DSP多波形任意信号发生器实验报告Word文档下载推荐.docx

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各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

信号发生器在现代工程中应用非常广泛。

在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。

使用DSP可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。

本设计要求采用DSP及其CODEC产生上述各种信号波形。

二.实验目的

（1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。

（2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。

（3）掌握5502DSKCODECC的工作原理和初始化过程。

三.设计要求及目标

基本部分：

使用DSP产生300—4000HZ的正弦信号，要求使用计算法，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。

发挥部分：

使用DSP产生300—4000HZ的方波、锯齿波和三角波。

四.设计思路

产生连续信号的方法通常有两种：

查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。

计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。

计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。

正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：

.

如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。

或使用下面递归的差分方程进行计算。

y[n]=A*y[n-1]-y[n-2]其中：

A=2cos（x），x=2πF/FS。

F—信号频率，FS—D/A转换频率。

利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos（x）和正弦、余弦的前两个值。

计算时所需的计算量小，但如果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。

要得到精确的计算结果，可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。

在实际应用时可以根据需要选择相应的算法。

要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin（x）的值总是小于1的小数，而5402DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以215，变为Q15的数据格式，才能够在DSP中送到D/A转换器进行处理。

查表法与计算法的优缺点比较：

查表法：

事先将要输出的数据计算好，存储在DSP的内部RAM中，然后依次循环输出，从而才生波形。

这种方法的优点在于其速度快，可以产生频率很高的波形，而且不占用DSP的计算时间，它的缺点是需要占用DSP的内存空间，尤其是对采样频率比较大的输出波形，所需要的内部空间很大，所以这种方法用于对精度和频率要求不高的场合。

计算法：

采用计算的方法依次计算数据然后输出。

计算法的优缺点正好和查表法相反。

其优点是不占用DSP的存储空间，可以根据信息随时间改变或调整输出波形的周期波形；

其缺点是占用DSP的计算时间，使得执行程序的开销大

在本次实验中我们采用计算法来产生正弦波，并且同时使用了泰勒级数、递归差分方程和三角函数计算三种方法来进行计算，以对这三种算法进行横向比较。

五.程序代码及仿真结果

1.泰勒级数法实现正弦波

程序代码：

#include<

math.h>

stdio.h>

csl.h>

csl_chip.h>

csl_i2c.h>

csl_pll.h>

csl_mcbsp.h>

csl_emif.h>

csl_emifBhal.h>

//#include"

E2PROM_Function.h"

#include"

CODEC.h"

#defineNx720//每周期抽取点数

#pragmaDATA_SECTION（output1,"

data_out1"

）;

//存放sin数据,浮点型

floatoutput1[Nx];

#pragmaDATA_SECTION（output,"

data_out"

//存放sin数据，定点型

intoutput[Nx];

#definepi3.1415927

#definepi22*pi

#defineF01000//Signalfrequency

#defineFs16000//Samplingfrequency//

#undefCODEC_ADDR

#defineCODEC_ADDR0x1A

#define_COSX0.999390827

/*Globaldeclarations*/

//intinp_buffer[BUFSIZE];

/*processingdatabuffers*/

//intout_buffer[BUFSIZE];

intgain=MINGAIN;

/*volumecontrolvariable*/

intfrequency=MINGAIN;

intabc=MINGAIN;

unsignedintprocessingLoad=BASELOAD;

/*processingroutineloadvalue*/

/*****************余弦函数*****************/

into=2;

intdacdata[Nx];

float_cosx[Nx];

/*****************方波函数*********/

doublesqu[Nx];

intdacdata2[Nx];

intoutbuffer[Nx];

intamp=100;

unsignedintt=0;

/*****************锯齿波*****************/

doublez=0;

doubledt;

unsignedintp=0;

doublesaw[Nx];

intdacdata4[Nx],outbuffer3[Nx];

/*****************三角波函数*****************/

doubletri[Nx];

intdacdata3[Nx],outbuffer2[Nx];

intamp2=2;

doubleT=0,DT;

unsignedintI=0;

//定义McBSP的句柄

MCBSP_HandlehMcbsp;

/*------------------------------------------------------------------------------------*/

//

//FUNCTION:

MAIN

voidmain（void）

{

Uint16i=0,k=0;

floatinput0=0,x1;

floata,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;

//step为角度步长

step=360.0/Nx;

//Nx为360度内取样点数

/*****************正弦函数*****************/

for（i=0;

i<

=Nx-1;

i++）

{

floatangle,xx;

angle=input0+step*i;

x1=3.1415926*angle/180;

//将角度转为弧度

xx=x1*x1;

a=1-xx/16/17;

b=1-xx/14/15*a;

c=1-xx/12/13*b;

d=1-xx/10/11*c;

e=1-xx/8/9*d;

f=1-xx/6/7*e;

g=1-xx/4/5*f;

h=1-xx/2/3*g;

ii=x1*h;

//ii=x1*（1-xx/2/3*（1-xx/4/5*（1-xx/6/7*（1-xx/8/9*（1-xx/10/11*（1-xx/12/13*（1-xx/14/15*（1-xx/16/17））））））））;

//数学总公式

//fprintf（stdout,"

COMPUTE%f"

ii）;

fprintf（stdout,"

\n"

//输出计算的正弦波的数值,x2=e

output1[i]=32767*ii;

//利用泰勒级数计算出正弦波的数值，存放到output1中

output[i]=output1[i]/32;

//InitializeCSLlibrary-ThisisREQUIRED

CSL_init（）;

//Themainfrequencyofsystemis240MHz

//该频率是为了设置IIC模块的需要设置的,为了使用I2C_setup函数

PLL_setFreq（1,0xC,0,1,3,3,0）;

//EMIF初始化

Emif_Config（）;

//OpenMcBSPport1andgetaMcBSPtypehandle

hMcbsp=MCBSP_open（MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET）;

//ConfigMcBSPport1byusepreviouslydefinedstructure

Mcbsp_Config（hMcbsp）;

//I2C初始化

I2C_cofig（）;

//CODEC寄存器初始化

inti_AIC（）;

/*------------------------------------------------------------------------------------*/

//ReceivetheADCoutputdataofCODEC

//ThenoutputthereceiveddatatoDACofCODEC

while

（1）

while（!

MCBSP_xrdy（hMcbsp））{};

MCBSP_write16（hMcbsp,dacdata4[k]*gain+abc）;

//左声道输出

//右声道输出

k=k+1+frequency;

//正弦波每周期的样点为360个，输出信号的频率为Fs/N=32000/360=88.89Hz

//k=k+10;

//正弦波每周期的样点为36个，输出信号的频率为Fs/N=32000/36=888.9Hz

if（k>

=Nx）k=k%Nx;

}

}

GEL文件：

Amp.gel:

menuitem"

SignalGain"

slidergain（0,1000,1,1,gainparameter）

Amp=gainparameter;

Fre.gel:

SignalFrequency"

sliderfre（40,1000,1,1,freparameter）

Fre=freparameter;

硬件仿真结果：

添加GEL程序进行变量的滑块控制

此时设定输出幅度为572V，示波器测得电压为570V，输出频率为129Hz。

经测试仪测试为516Hz，基本正确。

设计程序输出频率范围为40—1000Hz。

设计程序输出幅度范围为0-1000V。

2.泰勒级数法实现余弦波

#defineK0//直流分量

//存放cos数据,浮点型

floatoutput1[1000];

//存放cos数据，定点型

intoutput[1000];

volatileintFre;

//余弦波每周期的样点为Nx个，输出信号的频率为Fs/Nx=32000/Nx

volatileintgain;

//余弦波幅度范围定义为0-1000V

intNx=（int）32000/Fre;

//将输入的频率值转变为Nx值

intamp=（int）gain/3.14;

floatinput0=0,x1,x2;

floata,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;

//step为角度步长

step=360.0/Nx;

/*****************余弦函数*****************/

_cosx[0]=1.000;

dacdata[0]=200;

_cosx[1]=_COSX;

dacdata[1]=_COSX*100+100;

while

（1）

if（o++>

Nx-1）

break;

_cosx[o]=2*_COSX*_cosx[o-1]-_cosx[o-2];

dacdata[o]=_cosx[o]*100+100;

while（!

MCBSP_write16（hMcbsp,dacdata[k]*gain+abc）;

ampcos.gel:

slidergain4（0,1000,1,1,gainparameter）

gain=gainparameter;

Frecos.gel:

sliderfre4（40,1000,1,1,freparameter）

硬件仿真结果：

此时设定输出幅度为355V，示波器测得电压为355V，输出频率为458Hz。

经测试仪测试为473Hz，基本正确。

3.三角波

//三角波每周期的样点为Nx个，输出信号的频率为Fs/Nx=32000*2/Nx

volatileintAmp;

//三角波幅度范围定义为0-1000V

doubletri[2000];

//存放三角波数据

intoutbuffer[2000];

//存放输出数据

//中间控制变量

intNx=（int）（64000/Fre）;

//将输入的频率值转变为Nx值

intamp3=（int）（Amp/8.09）;

/*****************三角波函数*****************/

DT=8*pi*F0/Fs;

for（T=0,I=0;

I<

=Nx/4;

I++,T+=DT）

{tri[Nx/2-I]=tri[I]=T;

for（T=0,I=Nx/2;

=3*Nx/4;

tri[I]=T;

tri[Nx-I+Nx/2]=tri[I];

for（I=0;

=Nx;

I++）

{dacdata3[I]=tri[I]*10;

outbuffer2[I]=amp2*dacdata3[I];

MCBSP_write16（hMcbsp,outbuffer2[k]）;

amptri.gel:

slideramp3（0