第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)531.ppt

1、2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,1,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),內(nèi)容提要 數(shù)字信號處理主要面向密集型的運(yùn)算，包括乘法-累加、數(shù)字濾波和快速傅里葉變換等。C54x具備了高速完成上述運(yùn)算的能力，并具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、軟硬件資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在通信等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 本章結(jié)合數(shù)字信號處理和通信中最常見、最具有代表性的應(yīng)用，介紹通用數(shù)字信號處理算法的DSP實(shí)現(xiàn)方法，主要包括： 有限沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器 無限沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器 快速傅里葉變換（FFT） 正弦信號發(fā)生器。 在簡要介紹上述內(nèi)容的基本原理、結(jié)構(gòu)和算法之后，重點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)方法和DSP實(shí)現(xiàn)的方法。,2020年7

2、月28日,DSP原理及應(yīng)用,2,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 6.2 IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 6.3 快速傅里葉變換(FFT)的DSP實(shí)現(xiàn) 6.4 正弦波信號發(fā)生器,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,3,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),在數(shù)字信號處理中，濾波占有極其重要的地位。數(shù)字濾波是語音處理、圖像處理、模式識別、頻譜分析等應(yīng)用中的基本處理算法。用DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)外，還具有靈活性好等特點(diǎn)。 數(shù)字濾波器是DSP的基本應(yīng)用，分為有限沖激響應(yīng)濾波器FIR和無限沖激響應(yīng)濾波器IIR。 本節(jié)主

3、要討論FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和DSP實(shí)現(xiàn)方法。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,4,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),6.1.1 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu),數(shù)字濾波是將輸入的信號序列，按規(guī)定的算法進(jìn)行處理，從而得到所期望的輸出序列。,一個(gè)線性位移不變系統(tǒng)的輸出序列y(n)和輸入序列x(n)之間的關(guān)系，應(yīng)滿足常系數(shù)線性差分方程：,(6.1.1),x(n): 輸入序列，y(n): 輸出序列，ai、bi : 濾波器系數(shù)， N: 濾波器的階數(shù)。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,5,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1.1 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu),在式（6.1.1）

4、中，若所有的ai均為0，則得FIR濾波器的差分方程：,(6.1.2),對式（6.1.2）進(jìn)行z變換，可得FIR濾波器的傳遞函數(shù)：,(6.1.3),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,6,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1.1 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu),FIR濾波器的結(jié)構(gòu) ：,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,7,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1.1 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu),FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)h(n)為有限長序列。,偶對稱線性相位FIR濾波器的差分方程：,N偶數(shù),(6.1.4),若h(n)為實(shí)數(shù)，且滿足偶對稱或奇對稱的條件，則FIR濾波器具有線性相位特性。 偶對稱：h(n)= h(N-1-

5、n)； 奇對稱：h(n)= -h(N-1-n)。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,8,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),設(shè)低通濾波器的截止頻率為fc，采樣頻率為fs，則系數(shù)表達(dá)式：,2. 濾波器的設(shè)計(jì),（6.1.14）,(1) 低通濾波器的設(shè)計(jì),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,9,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),高通濾波器可以由一個(gè)幅度為1的響應(yīng)減去一個(gè)低通濾波的響應(yīng)來獲得，如圖所示。,2. 濾波器的設(shè)計(jì),(n)響應(yīng),(2) 高通濾波器的設(shè)計(jì),1,1,fc,1,fc,(n)函數(shù)的表達(dá)式：,低通濾波,高通濾波,(n) =,1 n = 0 0 n 0,高通濾波器的系數(shù)：,2020年7月28日,DSP原理

6、及應(yīng)用,10,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),帶通濾波器可以由兩個(gè)截止頻率不同的低通濾波器獲得，如圖所示。,2. 濾波器的設(shè)計(jì),低通濾波2,(3) 帶通濾波器的設(shè)計(jì),1,1,fc1,1,fc1,低通濾波1,帶通濾波,帶通濾波器的系數(shù)，等于兩個(gè)低通濾波器的系數(shù)之差：,fc2,fc2,fc1和fc2為低通濾波器的截止頻率，fs為采樣頻率。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,11,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),帶阻濾波器可由(n)和帶通濾波器相減獲得，如圖所示。,2. 濾波器的設(shè)計(jì),(n)響應(yīng),(4) 帶阻濾波器的設(shè)計(jì),1,1,fc1,1,fc1,帶通濾波,帶阻濾波,帶阻濾波器的系數(shù)：,fc2,fc2,2020

7、年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,12,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),6.1.4 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),FIR濾波器的輸出表達(dá)式：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+ +bn-1x(n-N+1),（6.1.18）,bi為濾波器系數(shù)，x(n)為濾波器在n時(shí)刻的輸入，y(n)為n時(shí)刻的輸出。,基本算法: 采用乘法累加運(yùn)算。即不斷地輸入樣本x(n)，經(jīng)過z-1延時(shí)后,再進(jìn)行乘法-累加，最后輸出濾波結(jié)果y(n)。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,13,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1.4 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),1. z-1算法的實(shí)現(xiàn),常用的方法:,線性緩沖

8、區(qū)法 循環(huán)緩沖區(qū)法。,(1) 線性緩沖區(qū)法,又稱延遲線法。,特點(diǎn)：, 在數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個(gè)N單元的緩沖區(qū)(滑窗)，用來存放最新的N個(gè)輸入樣本；, 從最老樣本開始取數(shù)，每取一個(gè)數(shù)后，樣本向下移位；, 讀完最后一個(gè)樣本后，輸入最新樣本并存入緩沖區(qū)的頂部。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,14,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),1. z-1算法的實(shí)現(xiàn),(1) 線性緩沖區(qū)法,緩沖區(qū):,頂部為低地址單元，存放最新樣本；,緩沖區(qū)頂部,最新樣本,底部為高地址單元，存放最老樣本；,緩沖區(qū)底部,最老樣本,指針ARx指向緩沖區(qū)底部。,ARx,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,15,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1)

9、 線性緩沖區(qū)法,求y(n)的過程：,算法：,取數(shù)、移位和運(yùn)算:, 以ARx為指針，按x(n-7)x(n)的順序取數(shù)，每取一次數(shù)后，數(shù)據(jù)向下移一位，并完成一次乘法累加運(yùn)算；, 當(dāng)經(jīng)過8次取數(shù)、移位和運(yùn)算后，得y(n)；, 求得y(n)后，輸入新樣本x(n+1)，存入緩沖區(qū)頂部單元；, 修改指針ARx，指向緩沖區(qū)的底部。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,16,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 線性緩沖區(qū)法,求y(n)的過程：,算法：,ARx,x(n-7),ARx,x(n-6),y(n)=y7=b7x(n-7)+0,x(n-6),ARx,x(n-5),y(n)=y6=b6x(n-6)+y7,x(

10、n-5),ARx,x(n-4),y(n)=y5=b5x(n-5)+y6,x(n-4),ARx,x(n-3),y(n)=y4=b4x(n-4)+y5,x(n-3),ARx,x(n-2),y(n)=y3=b3x(n-3)+y4,x(n-2),ARx,x(n-1),y(n)=y2=b2x(n-2)+y3,x(n-1),ARx,x(n),y(n)=y1=b1x(n-1)+y2,x(n),y(n)=b0 x(n)+y1,PORTR,x(n+1),ARx,結(jié)果：, y(n),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,17,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 線性緩沖區(qū)法,求y(n+1)的過程：,算法：,結(jié)果：,

11、y(n),取數(shù)順序：,x(n-6)x(n+1),x(n-5),x(n-4),x(n-3),x(n-2),x(n-1),x(n),x(n+1),最新樣本：,x(n+2),x(n+2), y(n+1), y(n+2), y(n+3), y(n+4), y(n+5), y(n+6), y(n+7),ARx,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,18,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 線性緩沖區(qū)法,Z-1的運(yùn)算是通過執(zhí)行存儲器延時(shí)指令來實(shí)現(xiàn)的。即將數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)向較高地址單元移位來進(jìn)行延時(shí)。,其指令：,DELAY Smem ；(Smem) Smem+1,DELAY *AR3- ；AR3指向源地址,將

12、延時(shí)指令與其他指令結(jié)合使用，可在同樣的機(jī)器周期內(nèi)完成這些操作。例如：,LD + DELAY LTD MAC + DELAY MACD,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,19,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 線性緩沖區(qū)法,注意：用線性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)z-1運(yùn)算時(shí)，緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)需要移動，這樣在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)需要一次讀和一次寫操作。因此，線性緩沖區(qū)只能定位在DARAM中。,優(yōu)點(diǎn)：,在存儲器中新老數(shù)據(jù)的位置直觀明了。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,20,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.1.4 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn),2. FIR濾波器(線性緩沖區(qū)法)的實(shí)現(xiàn),C54x提供的乘法-累加指令MAC，可使

13、FIR數(shù)字濾波器在單周期內(nèi)完成每個(gè)樣值的乘法 -累加計(jì)算。而每個(gè)樣值的乘法-累加計(jì)算,可采用RPTZ和MACD指令來實(shí)現(xiàn)。,為了實(shí)現(xiàn)對應(yīng)項(xiàng)乘積運(yùn)算，輸入的樣值x(n)和濾波系數(shù)bi必須合理的存放，并正確初始化存儲塊和塊指針。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,21,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),2. FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),(1) 用線性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器,設(shè)N=7，F(xiàn)IR濾波器的算法：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+b5x(n-5) +b6x(n-6),x,b,雙操作數(shù)尋址指令：MACD *AR1-,b,A,功能：A=A+(AR1)(b), AR1-1AR1,(AR1)(AR1+

14、1),AR1,x(n-6),b6,x(n-6),b6x(n-6),+A,b6x(n-6)+A,AR1,x(n-5),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,22,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 用線性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器,程序清單： .title “FIR1.ASM” .mmregs .def start x .usect “x”，8 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data COEF： .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word -4*32768/10 .word 3*32768/10 .word -4*32768/10 .word 2*32

15、768/10 .word 1*32768/10,；自定義數(shù)據(jù)空間,x,暫存y(n),x(n-1),x(n-2),x(n-3),x(n-4),x(n-5),x(n-6),定義系數(shù)bi,COEF,b6,；定義b6=0.1,；定義b5=0.2 ；定義b4=-0.4 ；定義b3=0.3 ；定義b2=-0.4 ；定義b1=0.2 ；定義b0=0.1,b5,b4,b3,b2,b1,b0,x(n),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,23,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(1) 用線性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器,程序清單： .text start: SSBX FRCT STM #x+7,AR2 STM #6,AR0

16、LD #x+1,DP PORTR PA1,x+1 FIR1: RPTZ A,#6 MACD *AR2-,COEF,A STH A,*AR2 PORTW *AR2+,PA0 BD FIR1 PORTR PA1,*AR2+0 .end,;設(shè)置小數(shù)乘法,;設(shè)置AR2,AR2,;設(shè)置復(fù)位值A(chǔ)R0=6,;設(shè)置緩沖區(qū)首地址,;輸入x(n),x(n),;A清0,設(shè)置迭代次數(shù),00 0000 0000,;7次乘法累加和移位,b6x(n-6),AR2,x(n-5),A+b5x(n-5),AR2,x(n-4),A+b4x(n-4),AR2,x(n-3),A+b3x(n-3),AR2,x(n-2),A+b2x(n-

17、2),AR2,x(n-1),A+b1x(n-1),x(n),A+b0 x(n),AR2,AR2,y(n-1),;暫存y(n),y(n),;輸出y(n),修改AR2,AR2,;循環(huán),;輸入最新數(shù)據(jù), 修改AR2=AR2+AR0,x(n+1),AR2,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,24,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),1. z-1算法的實(shí)現(xiàn),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,特點(diǎn)：, 在數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個(gè)N個(gè)單元的緩沖區(qū)(滑窗)，用來存放最新的N個(gè)輸入樣本； 從最新樣本開始取數(shù)； 讀完最老樣本后，輸入最新樣本來代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù)位置不變； 用BK寄存器對緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使緩沖區(qū)地址首尾相鄰。,202

18、0年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,25,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,緩沖區(qū)：,頂層為低地址單元，存放最新樣本；,x(n),底層為高地址單元，存放最老樣本；,x(n-7),x(n-1),x(n-2),x(n-3),x(n-4),x(n-5),x(n-6),ARx指向最新樣本單元。,ARx,算 法：,計(jì)算過程：, 以ARx為指針，按順序取數(shù)，并修改指針；,x(n),ARx,x(n-1),ARx,x(n-2),ARx,x(n-3),ARx,x(n-4),ARx,x(n-5),ARx,x(n-6),ARx,x(n-7),ARx, 每取1次數(shù)后，完成1次乘法累加計(jì)算；,y(n)=y0=b0

19、 x(n)+0,y(n)=y1=b1x(n-1)+y0,y(n)=y2=b2x(n-2)+y1,y(n)=y3=b3x(n-3)+y2,y(n)=y4=b4x(n-4)+y3,y(n)=y5=b5x(n-5)+y4,y(n)=y6=b5x(n-6)+y5,y(n)=y7=b5x(n-7)+y6,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,26,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,算 法：,計(jì)算過程：, 每取1次數(shù)后，完成1次乘法累加計(jì)算；, 求得y(n)后，輸入新樣本替代最老樣本；,x(n+1）,x(n+1), 修改指針ARx，指向最新樣本單元。,ARx, 求y(n):,取數(shù)順序：x(n)x

20、(n-7),最新樣本：x(n+1),ARx：指向x(n+1)單元, 求y(n+1):,取數(shù)順序：x(n+1)x(n-6),最新樣本：x(n+2),ARx：指向x(n+2)單元, 求y(n+2):,取數(shù)順序：x(n+2)x(n-5),最新樣本：x(n+3),ARx：指向x(n+3)單元,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,27,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,循環(huán)緩沖區(qū)的優(yōu)點(diǎn)：, 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不需要移動； 可以使用SARAM存儲器。,實(shí)現(xiàn)N個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)單元首尾相鄰，可用BK寄存器按模間接尋址來實(shí)現(xiàn)。,常用指令：, *ARx+%,;增量、按模修正ARx addr=ARx，ARx=cir

21、c(ARx+1), *ARx-%,;減量、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx-1), *ARx+0%,;增AR0、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx+AR0), *ARx-0%,;減AR0、按模修正ARx addr=ARx，ARx=circ(ARx-AR0), *+ARx(1K)%,;加(1K)、按模修正ARx addr=circ(ARx+1K)，ARx=circ(ARx+1K),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,28,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,circ是根據(jù)BK寄存器中的緩沖區(qū)長度，對(ARx +1)、(ARx-1)、(A

22、Rx+AR0)、(ARx-AR0)和(ARx+1k)的值進(jìn)行取模，使指針ARx指向緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū)首尾相鄰。,例如：(BK)=N=8，(AR1)=0060h，用*AR1+%間接尋址。,第一次尋址后，AR1指向0061h單元； 第二次尋址后，AR1指向0062h單元； 第八次尋址后，AR1指向0068h單元； 將BK按8取模，AR1回到0060h單元。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,29,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法,循環(huán)尋址的算法：,if 0index+step BK index=index+step else if index+stepBK index=index

23、+step-BK else if index+step 0 index=index+step+BK,index:存放在輔助寄存器中的地址指針； step:步長，可正可負(fù)，|step|BK。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,30,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2)循環(huán)緩沖區(qū)法, 用BK規(guī)定循環(huán)緩沖區(qū)的長度N； 緩沖區(qū)起始地址的k個(gè)最低有效位必須為0，且滿足2kN。,要求：,例如：N=31，k的最小值為5，則緩沖區(qū)的起始地址：XXXX XXXX XXX0 0000B,若N=32，k的最小值為6，緩沖區(qū)的起始地址：XXXX XXXX XX00 0000B,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,3

24、1,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),2. FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),(2) 用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器,設(shè)N=7，F(xiàn)IR濾波器的算法：,y(n)=b0 x(n)+b1x(n-1)+b5x(n-5) +b6x(n-6),y,b0,xn,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,32,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(2) 用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器,程序清單： .title “FIR2.ASM” .mmregs .def start .bss y,1 xn .usect “xn”,7 b0 .usect “b0”,7 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data table: .word 1*32768/10

25、 .word 2*32768/10 .word 3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 5*32768/10 .word 6*32768/10 .word 7*32768/10,;源文件標(biāo)題,;定義MMR寄存器符號名,;定義模塊,;給y保留1個(gè)空間,y,;給xn段保留7個(gè)空間,xn,;給b0段保留7個(gè)空間,b0,;PA0賦值為0,;PA1賦值為1,;從ROM的table定義數(shù)據(jù),;定義0.1,;定義0.2,;定義0.3,;定義0.4,;定義0.5,;定義0.6,;定義0.7,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)

26、用,33,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),.text start: SSBX FRCT STM #b0,AR1 RPT #6 MVPD table,*AR1+ STM #xn+6,AR2 STM #b0+6,AR3 STM #7,BK STM #-1,AR0 LD #xn,DP PORTR PA1,xn FIR2: RPTZ A,#6 MAC *AR2+0%,*AR3+0%,A STH A,y PORTW y,PA0 BD FIR2 PORTR PA1,*AR2+0% .end,;設(shè)置小數(shù)乘法,;AR1指向b0,AR1,;設(shè)置傳輸次數(shù),;系數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)區(qū),0.1,0.1,AR1,0.2,0.2,AR1,

27、0.3,0.3,AR1,0.4,0.4,AR1,0.5,0.5,AR1,0.6,0.6,AR1,0.7,0.7,AR1,;AR2指向x(n-6)單元,AR2,;AR3指向b6單元,AR3,;設(shè)置緩沖區(qū)長度,;設(shè)置雙操作數(shù)增量,;設(shè)置頁指針,;輸入x(n),x(n),;A清0,設(shè)置迭代次數(shù),00 0000 0000,;雙操作數(shù)乘法累加,x(n-6),0.7,0.7x(n-6)+0,AR2,AR3,x(n-5),0.6,0.6x(n-5)+A,AR2,AR3,x(n-4),0.5,0.5x(n-4)+A,AR2,AR3,x(n-3),0.4,0.4x(n-3)+A,AR2,AR3,x(n-2),0

28、.3,0.3x(n-2)+A,AR2,AR3,x(n-1),0.2,0.2x(n-1)+A,AR2,AR3,x(n),0.1,0.1x(n)+A,AR2,AR3,;存儲y(n),y(n),;輸出y(n),;循環(huán),;輸入最新x(n+1)，修正AR2,x(n+1),AR2,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,34,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),鏈接命令文件： FIR2.obj vectors.obj -o FIR2.out -m FIR2.map -e start MEMORY PAGE0: EPROM:org=0E000h, len=1000h VECS: org=0FF80h, len=0080h

29、 PAGE1: SPRAM:org=0060h, len=0020h DARAM:org=0080h, len=1380h ,;選定的目標(biāo)文件 ;生成FIR4的輸出文件 ;生成FIR4的存儲器映像文件 ;定義源程序的入口地址 ;定義目標(biāo)存儲器空間 ;第0頁：程序存儲器 ;EPROM的起始地址：E000h 長度：4K ; VECS的起始地址：FF80h 長度：0080h ;第1頁：數(shù)據(jù)存儲器 ; SPRAM的起始地址：0060h 長度：0020h ; DARAM的起始地址：0080h 長度：1380h,存儲空間,0E000,4k,0EFFF,0FF80,80h,0FFEF,0060,20h,00

30、7F,0080,1380h,13EF,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,35,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),鏈接命令文件：,SECTIONS .text:EPROM PAGE 0 .data:EPROM PAGE 0 .bss :SPRAM PAGE 1 xn:align(8)DARAM PAGE 1 b0:align(8)DARAM PAGE 1 .vections:VECS PAGE 0 ,;在存儲器中定義輸出段的位置 ;text段定位在程序存儲器 即源程序位于程序存儲器 ;系數(shù)區(qū)定義在程序存儲器 ;bss段定義在暫存器 ; 從xn起8個(gè)單元定義在DARAM ;從b0起8個(gè)單元定義在DARA

31、M ;vections定義在VECS區(qū),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,36,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),2. FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),系數(shù)對稱FIR濾波器具有線性相位的特性，在數(shù)字信號處理中應(yīng)用十分廣泛，常用于相位失真要求較高的場合。,設(shè)濾波器N=8，若系數(shù)bn =bN-1-n，則為對稱FIR濾波器。其輸出方程：,y(n) = b0 x(n)+b1x(n-1)+b2x(n-2)+b3x(n-3) +b3x(n-4)+b2x(n-5)+b1x(n-6)+b0 x(n-7),= b0 x(n)+x(n-7) + b1 x(n-1)+x(n-6) +b2 x(n-

32、2)+x(n-5) +b3 x(n-3)+x(n-4) ,需要： 4次乘法 7次加法,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,37,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法：, 在RAM中開辟兩個(gè)N/2長度的循環(huán)緩沖區(qū)New和Old ，分別存放N/2個(gè)新數(shù)據(jù)和老數(shù)據(jù)；,x(n),x(n-3),x(n-2),x(n-1),x(n-4),x(n-5),x(n-6),x(n-7), 設(shè)置循環(huán)緩沖區(qū)指針： AR1指向New區(qū)中的最新數(shù)據(jù)， AR2指向Old區(qū)中的最老數(shù)據(jù)；,AR1,AR2, 在程序存儲器中設(shè)置系數(shù)表；,b0,b1,b2,b3,COEF, 進(jìn)行

33、(AR1)+(AR2)AH加法運(yùn)算，并修改數(shù)據(jù)指針，AR1+1AR1，AR2-1AR2；,x(n),x(n),x(n-7),x(n-7),x(n) + x(n-7),x(n) + x(n-7),AR1,AR2,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,38,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法：, 累加器B清0，完成塊操作，重復(fù)執(zhí)行4次；,乘法累加：(AH)bi +BB；,PAR,b0,x(n) + x(n-7),00 0000 0000,b0 x(n)+x(n-7)+0,b0 x(n)+x(n-7),修改系數(shù)指針：PAR+1PAR；,PAR,加法

34、運(yùn)算：(AR1)+(AR2)AH；,x(n-3),x(n-6),x(n-3) + x(n-6),x(n-3) + x(n-6),修改數(shù)據(jù)指針：AR1+1AR1，,AR2-1AR2；,AR1,AR2,b1,x(n-3) + x(n-6),b0 x(n)+x(n-7),b1x(n-3) + x(n-6)+B,b1x(n-3) + x(n-6)+B,PAR,x(n-2),x(n-5),x(n-2) + x(n-5),x(n-2) + x(n-5),AR1,AR2,b2,x(n-2) + x(n-5),b1x(n-3) + x(n-6)+B,b2x(n-2) + x(n-5)+B,b2x(n-2) +

35、 x(n-5)+B,PAR,x(n-1),x(n-4),x(n-1) + x(n-4),x(n-1) + x(n-4),AR1,AR2,b3,x(n-1) + x(n-4),b2x(n-2) + x(n-5)+B,b3x(n-1) + x(n-4)+B,b3x(n-1) + x(n-4)+B,PAR,x(n) + x(n-7),x(n) + x(n-7),AR1,AR2, 保存和輸出結(jié)果;,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,39,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法：, 修正數(shù)據(jù)指針，,AR1指向New區(qū)的最老數(shù)據(jù)；,AR2指向Old區(qū)的最

36、老數(shù)據(jù)。,AR2, 用New區(qū)的最老數(shù)據(jù)替代Old區(qū)的最老數(shù)據(jù)，輸入新數(shù)據(jù)替代New區(qū)的最老數(shù)據(jù) ；,x(n-3),x(n+1), 重復(fù)執(zhí)行 。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,40,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),系數(shù)對稱FIR濾波器指令：,格式： FIRS Xmem，Ymem，Pmad,功能： PmadPAR； 當(dāng)(RC)0，則B+AH(Pmem)B， (Xmem)+ (Ymem)16A， PAR+1PAR，RC-1 RC,其中， Pmem是通過PAR尋址。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,41,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的

37、實(shí)現(xiàn),程序清單：,.title “FIR3.ASM” .mmregs .def start .bss y,1 x_new: .usect “DATA1”,4 x_old: .usect “DATA2”,4 size .set 4 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data COEF: .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word 3*32768/10 .word 4*32768/10,;定義MMR寄存器符號名 ;定義模塊 ;給y保留1個(gè)空間 ;給DATA1段保留4個(gè)空間 ;給DATA2段保留4個(gè)空間 ;給符號size賦值 ;給輸出口地址PA0賦值

38、;給輸入口地址PA1賦值 ;在ROM中定義數(shù)據(jù)段 ;定義數(shù)據(jù)0.1 ;定義數(shù)據(jù)0.2 ;定義數(shù)據(jù)0.3 ;定義數(shù)據(jù)0.4,y,SPRAM,x_new,DATA1,x_old,DATA2,COEF,系數(shù)表,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,42,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),(3) 系數(shù)對稱FIR濾波器的實(shí)現(xiàn),程序清單：,.text start: LD #x_new,DP SSBX FRCT STM #x_new,AR1 STM #x_old+(size-1),AR2 STM #size,BK STM #-1,AR0 PORTR PA1,#x_new,;設(shè)置頁指針 ;設(shè)置小數(shù)乘法 ;AR1指向x_

39、new單元 ;AR2指向x_old+3單元 ;設(shè)置循環(huán)緩沖區(qū)長度 ;設(shè)置雙操作數(shù)增量AR0=-1 ;輸入數(shù)據(jù)x(n),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,43,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),程序清單：,FIR3: ADD *AR1+0%,*AR2+0%,A RPTZ B,#(size-1) FIRS *AR1+0%,*AR2+0%,COEF STH B,y PORTW y,PA0 MAR *+AR1(2)% MAR *AR2+% MVDD *AR1,*AR2+0% BD FIR3 PORTR PA1,*AR1 .end,;完成AH=x(n)+x(n-7) ;B清0，設(shè)置重復(fù)次數(shù) ;乘法累加、加法操

40、作 B = AHbi + B AH=(AR1)+(AR2),;保存y(n)結(jié)果 ;輸出結(jié)果 ;修正AR1，指向New區(qū)最老數(shù)據(jù) ;修正AR2，指向Old區(qū)最老數(shù)據(jù) ;New區(qū)向Old區(qū)傳送數(shù)據(jù) ;循環(huán) ;輸入最新數(shù)據(jù)至New區(qū),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,44,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.4 正弦波信號發(fā)生器,正弦波信號發(fā)生器已被廣泛地應(yīng)用于通信、儀器儀表和工業(yè)控制等領(lǐng)域的信號處理系統(tǒng)中。 通常有兩種方法可以產(chǎn)生正弦波，分別為查表法和泰勒級數(shù)展開法。 查表法是通過查表的方式來實(shí)現(xiàn)正弦波，主要用于對精度要求不很高的場合。 泰勒級數(shù)展開法是根據(jù)泰勒展開式進(jìn)行計(jì)算來實(shí)現(xiàn)正弦信號，它能精確地

41、計(jì)算出一個(gè)角度的正弦和余弦值，且只需要較小的存儲空間。 本節(jié)主要介紹用泰勒級數(shù)展開法來實(shí)現(xiàn)正弦波信號。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,45,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.4 正弦波信號發(fā)生器,6.4.1 產(chǎn)生正弦波的算法,正弦函數(shù)和余弦函數(shù)可以展開成泰勒級數(shù)，其表達(dá)式：,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,46,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.4.1 產(chǎn)生正弦波的算法,取泰勒級數(shù)的前5項(xiàng)，得近似計(jì)算式：,(6.4.3),(6.4.4),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,47,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),6.4.1 產(chǎn)生正弦波的算法,遞推公式：,(6.4.3),(6.4.4),sin(nx)

42、 = 2cos(x)sin(n-1)x-sin(n-2)x,cos(nx) = 2cos(x)sin(n-1)x-cos(n-2)x,由遞推公式可以看出，在計(jì)算正弦和余弦值時(shí),需要已知cos(x)、sin(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,48,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),計(jì)算一個(gè)角度x的正弦值，可利用泰勒級數(shù)的展開式，采用子程序的調(diào)用方式來實(shí)現(xiàn)。 在調(diào)用前先在數(shù)據(jù)存儲器d_xs單元中存放x的弧度值，計(jì)算結(jié)果存放在d_sinx單元中。,1計(jì)算一個(gè)角度的正弦值,程序中要用到一些存儲單元存放數(shù)據(jù)和變量，存儲單元的分配如下： d_xs：x； d_

43、squr_xs： x2 d_temp_s：暫存； d_sinx：計(jì)算結(jié)果sinx c_1_s：7FFFh (數(shù)值1)；d_coef_s ：泰勒系數(shù),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,49,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),存儲單元分配圖：,1計(jì)算一個(gè)角度的正弦值,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,50,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),程序清單sinx.asm： .title “sinx.asm” .mmregs .def start .ref sin_start，d_xs，d_sinx STACK： .usect “STACK”，10 start： STM #STACK+10，SP LD #d_xs，D

44、P ST #6487H，d_xs CALL sin_start end： B end,1計(jì)算一個(gè)角度的正弦值,；定義符號 ；定義符號 ；建立堆棧 ；設(shè)置堆棧指針 ；設(shè)置頁指針 ；xd_xs ；調(diào)用子程序,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,51,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),程序清單sinx.asm：,1計(jì)算一個(gè)角度的正弦值,sin_start： .def sin_start d_coef_s .usect “coef_s”，4 .data table_s： .word 01C7H .word 030BH .word 0666H .word 1556H d_xs .usect “sin_vars”

45、，1 d_squr_xs .usect “sin_vars”，1 d_temp_s .usect “sin_vars”，1 d_sinx .usect “sin_vars”，1 c_1_s .usect “sin_vars”，1,；子程序 ；定義符號 ；定義數(shù)據(jù)空間存放系數(shù) ；定義程序空間存放系數(shù) ；c1=1/(89) ；c2=1/(67) ；c3=1/(45) ；c4=1/(23) ；定義1個(gè)數(shù)據(jù)空間存放x ；定義1個(gè)數(shù)據(jù)空間存放x2 ；定義1個(gè)暫存單元 ；定義數(shù)據(jù)空間存放結(jié)果 ；定義數(shù)據(jù)空間存放數(shù)值1,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,52,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),程序清單sinx.a

46、sm：,.text SSBX FRCT STM #d_coef_s，AR4 RPT #3 MVPD #table_s，*AR4+ STM #d_coef_s，AR2 STM #d_xs，AR3 STM #c_1_s，AR5 ST #7FFFH，c_1_s SQUR *AR3+，A ST A，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3+，*AR2+，B，A MPYA A,；設(shè)置小數(shù)運(yùn)算 ；設(shè)置系數(shù)表首地址 ；設(shè)置重復(fù)操作次數(shù) ；向系數(shù)表傳送泰勒系數(shù) ；系數(shù)表首地址送AR2 ；x單元地址送AR3 ；數(shù)值1地址送AR5 ；將數(shù)值1送c_l_s單元 ；求x的平方值 ；x2值存入d_squr_

47、xs單元 ；B=1 ；A=1-x2/72，T=x2 ；A=TA= x2(1-x2/72),2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,53,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),STH A，*AR3 MASR *AR3-，*AR2+，B，A MPYA *AR3+ ST B，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3-，*AR2+，B，A MPYA *AR3+ ST B，*AR3 | LD *AR5，B MASR *AR3-，*AR2，B，A MPYA d_xs STH B，d_sinx RET .end,；(d_temp_s)=x2(1-x2/72) ；A=1-x2/42(1-x2/72) ；T= x2

48、(1-x2/72) ；B=x2(1-x2/42(1-x2/72) ；(d_temp_s)=x2(1-x2/42(1-x2/72) ；B=1 ；A=1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；B=x2(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；(d_temp_s)=B= ；B=1 ；A=1-x2/6(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；B=x(1-x2/6(1-x2/20(1-x2/42(1-x2/72) ；計(jì)算sinx結(jié)果存入d_sinx單元 ；子程序返回,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,54,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),計(jì)算余弦值與計(jì)算正弦值相同。 存儲單

49、元分配圖：,2計(jì)算一個(gè)角度的余弦值,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,55,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)步驟如下：,3正弦波的實(shí)現(xiàn),第一步：利用sin_start和cos_start子程序，計(jì)算045(間隔為0.5)的正弦和余弦值； 第二步：利用sin(2x)=2sin(x)cos(x)公式，計(jì)算090的正弦值（間隔為1）； 第三步：通過復(fù)制，獲得0359的正弦值； 第四步：將0359的正弦值重復(fù)從PA口輸出，便可得到正弦波。,2020年7月28日,DSP原理及應(yīng)用,56,第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì),正弦波源程序清單sin.asm,3正弦波的實(shí)現(xiàn),.title “sinx.asm” .mmregs .def start .ref d_xs,sinx,d_sinx,d_xc,cosx,d_cosx sin_x： .usect “sin_x”，360 STACK： .usect “STACK”，10 k