉C54X系列的尋址系統(tǒng)；5．熟悉常用C54X系列指令的用法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，DSP仿真器，THRS-1型實驗箱三、實驗步驟與內(nèi)容1．系統(tǒng)連接進(jìn)行DSP實驗之前，先必須連接好仿真器、實驗箱及計算機(jī)，連接方法如下所示：2．上電復(fù)位在硬件安裝完成后，確認(rèn)安裝正確、各實驗部件及電源連接正常后，接通仿真器電源或啟動計算機(jī)，此時，仿真盒上的“紅色小燈”應(yīng)點亮，否則DSP開發(fā)系統(tǒng)與計算機(jī)連接有問題。3．運行CCS程序待計算機(jī)啟動成功后，實驗箱220V電源置“開”，實驗箱上電，啟動CCS，此時仿真器上的“綠色小燈”應(yīng)點亮，并且CCS正常啟動，表明系統(tǒng)連接正常；否則仿真器的連接、JTAG接口或CCS相關(guān)設(shè)置存在問題，掉電，檢查仿真器的連接、JTAG接口連接，或檢查CCS相關(guān)設(shè)置是否正確。注：如在此出現(xiàn)問題，可能是系統(tǒng)沒有正常復(fù)位或連接錯誤，應(yīng)重新檢查系統(tǒng)硬件并復(fù)位；也可能是軟件安裝或設(shè)置有問題，應(yīng)嘗試調(diào)整軟件系統(tǒng)設(shè)置，具體仿真器和仿真軟件CCS的應(yīng)用方法參見THRS-1使用說明書?！癯晒\行程序后，首先應(yīng)熟悉CCS的用戶界面。●學(xué)會CCS環(huán)境下程序編寫、調(diào)試、編譯、裝載，學(xué)習(xí)如何使用觀察窗口等。4．修改樣例程序，嘗試DSP其他的指令。注：實驗系統(tǒng)連接及CCS相關(guān)設(shè)置是以后所有實驗的基礎(chǔ)，在以下實驗中這部分內(nèi)容將不再復(fù)述。5．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明啟動CCS2.0，并加載“DSP54X”目錄下的“DSP54X_01.out”；加裝完畢，單擊“Run”運行程序；實驗結(jié)果：可見D8燈以一定頻率閃爍；單擊“Halt”暫停程序運行，則D8燈停止閃爍，如再單擊“Run”，則“D8”燈又開始閃爍；關(guān)閉所有窗口，本實驗完畢。源程序查看：用下拉菜單中Project/Open，打開“DSP54X-01”目錄下的“DSP54X01.pjt”，雙擊“Source”，雙擊“DSP54X01.asm”可查看源程序。四、程序框圖其中初始化包括SP及PMST寄存器值的設(shè)定。延時子程序為一嵌套循環(huán)五、實驗說明XF引腳是外部標(biāo)志輸出(軟件可控信號)，可用于在多處理結(jié)構(gòu)中相互通信，也可作通用輸出腳。CPU板上的通用IO接口XF接口與LED顯示燈D8已連好，因此，裝入樣例程序，并全速運行程序，可能看到D8指示燈閃爍。實驗二數(shù)據(jù)存儲實驗一、實驗?zāi)康?．掌握TMS320C54的程序空間的分配；2．掌握TMS320C54的數(shù)據(jù)空間的分配；3．熟悉操作TMS320C54數(shù)據(jù)空間的指令。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSP仿真器，實驗箱三、實驗系統(tǒng)相關(guān)資源介紹本實驗指導(dǎo)書是以TMS32OVC5402為例，介紹相關(guān)的內(nèi)容和外部存儲器資源。對于其他類型的CPU請參考查閱相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊。下面給出TMS32OVC5402的存儲器分配表：VC5402片內(nèi)有16KDARAM和4KROM，數(shù)據(jù)空間、IO空間最大擴(kuò)展到64K，順序空間最大擴(kuò)展到1M。片內(nèi)的16KDARAM即可以映射到程序空間也可以映射到數(shù)據(jù)空間，由PMST狀態(tài)寄存器的OVLY位控制；片內(nèi)4KROM即可以映射到程序空間也可以映射到數(shù)據(jù)空間，由PMST狀態(tài)寄存器的DROM位控制；片內(nèi)ROM包括自舉加載程序、U律壓擴(kuò)表、A律壓擴(kuò)表、正弦函數(shù)查找表、中斷向量表，具體分配見圖：ADDRESSRANGEDESCRIPTIONF000H-F7FFHReservedF800H-FBFFHBootloaderFC00H-FCFFH-lawexpansiontableFD00H-FDFFHA-lawexpansiontableFE00H-FEFFHSinelook-uptableFF00H-FF7FHReservedFF80H-FFFFHInterruptvectortable對于數(shù)據(jù)存儲空間而言，映射表相對固定。值得注意的是內(nèi)部寄存器都映射到數(shù)據(jù)存儲空間內(nèi)。因此在編程應(yīng)用是這些特定的空間不能作其他用途。對于程序存儲空間而言，其映射表和CPU的工作模式有關(guān)。當(dāng)MP/MC引腳為高電平時，CPU工作在微處理器模式；當(dāng)MP/MC引腳低時，CPU工作在為計算機(jī)模式。具體的存儲器映射關(guān)系如上圖所示。存儲器試驗主要幫助用戶了解存儲器的操作和DSP的內(nèi)部雙總線結(jié)構(gòu)，并熟悉相關(guān)的指令代碼和操作等。四、實驗步驟與內(nèi)容1．連接好DSP開發(fā)系統(tǒng)，運行CCS軟件；2．在CCS的Memory窗口中查找C5402各個區(qū)段的數(shù)據(jù)存儲器地址，在可以改變的數(shù)據(jù)地址隨意改變其中內(nèi)容；3．在CCS中裝載實驗示范程序，單步執(zhí)行程序，觀察程序中寫入和讀出的數(shù)據(jù)存儲地址的變化；4．聯(lián)系其他尋址方式的使用；5．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明。啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-02”目錄下的“DSP54X02.pjt”工程文件，雙擊“DSP54X02.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X02.out”：用“View”下拉菜單中的“Memory”查看內(nèi)存單元；輸入要查看的內(nèi)存單元地址，本實驗查看DATA存儲器空間地址0X9000-0XA000值的數(shù)值變化，輸入地址0X9000H；雙擊“DSP54X02.asm”，在如下圖所示位置設(shè)置兩個斷點，單擊“Run”運行程序，也可以“單步”運行程序；也可以按F12動態(tài)執(zhí)行程序；觀察數(shù)據(jù)區(qū)變化。關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。五、程序框圖六、實驗說明0x9000~0xA000是外部擴(kuò)展RAM的數(shù)據(jù)空間，讀IO8008H，使U8使能，映射到數(shù)據(jù)空間。實驗三CCS環(huán)境下的C程序設(shè)計一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)C語言的編程；掌握在CCS環(huán)境下的C程序設(shè)計方法；學(xué)會使用C和匯編語言混合編程；熟悉用C語言開發(fā)DSP程序的流程。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，仿真器，實驗箱三、實驗步驟與內(nèi)容連接好DSP開發(fā)系統(tǒng)，實驗箱上電，運行CCS；按流程圖編寫C程序，實現(xiàn)所要求的功能；例程序操作說明。啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-03”目錄下的“DSP54X03.pjt”工程文件，雙擊“DSP54X03.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X03.out”；單擊“Run”運行程序；可以觀察到D8指示燈閃爍； 用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口；設(shè)置該觀察圖形窗口變量及參數(shù)；觀察變量為x，長度為500，數(shù)值類型為16位有符號整型變量；如下圖所示，圖中下半部分為觀察圖形窗口的設(shè)置，上半部分為觀察的圖形。四、程序框圖五、實驗說明CCS包含C編譯器，支持標(biāo)準(zhǔn)C以及C和匯編混合編程。C編譯器包括三個功能模塊：語法分析、代碼優(yōu)化和代碼產(chǎn)生，如下圖所示。其中，語法分析(Parser)完成C語法檢查和分析；代碼優(yōu)化(Optimizer)對程序進(jìn)行優(yōu)化，以便提高效率；代碼產(chǎn)生(CodeGenerator)將C程序轉(zhuǎn)換成C54x的匯編源程序。本實驗通過一些對數(shù)組及數(shù)據(jù)指針的基本操作，讓實驗者能夠?qū)κ褂肅語言在CCS環(huán)境下編程有一個一目了然的認(rèn)識。并使用匯編語句，以體會兩者綜合運用時的優(yōu)越性。實驗四定時器實驗一、實驗?zāi)康?．熟悉C54x的定時器；2．掌握C54x定時器的控制方法；3．學(xué)會使用定時器中斷方式控制程序流程。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，仿真器，實驗箱三、實驗步驟和內(nèi)容1．連接好DSP開發(fā)系統(tǒng)，實驗箱上電；2．按流程圖編寫程序；3．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明；啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-04”目錄下的“DSP54X04.pjt”工程文件，雙擊“DSP54X04.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X04.out”；單擊“Run”運行程序，可以觀察到D8指示燈閃爍；單擊“Halt”暫停程序運行，關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。四、實驗說明C54x的定時器是一個20位的減法計數(shù)器，它可以用特定的狀態(tài)位實現(xiàn)停止、重新啟動、重設(shè)置或禁止，可以使用定時器產(chǎn)生周期性的CPU中斷?？刂贫〞r器由斷頻的兩個寄存器是定時周期寄存器PRD和定時器減法寄存器TDDR。在本系統(tǒng)中使用定時器0。C54x中斷向量表入口地址默認(rèn)為FF80，可以通過狀態(tài)寄存器中IPTR指針進(jìn)行重新定位，本程序中中斷向量表入口地址為0X3F80。中斷向量表如下：五、程序流程圖主程序：中斷程序：實驗五中斷實驗一、實驗?zāi)康?．掌握中斷技術(shù)，學(xué)會外部中斷的處理方法。2．掌握中斷對于程序流程的控制，理解DSP的中斷響應(yīng)過程，會分析中斷時序。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、仿真器、實驗箱；三、實驗步驟和內(nèi)容1．復(fù)習(xí)有關(guān)中斷的計算機(jī)知識；2．編寫中斷程序，用低電平脈沖觸發(fā)外部中斷，每中斷一次，D8指示燈亮滅變化一次，并由IO口控制LED1~LED8(口地址0X800aH)變化一次。A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)將單脈沖單元J8撥動開關(guān)，1置“ON”，2置“OFF”。注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中單脈沖單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-05”目錄下的“exp05.pjt”工程文件；雙擊“exp05.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“exp05.out”；單擊“Run”運行程序；按S6按鍵，每按一次，D8指示燈亮滅變化一次。單擊“Halt”，關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。四、程序框圖主程序：中斷程序：五、實驗說明C54XDSP的中斷為低電平沿觸發(fā)。按S6鍵產(chǎn)生的低電平脈沖，輸出給VC5402的T1引腳，每按一次，產(chǎn)生一個低電平脈沖。實驗六A/D采樣實驗一、實驗?zāi)康氖煜/D轉(zhuǎn)換的基本原理；掌握AD7822的技術(shù)指標(biāo)和常用方法；掌握并學(xué)會使用DSP和AD7822的接口及其操作。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、仿真器、實驗箱三、實驗步驟和內(nèi)容復(fù)習(xí)A/D轉(zhuǎn)換的基本原理，掌握AD7822的技術(shù)指標(biāo)和常用方法；按流程圖編寫程序，實驗；實驗報告；樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明；A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號接線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-06”目錄下的“DSP54X06.pjt”工程文件；雙擊“DSP54X06.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X06.out”；如下圖“DSP54X06.asm”程序中的相應(yīng)位置設(shè)置斷點；單擊“Run”運行程序；程序運行至斷點處停止，用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口；輸入起始地址0x1000，長度為1024，數(shù)值類型為16位有符號整型；調(diào)整圖形觀察窗口，觀察采樣信號波形，單擊“Animate”運行程序，動態(tài)觀察采樣信號波形；調(diào)節(jié)信號源單元的波形選擇調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)、幅值調(diào)節(jié)，改變輸入信號的波形、頻率、幅值，并動態(tài)觀察采樣結(jié)果；單擊“Halt

”暫停程序運行，關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。四、程序框圖五、實驗說明AD7822映射到DSP的IO空間的0x800C地址。通過DSP芯片對I/O口0x800C讀操作，把AD轉(zhuǎn)換結(jié)果從0x1000開始的3ffh個數(shù)據(jù)單元中。AD7822采樣的模擬信號從信號源單元輸入，可以輸入三種波形的信號：正弦波、方波、三角波；頻率、幅值可以獨立調(diào)節(jié)；也可以輸入直流信號，詳細(xì)說明見使用說明書中“模數(shù)轉(zhuǎn)換單元”說明。實驗七D/A轉(zhuǎn)換實驗一、實驗?zāi)康?．熟悉D/A轉(zhuǎn)換的基本原理；2．掌握DAC08的技術(shù)指標(biāo)和常用方法；3．掌握并學(xué)會使用DSP和DAC08的接口及其操作。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、仿真器、實驗箱、示波器三、實驗步驟與內(nèi)容1．復(fù)習(xí)D/A轉(zhuǎn)換的基本原理；掌握DAC08的技術(shù)指標(biāo)；2．按流程圖與程序，實驗；3．實驗報告4．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)用示波器觀察D/A信號輸出，觀測點為引出點“OUT”(數(shù)模轉(zhuǎn)換單元)；注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-07”目錄下的“DSP54X07.pjt”工程文件；雙擊“DSP54X07.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X07.out”；單擊“Run”運行程序；在示波器可以觀察到D/A輸出的信號波形；單擊“Halt

”暫停持程序運行，關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。四、程序框圖五、實驗說明DAC08映射到DSPIO空間的0X800B地址。DAC08采用對稱二進(jìn)制輸出參考電壓Vref=+5V；輸入00H，輸出電壓-5V；輸入ffh，輸出電壓+5V。實驗八A/D與D/A轉(zhuǎn)換綜合實驗一、實驗?zāi)康睦^續(xù)加深對模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換的認(rèn)識和理解。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、仿真器、實驗箱、示波器三、實驗步驟和內(nèi)容1．復(fù)習(xí)模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換原理；2．按流程圖編寫程序，實驗；3．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；3)用示波器觀察D/A信號輸出，觀測點為引出點“OUT”(數(shù)模轉(zhuǎn)換單元)；注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-08”目錄下的“DSP54X08.pjt”工程文件；雙擊“DSP54X08.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X08.out”；單擊“Run”運行程序；可用示波器觀察輸入信號波形及輸出信號波形，輸入信號觀測點為“SC”點(模數(shù)轉(zhuǎn)換單元)，輸出信號觀測點“OUT”(數(shù)模轉(zhuǎn)換單元)，比較兩信號波形；單擊“Halt”暫停程序運行，關(guān)閉各窗口，本實驗完畢。四、程序框圖五、實驗說明AD7822的編碼方式和DAC08是相同的，但AD7822采用偏置輸入方式；DAC08參考電壓是+5V，輸出電壓范圍-5V~+5V，所以采樣輸入信號和經(jīng)AD、DA變換后的信號幅值是不同的，在相位上也有一定的延時。實驗九數(shù)字波形產(chǎn)生一、實驗?zāi)康?．了解數(shù)字波形產(chǎn)生的基本原理；2．學(xué)習(xí)用C54XDSP芯片產(chǎn)生正弦信號的基本方法和步驟；3．加深對DSPMCBSP多通道緩沖串口的理解。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、DSP仿真器、實驗箱、示波器三、基礎(chǔ)理論數(shù)字波形信號發(fā)生器是利用微處理器芯片，通過軟件編程和D/A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生所需要信號波形的一種方法。在通信、儀器和控制等領(lǐng)域的信號處理系統(tǒng)中，經(jīng)常會用到數(shù)字正弦波發(fā)生器。一般情況，產(chǎn)生正弦波的方法有兩種：1．查表法。此種方法用于對精度要求不是很高的場合。如果要求精度高，表示很大，相應(yīng)的存儲器容量也很大。2．泰勒級數(shù)展開法。這是一種更為有效的方法。與查表法相比，需要的存儲單元很少，而且精度高。一個角度為θ的正弦和余弦函數(shù)，可以展開成泰勒級數(shù)，取其前5項進(jìn)行近似得：其中，X為θ的弧度值。本實驗用泰勒級數(shù)展開法產(chǎn)生一正弦波，并通過D/A轉(zhuǎn)換輸出。四、實驗步驟和內(nèi)容1．復(fù)習(xí)泰勒級數(shù)展開法、數(shù)模轉(zhuǎn)換原理；2．編寫程序、實驗；3．填寫實驗報告；4．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A、實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)用示波器觀察D/A信號輸出，觀測點為引出點“OUT”(數(shù)模轉(zhuǎn)換單元)；注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中數(shù)模轉(zhuǎn)換單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-09”目錄下的“DSP54X09.pjt”工程文件；雙擊“DSP54X09.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“DSP54X09.out”；在“DSP54X09.c”程序中，“i=0”處設(shè)置斷點，單擊“Run”運行程序，程序運行至斷點處停止；用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口，以觀察利用泰勒級數(shù)產(chǎn)生的波形；設(shè)置觀察變量y，長度256，32位浮點型數(shù)值；調(diào)整圖形觀察窗口，觀察產(chǎn)生波形；單擊“Run”繼續(xù)運行程序，在引出點“OUT”(數(shù)模轉(zhuǎn)換單元)，用示波器可觀測到產(chǎn)生的正弦波波形；單擊“Halt”暫停程序運行，示波器上正弦波消失；在“exp09.c”程序中，N值為產(chǎn)生正弦信號一個周期的點數(shù)，產(chǎn)生的正弦信號的頻率與N數(shù)值大小及D/A轉(zhuǎn)換頻率fDA有關(guān)，產(chǎn)生正弦波信號頻率f的計算公式為：嘗試修改“DSP54X09.c”程序中N值，“Rebuild”及“Load”后，單擊“Run”運行程序，觀察產(chǎn)生信號頻率變化；關(guān)閉“DSP54X09.pjt”工程文件；關(guān)閉所有窗口，本實驗完畢。五、實驗說明本實驗樣例程序中，采用泰勒級數(shù)展開法，計算-π~π的sin值，來構(gòu)造正弦波信號，計算點數(shù)256點，然后，經(jīng)過取整處理后，經(jīng)DAC08完成D/A變換后輸出。實驗十語音實時回放及延遲實驗一、實驗?zāi)康?．熟悉TLV320AD50的性能及接口的使用；2．熟悉MCBSP多通道緩沖串口通信的應(yīng)用；3．掌握一個完整的語音輸入、輸出通道的設(shè)計；4．掌握DSP和AD50的接口；5．加深對語音處理實驗的理解，體會語音延遲的效果。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、DSP仿真器、實驗箱、音頻線、音頻信號源三、實驗步驟與內(nèi)容1．復(fù)習(xí)DSP、AD50的接口性能；2．復(fù)習(xí)MCBSP多通道緩沖串口通信的應(yīng)用；3．設(shè)計語音實時回放流程圖；4．復(fù)習(xí)有關(guān)語音延遲的原理及應(yīng)用；5．編寫語音實時回放實驗程序，實驗；6．編寫語音延遲實驗程序，實驗；A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)用音頻線連接語音單元音頻輸入端與音源，并開啟音源；3)調(diào)節(jié)音頻輸入調(diào)節(jié)旋鈕以及音頻輸出調(diào)節(jié)旋鈕到適當(dāng)位置；4)將語音處理單元的SW2的1、2置“ON”，J6的1置“ON”。B．實驗1：語音實時回放實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-10”目錄下“Exp-10-1”子目錄中的“exp-10-1.pjt”工程文件；雙擊“exp-10-1.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“exp-10-1.out”后；單擊“Run”運行程序，揚聲器有聲音輸出，注意聲音音質(zhì)；暫停程序運行，關(guān)閉“exp-10-1.pjt”工程文件，關(guān)閉各程序窗口，該實驗結(jié)束。C．實驗2：語音延遲實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-10”目錄下“exp-10-2”子目錄中“exp-10-2.pjt”工程文件；雙擊“exp-10-2.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“exp-10-2.out”；單擊“Run”運行程序，揚聲器有聲音輸出，注意聲音音質(zhì)；注意兩個實驗的音質(zhì)的差異，試進(jìn)行分析，關(guān)閉各窗口，實驗完畢。四、程序框圖語音實時回放流程圖語音延遲流程圖實驗十一語音錄音與回放實驗一、實驗?zāi)康?．學(xué)會FLASH芯片的固化；2．掌握一個完整的語音輸入、輸出的程序設(shè)計。二、實驗設(shè)備計算機(jī)，CCS2.0版軟件，DSP仿真器，實驗箱，音頻線，音源。三、實驗步驟1．復(fù)習(xí)FLASH芯片的性能及在語音錄制方面的應(yīng)用；2．按程序流程圖編寫程序，實驗、填寫實驗報告3．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)用音頻線連接語音單元音頻輸入端與音源，并開啟音源；3)調(diào)節(jié)音頻輸入調(diào)節(jié)旋鈕以及音頻輸出調(diào)節(jié)旋鈕到適當(dāng)位置；4)將語音處理單元的SW2的1、2置“ON”，J6的1置“ON”。注：有關(guān)連接說明，可參見第一章中語音處理單元接口、跳線說明以及調(diào)節(jié)說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-11”目錄下“write”子目錄中的“exp-11-write.pjt”工程文件；雙擊“exp-11-write.pjt”及“Source”可查看各源程序；加載“exp-11-write.out”；單擊“Run”運行程序，揚聲器有聲音輸出；此時，一段約幾秒鐘的音頻信號被記錄在FLASH中，并且在連續(xù)循環(huán)播放。單擊“Halt”暫停運行，關(guān)閉所有窗口，關(guān)閉CCS2.0軟件，關(guān)閉實驗箱電源。重新開啟實驗箱電源，重新啟動用CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-11”目錄下“read”子目錄中的“exp-11-read.pjt”工程文件；雙擊“exp-11-read.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“exp-11-read.out”；單擊“Run”運行程序，揚聲器有聲音輸出；單擊“Halt”暫停運行，關(guān)閉窗口，本實驗完畢。四、程序框圖Write：Read：五、實驗說明Write程序是把AD50的采樣結(jié)果存放在FLASH中，F(xiàn)LASH映射到CommandSequence(Note1)CyclessBusCycless(Notes2~5)FirstSecondThirdFourthFifthSixthAddrDataAddrDataAddrDataAddrDataAddrDataAddrDataRead(Note6)1RARDRead(Note7)1XXXF0Autoselect(Note8)ManufacturerIOWord4555AA2AA5555590X0001ByteAAA555AAADeviceIOTopBootBlockWord4555AA2AA5555590X0122C4ByteAAA555AAAX02C4DeviceIOBottomBootBlockWord4555AA2AA5555590X012249ByteAAA555AAAX0249SectorProtectVerify(Note9)Word4555AA2AA5555590(SA)XX00X02XX01ByteAAA555AAA(SA)00X0401CFIQuery(Note10)Word15598ByteAAProgramWord4555AA2AA55555A0PAPDByteAAA555AAAUnlockBypassWord3555AA2AA5555520ByteAAA555AAAUnlockBypassProgramNote112xxxA0PAPDUnlockBypassReset(Note12)2xxx90XXX00ChipEraseWord6555AA2AA5555580555AA2AA5555510ByteAAA555AAAAAA5552AASectorEraseWord6555AA2AA5555580555AA2AA55SA30ByteAAA555AAAAAA555EraseSuapand(Note13)1xxxB0EraseResume(Note14)1xxx300X4000-0XFFFF數(shù)據(jù)空間。利用FLASH掉電數(shù)據(jù)不丟失特性，把采樣的語音信號保存下來，經(jīng)Read程序回放。FLASH芯片選用AMD公司的AM29LV160，容量1MX16BIT。+3.3V供電，下圖是它的擦除、讀寫指令和標(biāo)準(zhǔn)FLASH操作兼容。實驗十二BOOTLOADER裝載實驗一、實驗?zāi)康?．了解DSP54X芯片的BOOTLOADER功能；2．對BOOTLOADER的操作流程能深入了解；3．學(xué)習(xí)FLASH的固化；4．了解DSP上電復(fù)位的具體步驟。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版本軟件、DSP仿真器、實驗箱三、基礎(chǔ)知識5402的BOOTLOADER功能是用于在上電后將代碼從外部設(shè)備上搬移到程序空間中來。它使程序能存儲在非易失存儲器中，在執(zhí)行時再轉(zhuǎn)移到高速內(nèi)存中來。BOOTLORDER提供各種裝載方式，并行、串行或HPI方式等，也可選擇16BIT還是8BIT。而不同方式的選擇是通過中斷，BIO、SF等信號來控制的。我們這里先用的是并行自舉引導(dǎo)。系統(tǒng)復(fù)位時，如果MP/MC=0，BOOTLOADER程序?qū)?zhí)行。程序復(fù)位后，DSP從FF80跳到芯片內(nèi)部的BOOTLOADER程序，并開始運行片內(nèi)的程序，下面是其初始化程序：.Sect“boot”BootSsbxintm；關(guān)掉所有中斷l(xiāng)d#0,dpstm#0fffH,@ifr；clearIFRflagorm#02b00H,@st1；xf=1,hm=0,intm=1,ovm=1,sxm=1orm#020H,@pmst；ovly=1stm#07fffH,swwsr；7waitstates功能是：使中斷無效(intm=1)，內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)(OVLY=1)，對程序數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個等待狀態(tài)。其內(nèi)部的BOOT程序需要讀取先設(shè)置好boot表，此表位于數(shù)據(jù)空間中08000~0ffffh(共32K)，因為在boot時，已經(jīng)置DROM=0位，這樣子8000~ffff映射外部用。BOOT程序先讀I/O空間的FFFF單元中的值XXXX，并把XXXX作為數(shù)據(jù)空間中的BOOT表的地址，然后判斷XXXX單元值是不是08AA，或者10AA。因為，我們設(shè)計并沒有讀IO空間的FFFF單元地址。BOOTLoder程序會讀DS空間的FFFF單元值。設(shè)為YYYY，然后再看YYYY這個地址是不是10AA(16位)。我們在寫FLASH的時候因此要向FFFF單元放一個YYYY值。YYYY也就是自舉表的首地址。下面是自舉表的結(jié)構(gòu)圖：表2并行自舉表的代碼結(jié)構(gòu)10AA(并行尋址格式)SWWSR寄存器的初始值BSCR寄存器的初始值用戶程序入口的XPC用戶程序入口的地址PC用戶程序的長度用戶程序起始地址XPC用戶程序起始地址PC用戶程序代碼000(表示自舉表結(jié)束)自舉表的頭部是關(guān)鍵字(08AA或10AA)，加載程序就是根據(jù)它來判斷是16位還是8位加載方式；接著的兩個字是SWWSR和BSCR的值；第四和第五個字程序代碼執(zhí)行的入口點(即加載以后程序執(zhí)行的首地址)；接著是第一段代碼的長度以及它BOOT到內(nèi)部RAM的目的地址；緊跟著是另一段代碼；依此類推，最后是0000H，這是自舉表的結(jié)束標(biāo)志。(如為8BITEEPROM，則高位在前，低位在后)。四、實驗步驟1．復(fù)習(xí)DSP54X芯片的BOOTLOADER功能；2．按程序流程圖編寫實驗程序，實驗，填寫實驗報告。3．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明。A．實驗前準(zhǔn)備正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；B．實驗1：編寫調(diào)試要燒錄的程序選擇本實驗導(dǎo)書中DSP實驗部分的實驗一作為要燒錄程序；在CCS環(huán)境里面進(jìn)行調(diào)試，可參看實驗一的有關(guān)內(nèi)容；調(diào)試好后，用CCS的FILE/DATA選項中，把可執(zhí)行佑的所有數(shù)據(jù)存成一個文件，格式選HEX格式，長度可參考exp01.map文件中的提示。開始地址：==CMD文件中定義的可執(zhí)行段地址就是BOOT后裝入到RAM中的地址。長度：==MAP文件中的提示；類型：PROGRAM保存該文件C．實驗2：手工修改該DATA文件用其它編輯器修改該文件，如可用記事本做如下修改：在原來程序代碼前，添加：0x10AAh：16位并行尋址格式；0x7FFFh：SWWSR初始值為0x7fffh，因為FLASH的運行速率比DSP慢，等待7個周期；0xF800h：BSCR初始值為0XF800H；0x0000h：自舉表程序入口的XPC=0；0x0100h：自舉表程序入口的地址=0X0100H；0x0020h：自舉表程序的長度=0X20H；0x0000h：自舉表起始地址XPC=0；0x0100h：自舉表的起始地址=0X0100H；以下是原來程序代碼最后是0X0000，表示自舉表結(jié)束；加入以上數(shù)據(jù)后，還要修改這個數(shù)據(jù)文件的長度，增加幾個數(shù)據(jù)，就增加幾個長度，保存，得到了燒寫用的數(shù)據(jù)文件。下面是修改加入自舉表的數(shù)據(jù)文件的開始部分；D．實驗3：燒寫FLASH的程序1．開始編寫燒寫FLASH的程序，一般分為：復(fù)位FLASH擦除編程三步：注意：在這里FLASH要映射到DSP的數(shù)據(jù)空間0X8000~0XFFFF，或至少包含這個空間，且影射到FLASH操作指令所用到的地址空間，一般用IO空間，這是板上的CPLD譯碼決定的。2．具體的燒寫程序參考樣例(“Exp-12”目錄下“flashwrite”子目錄下)：注意寫數(shù)據(jù)時用MVDD指令，在程序的最后把FLASH的0XFFFF單元寫入BOOT表的開始如0X8000調(diào)好程序后，把前面準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)文件調(diào)入內(nèi)存的DATA空間，注意開始地址要和FLASH燒寫程序分開，并把這個開始地址作為燒寫FLASH的指針。調(diào)入后，第一字有時CCS會自動更改為0X0000，要手工改回0X10AA(16BITBOOT)或0X08AA(8BITBOOT)。3．執(zhí)行FLASH燒寫程序，把數(shù)據(jù)文件燒寫到FLASH中。E．實驗4：BOOTLOADER加載程序?qū)嶒炏鋽嚯?，將DSP板撥碼開關(guān)SW2的第三位打到“ON”位置，即置“MP/MC=0，拔下仿真器，重新上電，D8指示燈閃爍，用BOOTLOADER加載實驗一成功，本實驗完畢。五、實驗框圖系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化FLASH復(fù)位FLASH擦除FLASH編程結(jié)束開始實驗十三陣列式鍵盤數(shù)碼管控制實驗一、實驗?zāi)康?．了解陣列式鍵盤與CPU的硬件接口。2．了解數(shù)碼管與CPU的硬件接口。3．學(xué)會怎樣編程讀取陣列式鍵盤的鍵值并送數(shù)碼管顯示。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、THRS-1實驗箱、DSP仿真器三、基本原理陣列式鍵盤是在微機(jī)接口，人機(jī)對話中經(jīng)常要用到的一種外圍接口電路，如下圖所示：上圖是一個4行X4列的簡易鍵盤?？梢酝ㄟ^“列掃描”來確定是否有鍵按下以及已按鍵的行、列位置。所謂“列掃描”就是依次給每條列線輸入0信號，而其余各列線輸入1信號，并檢測每一列掃描時所產(chǎn)生的行信號。從而得出鍵值，由CPU讀取后進(jìn)行處理。數(shù)碼管顯示電路如下圖所示，其位選線直接與CPLD相連，段選全部連在一起與CPLD相接，通過CPLD內(nèi)部編制鎖存器，由DSP控制。四、實驗步驟A．實驗前準(zhǔn)備正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-13”目錄下的“key_54.mak”工程文件；雙擊led_54.pjt工程文件可查看各源程序，如下圖所示；單擊“Run”，按下陣列式鍵盤，觀看數(shù)碼管的顯示結(jié)果。五、實驗報告試著修改實驗原程序，讀取鍵值后顯示不同的結(jié)果。實驗十四液晶顯示器驅(qū)動實驗一、實驗?zāi)康?．了解OCM4X8C（128X64）液晶顯示模塊的工作原理。2．熟悉DSP與液晶顯示器的軟硬件接口。3．學(xué)會怎樣用DSP5402編程去驅(qū)動液晶顯示器。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、THRS-1實驗箱、DSP仿真器三、基本原理1、M4X8C液晶顯示模塊是128X64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可以顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標(biāo)GB2312碼簡體中文字庫（16X16點陣），128個字符（8X16點陣）和64X256點陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。2、OCM4X8C（128X64）引腳說明：引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1VSS-GND（0V）11DB4I/O數(shù)據(jù)42VDD-SupplyVoltageForLogic(+5v)12DB5I/O數(shù)據(jù)53VO-SupplyVoltageForLCD（懸空）13DB6I/O數(shù)據(jù)64RS(CS)H/LH:DataL:InstructionCode14DB7I/O數(shù)據(jù)75R/W(STD)H/LH:ReadL:Write15PSBH/LH:ParallelModeL:SerialMode6E(SCLK)H,H/LEnableSignal16NC-空腳7DB0I/O數(shù)據(jù)017/RSTH/LResetSignal低電平有效8DB1I/O數(shù)據(jù)118NC-空腳9DB2I/O數(shù)據(jù)219LEDA-背光源正極（LED+5V）10DB3I/O數(shù)據(jù)320LEDK-背光源負(fù)極（LED-OV）3、OCM4X8C（128X64）液晶顯示器的硬件接口(1)、邏輯工作電壓(VDD)：4.5～5.5V(2)、電源地(GND)：0V(3)、LCD驅(qū)動電壓(V0)：0～-10V(4)、工作溫度(Ta)：0～55℃(常溫)/-20～70℃（寬溫）保存溫度(Tstg)：-10～65℃(常溫)(5)、電氣特性見附圖1外部連接圖（參考液晶模塊資料）四、實驗步驟A．實驗前準(zhǔn)備正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“DSP54X-14”目錄下的“l(fā)cd_rs.mak”工程文件；雙擊lcd_54.pjt工程文件可查看各源程序；并加載“l(fā)cd_54.out”；如下圖所示；單擊“Run”，就可以看到液晶顯示器上有結(jié)果顯示。五．實驗報告分析程序，自已設(shè)計程序，改變不同的顯示字的區(qū)位碼及顯示方式，作不同的顯示結(jié)果。實驗十五快速傅立葉變換(FFT)算法實驗一、實驗?zāi)康?．加深對DFT算法原理和基本性質(zhì)的理解；2．熟悉FFT算法原理和FFT子程序的應(yīng)用；3．學(xué)習(xí)用FFT對連續(xù)信號和時域信號進(jìn)行譜分析的方法，了解可能出現(xiàn)的分析誤差及原因，以便在實際中正確應(yīng)用FFT。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器、音頻線、音源三、基本原理1．離散傅立葉變換DFT的定義：將時域的采樣變換成頻域的周期性離散函數(shù)，頻域的采樣也可以變換成時域的周期性離散函數(shù)，這樣的變換稱為離散傅立葉變換，簡稱DFT。2．FFT是DFT的一種快速算法，將DFT的N2步運算減少為(N/2)log2N步，極大的提高了運算的速度。3．旋轉(zhuǎn)因子的變化規(guī)律。4．蝶形運算規(guī)律。5．基2FFT算法。四、實驗步驟1．復(fù)習(xí)DFT的定義、性質(zhì)和用DFT作譜分析的有關(guān)內(nèi)容。2．復(fù)習(xí)FFT算法原理與編程思想，并對照DIT-FFT運算流程圖和程序框圖，了解本實驗提供的FFT子程序。3．閱讀本實驗所提供的樣例子程序。4．運行CCS軟件，對樣例程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；記錄必要的參數(shù)。5．填寫實驗報告。6．提供樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明。A．實驗前準(zhǔn)備1)用音頻線連接語音單元音頻輸入端與音源；2)調(diào)節(jié)音頻輸入調(diào)節(jié)旋鈕至適當(dāng)位置；檢查：計算機(jī)、DSP仿真器、實驗箱是否正確連接。注：有關(guān)以上連接的說明，可參見使用說明書中語音處理單元的接口說明、跳線說明及調(diào)節(jié)說明。正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-14”目錄下的“ExpFFTAD50.pjt”工程文件；雙擊“expFFTAD50.pjt”及“Source”可查看各源程序；加載“expFFTAD50.out”；在主程序中，K++設(shè)置斷點；單擊“Run”運行程序，程序?qū)⑦\行至斷點處停止。用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口；設(shè)置該圖形窗口變量及參數(shù)；采用雙蹤觀察在啟動地址分別為0x3000H和0x3080H，長度為128的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號整型變量，這兩段存儲單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的語音信號和對該信號進(jìn)行FFT變換的結(jié)果。單擊“Animate”運行程序，或按F10運行；調(diào)整觀察窗口并觀察輸入信號波形及其FFT變換結(jié)果；單擊“Halt”暫停程序運行，關(guān)閉窗口，本實驗結(jié)束。實驗結(jié)果：在CCS2.0環(huán)境，同步觀察輸入語音信號波形及其FFT變換結(jié)果。五、思考題1．對于不同的N，幅頻特性會相同嗎？為什么？2．FFT進(jìn)行譜分析，可以應(yīng)用的什么方面？六、實驗報告要求1．簡述實驗原理及目的；2．結(jié)合實驗中所給定典型序列幅頻特性曲線，與理論結(jié)果比較，并分析說明誤差產(chǎn)生的原因以及FFT作譜分析時有關(guān)參數(shù)的選擇方法以。3．總結(jié)實驗所得主要結(jié)論。七、程序參數(shù)說明ExternvoidInitC5402(void)ExternvoidOpenMcBSP(void)ExternvoidCloseMcBSP(void)ExternvoidREADAD50(void)ExternvoidWRITEAD50(void)Voidkfft(pr，pi，n，k，fr，fi，l，il)：基2快速傅立葉變換子程序，n為變換點數(shù)，應(yīng)滿足2的整數(shù)次冪，k為冪次(正整數(shù))；數(shù)組x：輸入信號數(shù)組，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放于地址為3000H~307FH存儲器中，轉(zhuǎn)為浮點型后，生成x數(shù)組，長度128；數(shù)組mo：FFT變換數(shù)組，長度128，浮點型，整型后，寫入3080H~30FFH存儲器中。八、子程序流程圖實驗十六有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)算法實驗一、實驗?zāi)康?．掌握用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的原理和方法；2．熟悉線性相位FIR數(shù)字濾波器特性；3．了解各種窗函數(shù)對濾波特性的影響。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器三、實驗原理1．有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；2．模擬濾波器原理(巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器)；3．?dāng)?shù)字濾波器系數(shù)的確定方法。四、實驗步驟1．復(fù)習(xí)如何設(shè)計FIR數(shù)字濾波；閱讀本實驗原理，掌握設(shè)計步驟；2．閱讀本實驗所提供的樣例子程序；3．運行CCS軟件，對樣例程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；4．填寫實驗報告；5．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明。A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；3)用示波器分別觀測信號源單元的S1和S2輸出的模擬信號，分別調(diào)節(jié)信號波形選擇、信號頻率、信號輸出幅值等旋鈕，直到滿意為止；本樣例實驗程序建議：采用兩路正弦波信號的混疊信號作為輸入信號；低頻正弦波信號：幅值5V，頻率<4KHz；高頻正弦波信號：幅值2.5V，頻率>40KHz；4)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5、6置“ON”，其它置“OFF”，即采樣頻率選擇181KHz，兩路信號混疊輸入，可在“SC”點用示波器觀察混疊信號。注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-15”目錄下的“ExpFIR.pjt”工程文件；雙擊“ExpFIR.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“ExpFIR.out”；在主程序中，K++處，設(shè)置斷點；單擊“Run”運行程序，程序?qū)⑦\行至斷點處停止。用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口；設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)為：采用雙蹤觀察在啟動地址分別為0x3000H和0x3100H，長度為256的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號整型變量，這兩段存儲單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的輸入混疊信號(輸入信號)和對該信號進(jìn)行FIR濾波的結(jié)果。單擊“Animate”運行程序，或按F10運行程序；調(diào)整觀察窗口并觀察濾波結(jié)果，單擊“Halt”暫停程序運行，激活“ExpFIR.c”的編輯窗口；實驗程序說明：該程序為51階FIR低通濾波器算法程序，采用矩形窗函數(shù)實現(xiàn)，數(shù)組和xmid長度均為51，fs為采樣頻率，fstop為濾波器截止頻率，可以修改以上參數(shù)來變?yōu)V波器性能。重新“RebuildAll”后，重新加載，單擊“Animate”，可得到不同的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果：在CCS2.0環(huán)境，同步觀察輸入信號及其FIR低通濾波結(jié)果。五、思考題1．如果給定通帶截止頻率和阻帶截止頻率以及阻帶最小衰減，如何用窗函數(shù)法設(shè)計線性相位低通濾波器？寫出設(shè)計步驟。2．定性說明本實驗中，3dB截止頻率的理論值在什么位置？是否等于理想低通的截止頻率？3．如果要求用窗函數(shù)法設(shè)計帶通濾波器，且給定上下邊帶截止頻率，試求理論帶通的單位脈沖響應(yīng)。六、實驗報告要求1．簡述實驗?zāi)康募袄碚摗?．自己設(shè)計一串?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用樣例子程序，進(jìn)行濾波。3．總結(jié)設(shè)計FIR濾波器的主要步驟。4．描繪出輸入、輸出數(shù)組的曲線。七、FIR程序參數(shù)說明系統(tǒng)函數(shù)對應(yīng)常系數(shù)線性差分方程：程序參數(shù)說明：ExternvoidInitC5402(void)ExternvoidREADAD7822(void)voidfirdes(intm，doublenpass)；輸入信號：輸入信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，寫入地址為3000H~30FFH存儲器，16位整型；輸出信號：FIR低通濾波器輸出，寫入地址為3100H~31FFH存儲，16位整型。八、程序流程圖實驗十七無限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR)算法實驗一、實驗?zāi)康?．熟悉設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；2．掌握數(shù)字濾波器的計算機(jī)仿真方法；3．通過觀察對實際信號的濾波作用，獲得對數(shù)字濾波的感性認(rèn)識。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器三、實驗原理1．無限沖擊響數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；2．模擬濾波器原理(巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器)；3．雙線性變換的設(shè)計原理。四、實驗步驟1．復(fù)習(xí)有關(guān)巴特沃斯濾波器設(shè)計和用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的知識；2．閱讀本實驗所提供的樣例子程序；3．運行CCS軟件，對樣例程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；4．填寫實驗報告；5．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；3)用示波器分別觀測信號源單元的S1和S2輸出的模擬信號，分別調(diào)節(jié)信號波形選擇、信號頻率、信號輸出幅值等旋鈕，直到滿意為止；本樣例實驗程序建議：采用兩路正弦波信號的混疊信號為輸入信號；低頻正弦波信號：幅值5V，頻率<4KHz；高頻正弦波信號：幅值2.5V，頻率>40KHz；4)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5、6置“ON”，其它置“OFF”，即采樣頻率選擇181KHz，兩路信號混疊輸入，可在引出點“SC”處（模數(shù)轉(zhuǎn)換單元）用示波器觀察混疊信號。注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗 啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-16”目錄下的“ExpIIR.pjt”工程文件；雙擊“ExpIIR.pjt”，雙擊“Source”可查看各源程序；并加載“ExpIIR.out”；在主程序中，K++處，設(shè)置斷點；單擊“Run”運行程序，程序?qū)⑦\行至斷點處停止。用View/Graph/Time/Frequency打開一個圖形觀察窗口；采用雙蹤示波器在啟動地址分別為0X3000H和0X3100H，長度為256的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號整型變量，這兩段存儲單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的混疊信號和對該信號進(jìn)行低通IIR濾波后的輸出信號；單擊“Animate”運行程序，或按F10運行程序；調(diào)整觀察窗口，并觀察濾波結(jié)果；單擊“Halt”暫停程序運行，激活“ExpIIR.c”的編輯窗口；該IIR低通濾波器性能參數(shù)為：采樣頻率為181KHz，通帶內(nèi)最大允許衰減3dB，阻帶內(nèi)最小衰減大于30dB，過渡帶寬度約為36KHz；通帶上限頻率：4KHz；阻帶下限截止頻率：40KHz?？梢孕薷囊陨蠀?shù)歸一化參數(shù)“npass”和“mstop”來改變?yōu)V波器性能。修改“ExpIIR.c”程序中“nlpass”和“nlstop”參數(shù)可改變IIR低通濾波器的濾波性能。重新“RebuildALL”后，加載，單擊“Animate”，可得到不同的結(jié)果。實驗結(jié)果：在CCS2.0環(huán)境下，同步觀察輸入信號及其IIR低通濾波結(jié)果。五、思考題1．試述用雙線性變換法設(shè)計數(shù)字濾波器的過程？2．實驗中，計算每個二階濾波器的輸出序列時，如何確定計算點數(shù)？3．對濾波前后的信號波形，說明數(shù)字濾波器的濾波過程與濾波作用。六、實驗報告要求1．簡述IIR濾波器的基本原理；2．對比FIR濾波器與IIR濾波器的異同；3．描繪出輸入、輸出數(shù)組的曲線。七、IIR程序參數(shù)說明系統(tǒng)函數(shù)：對應(yīng)的常系數(shù)線性差分方程是：程序參數(shù)說明：ExternvoidInitC5402(void)ExternvoidREADAD7822(void)voidbiir2lpdes(doublefs,doublenlpass,doublenlstop,doublea[],doubleb[])IIR低通濾波器參數(shù)設(shè)計子程序參數(shù)說明：fs：采樣頻率；nlpass：通帶上限頻率歸一化參數(shù)；nlstop：阻帶下限截止頻率歸一化參數(shù)；設(shè)置時，采樣頻率對應(yīng)為1，應(yīng)使“nlpass”和“nlstop”兩參數(shù)均要小于0.5，且“nlpass”要比“nlstop”小0.2，否則將不能滿足阻帶的最大衰減大于30dB。數(shù)組a：存放IIR低通濾波器傳遞函數(shù)的極點計算結(jié)果，浮點型；數(shù)組b：存放IIR低通濾波器傳遞函數(shù)的零點計算結(jié)果，浮點型；輸入信號：輸入信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，寫入地址3000H~30FFH單元，16位整型；輸出信號：濾波后信號，寫入地址3100H~31FFH單元，16位整型。八、子程序流程圖實驗十八卷積(Convolve)算法實驗一、實驗?zāi)康?．掌握卷積算法的原理；2．掌握在CCS環(huán)境下，TMS320程序編寫、編譯和調(diào)試程序的方法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、DSP仿真器、實驗箱三、實驗原理及步驟1．熟悉卷積的基本原理；2．閱讀所提供的樣例實驗程序；運行樣例程序，分析結(jié)果；3．填寫實驗報告；4．本實驗所提供的樣例子程序操作說明。A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；注：有關(guān)以上連接說明，可參見使用說明書中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-17”目錄下的“ExpConv.pjt”工程文件；雙擊“expConv.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“expConv.out”；在主程序中的兩個K++處，設(shè)置斷點；單擊“Run”運行程序，程序運行到第一個斷點處停止。用View/Graph/Time/Frequency打開圖形觀察窗口；設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)；采用雙蹤觀察兩路輸入變量Input及Impulse的波形，波形長度為128，數(shù)組類型為32位浮點型；再打開一個圖形窗口，以觀察卷積結(jié)果波形；該觀察窗口的參數(shù)設(shè)置為：變量為Output，長度為256，數(shù)據(jù)類型為32位浮點數(shù)；調(diào)整觀察窗口，觀察兩路輸入波形和卷積結(jié)果波形；這兩路輸入波形是由程序產(chǎn)生，并對兩個信號進(jìn)行卷積；單擊“Run”，程序運行至第二個斷點處停止，調(diào)整圖形觀察窗口，該部分實驗用實驗箱的信號源產(chǎn)生的信號作為卷積的兩個輸入信號，觀察卷積結(jié)果；單擊“Animate”運行程序，或按F10運行程序；調(diào)整觀察窗口，并觀察卷積結(jié)果；改變輸入信號的波形、頻率、幅值，觀察卷積卷結(jié)果；實驗結(jié)束。四、Convolve子程序時域表達(dá)式：程序參數(shù)說明：VoidConvolveok(Input,Impulse,Output,Length)ExternvoidREADAD7822(void)兩序列卷積子程序：Input：原始輸入數(shù)據(jù)序列，浮點型，長度128；Impulse：沖擊響應(yīng)序列，浮點型，長度128；Output：卷積輸出結(jié)果序列，浮點型，長度256；Length：參與卷積運算的兩輸入序列長度；子程序流程圖：.實驗十九離散余弦變換(DCT)算法實驗一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)DCT算法的實現(xiàn)方法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器三、實驗原理離散余弦變換與離散傅立葉變換緊密相關(guān)的，屬于正弦類正交變換，由于其優(yōu)良的去冗余性能及高效快速算法的可實現(xiàn)性，被廣泛用于語音及圖象的有損和無損壓縮。開始實驗之前，應(yīng)了解以下基本原理。語音或圖象的壓縮手段；DCT變換在數(shù)據(jù)中的作用與應(yīng)用。四、實驗步驟1．閱讀本實驗所提供的樣例子程序；2．運行樣例程序，分析結(jié)果；3．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明；A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；注：有關(guān)以上連接說明，可參見第一章中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-18”目錄下的“ExpDCT.pjt”工程文件；雙擊“ExpDCT.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“expDCT.out”；在主程序K++處，設(shè)置斷點；用View/Graph/Time/Frequency打開兩個圖形觀察窗口；采用雙蹤觀察在啟始地址分別為0x3000H和0x3080H，長度為128的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號整型，這兩個存儲單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的輸入信號和對該信號進(jìn)行DCT變化及逆DT變換后，重構(gòu)信號的結(jié)果；再打開一個圖形觀察窗口，設(shè)置觀察變量為y；變量y為輸入信號的DCT變換結(jié)果，長度128，32位浮點型，并用它作為輸入變量進(jìn)行逆DCT變換，得到重構(gòu)信號；調(diào)整各圖形觀察窗口，觀察正變換與逆變換結(jié)果；單擊“Animate”運行程序，調(diào)整各圖形觀察窗口，動態(tài)觀察變換結(jié)果；改變輸入信號的波形、頻率、幅值，動態(tài)觀察變換結(jié)果；單擊“Halt”暫停程序運行，關(guān)閉窗口，實驗結(jié)束；實驗結(jié)果：在CCS2.0環(huán)境，同步觀察輸入信號及其DCT變換結(jié)果。五、思考題1．壓縮的實質(zhì)是什么？2．實際壓縮處理時，應(yīng)該有那些流程？六、實驗報告要求1．簡述DCT的基本原理。2．說明DCT系數(shù)是如何確定？3．以8*8矩形描述輸入、輸出。七、DCT子程序變換的核函數(shù)：式中系數(shù)：程序說明：ExternvoidInitC5402(void)ExternvoidREADAD7822(void)Voiddct1c2(doublex[],doubley[],intn)；DCT正變換子程序；Voididct1c2(doubley[],doublez[],intn)；逆DCT變換子程序；兩子程序中，各參數(shù)為：數(shù)組X：輸入信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，存放于地址為3000H~307FH單元中，轉(zhuǎn)為浮點型后，生成X數(shù)組，長度128；數(shù)組Y：DCT正變換輸出信號數(shù)組，也是逆DCT變換輸入數(shù)組，浮點型，長度28；數(shù)組Z：逆DCT變換輸出信號數(shù)組，即重構(gòu)信號，浮點型，長度28，轉(zhuǎn)換為整型后，存放于地址3080H~30FFH單元中。八、程序流程圖(DCT)實驗二十相關(guān)(Correlation)算法實驗一、實驗?zāi)康?．學(xué)習(xí)相關(guān)的概念；2．學(xué)習(xí)相關(guān)算法的實現(xiàn)方法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器三、實驗原理1．概率論中相關(guān)的概念；2．隨機(jī)信號相關(guān)函數(shù)的估計。四、實驗步驟1．熟悉基本原理；閱讀實驗提供的程序；2．運行CCS，記錄相關(guān)系數(shù)；3．填寫實驗報告；4．實驗程序操作說明。A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的撥動開關(guān)，1、5置“ON”，其它置“OFF”；注：有關(guān)以上連接說明，可參見第一章中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元跳線說明以及信號源單元跳線說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-19”目錄下的“ExpCOR.pjt”工程文件；雙擊“ExpCOR.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“expCOR.out”；在主程序中，兩個i++處設(shè)置兩個斷點；單擊“Run”運行程序，程序運行到第一個斷點處停止；用View/Graph/Time/Frequency打開兩個圖形觀察窗口；采用雙蹤觀察變量x及y的波形，長度為128，數(shù)值類型為32位浮點型；此時，這兩個信號由程序產(chǎn)生；再打開一個圖形觀察窗口，以觀察變量x與y相關(guān)運算的結(jié)果；該觀察窗口的參數(shù)設(shè)置為：變量為cor，長度為255，數(shù)據(jù)類型為32位浮點數(shù)；調(diào)整圖形觀察窗口，觀察兩路輸入信號相關(guān)運算的結(jié)果；單擊“Run”，程序運行至第二個斷點處停止，此時，兩路輸入信號由信號源單元產(chǎn)生，并完成自相關(guān)運算；單擊“Animate”運行程序，調(diào)整各圖形觀察窗口，動態(tài)觀察自相關(guān)運算的結(jié)果；改變輸入信號的波形、頻率、幅值，動態(tài)觀察結(jié)果；程序中，mode可賦0或賦1，賦0時，完成相關(guān)函數(shù)無偏估計的計算；賦1時，完成相關(guān)函數(shù)有偏估計的計算；x和y參與相關(guān)運算時的兩路信號，當(dāng)x=y時，完成自相關(guān)的計算，而當(dāng)x≠y時，完成互相關(guān)函數(shù)的計算。修改以上參數(shù)，進(jìn)行“RebuildALL”，并重新加載程序，運行程序可以得到不同的實驗結(jié)果。關(guān)閉工程文件，關(guān)閉各窗口，實驗結(jié)束。五、思考題用其他數(shù)學(xué)工具計算相關(guān)系數(shù)，并與實驗結(jié)果比較(如：SPSS，MATLAB)。六、其他相關(guān)算法時域表達(dá)式：七、程序參數(shù)說明x[Length]//原始輸入數(shù)據(jù)Ay[Length]//原始輸入數(shù)據(jù)Bcor[Length]//相關(guān)估計數(shù)值Length//輸入數(shù)據(jù)長度Lengthcor//相關(guān)計算結(jié)果長度Mode=0//無偏估計Mode=1//有偏估計八、程序流程圖實驗二十一u_LAW算法一、實驗?zāi)康?．學(xué)習(xí)u_律的基本原理、壓擴(kuò)特性、編碼和解碼方法；2．學(xué)習(xí)u_律算法在DSP上的實現(xiàn)方法。二、實驗設(shè)備計算機(jī)、CCS2.0版軟件、實驗箱、DSP仿真器、音頻線、音源三、基礎(chǔ)理論在電話通信中，語音信號通常表現(xiàn)為三個要素：音調(diào)、音強(qiáng)、音色。人耳對25~22000Hz的聲音有反應(yīng)。談話時，大部分有用和可理解信息的能量在200Hz到3500Hz之間，因此，電信傳輸線路上使用帶通濾波器，典型的電話信帶度為3KHz(即300~3300Hz)。根據(jù)Nyquist準(zhǔn)則，最小的采樣頻率應(yīng)該是6600Hz。實際中，采樣頻率為8KHz。u律的處理過程為：壓縮和擴(kuò)張；壓縮是指在發(fā)送端對輸入信號進(jìn)行壓縮處理，再均勻量化，相當(dāng)于非均勻量化；擴(kuò)張是在接收端進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)張?zhí)幚?，以恢?fù)原始信號。原理圖如圖1所示。圖1音頻信號非均勻量化目前國際上，常采用A律13折線壓擴(kuò)特性或u律15折線的壓擴(kuò)特性。我國采用A律13折線壓擴(kuò)特性。采用13折線壓擴(kuò)特性后，小信號的量化信噪比改善量可達(dá)24dB，這是靠犧牲大信號量化信噪比(虧損12dB)換來的。u律的壓縮特性方程為：其中，u=255壓縮特性曲線為：圖2u律壓特性曲線經(jīng)過壓縮的采樣信號，按8位二進(jìn)制進(jìn)行編碼，編碼如下：BiasedInputValuesCompressedCodeWordChordStepBit:1211109876543210Bit:654321000000001abcdx000abcd0000001abcdxx001abcd000001abcdxxx010abcd00001abcdxxxx011abcd0001abcdxxxxx100abcd001abcdxxxxxx101abcd01abcdxxxxxxx110abcd1abcdxxxxxxxx111abcd8位編碼有三部分組成：極性碼(0：負(fù)極性信號；1：正極性信號)、段落碼(表示信號處于那段折線上)、電平碼(表示段內(nèi)16級均勻量化電平值)。u律的擴(kuò)張?zhí)匦苑匠虨椋簎律擴(kuò)張編碼表為：CompressedCodeWordBiasedoutputValuesChordStepBit:6543210Bit:1211109876543210000abcd00000001abcd1001abcd0000001abcd10010abcd000001abcd100011abcd00001abcd1000100abcd0001abcd10000101abcd001abcd100000110abcd01abcd1000000111abcd1abcd10000000A律的壓縮特性方程為：式中：A=87.6壓縮特性曲線為：圖3A律的壓縮特性曲線經(jīng)過壓縮的采樣信號，按8位二進(jìn)制進(jìn)行編碼，編碼表如下：BiasedInputValuesCompressedCodeWordChordStepBit:11109876543210Bit:65432100000000abcdx000abcd0000001abcdx001abcd000001abcdxx010abcd00001abcdxxx011abcd0001abcdxxxx100abcd001abcdxxxxx101abcd01abcdxxxxxx110abcd1abcdxxxxxxx111abcdA律8位編碼組成意義和μ律相同。A律擴(kuò)張?zhí)匦苑匠虨椋篈律的擴(kuò)張表為：CompressedCodeWordBiasedoutputValuesChordStepBit:6543210Bit:11109876543210000abcd0000000abcd1001abcd0000001abcd1010abcd000001abcd10011abcd00001abcd100100abcd0001abcd1000101abcd001abcd10000110abcd01abcd100000111abcd1abcd1000000μ律對數(shù)壓縮特性與A律變換有近似相同的特性。在小信號段，μ律變換對小信號有33.5dB的增益，A律變換對小信號有24dB的增益。四、實驗步驟與內(nèi)容1．熟悉μ律和A律的基本原理和規(guī)范；2．閱讀實驗提供的程序；3．運行樣例程序，觀察μ律編碼和解碼過程；4．填寫實驗報告。5．樣例程序?qū)嶒灢僮髡f明A．實驗前準(zhǔn)備1)正確完成計算機(jī)、DSP仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電；2)用音頻線連接語音單元音頻輸入端與音源，并開啟音源；3)調(diào)節(jié)音頻輸入調(diào)節(jié)旋鈕以及音頻輸出調(diào)節(jié)旋鈕至適當(dāng)位置；4)將語音處理單元的SW2的1、2置“ON”，J6的1置“ON”。注：有關(guān)以上連接的說明，可參見使用說明書中語音處理的接口說明、跳線說明以及調(diào)節(jié)說明。B．實驗啟動CCS2.0，用Project/Open打開“Exp-20”目錄下的“G711_Mu_law.pjt”工程文件；雙擊“G711_Mu_law.pjt”及“Source”可查看各源程序；并加載“G711_Mu_law.out”；單擊“Run”運行程序，可以聽到實驗箱有連續(xù)音頻信號傳出；若想觀察輸入音頻信號波形、壓縮信號波形以及解