DSP实验报告.docx
- 文档编号:26224629
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:119.81KB
DSP实验报告.docx
《DSP实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《DSP实验报告.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
DSP实验报告
DSP实验报告
软件实验
1无限冲激响应滤波器(IIR)算法
一.实验目的
1.掌握设计IIR数字滤波器的原理和方法。
2.熟悉IIR数字滤波器特性。
3.了解IIR数字滤波器的设计方法。
二.实验设备
PC兼容机一台,操作系统为Windows2000(或Windows98,WindowsXP,以下默认为Windows2000),安装CodeComposerStudio2.21软件。
三.实验原理
1.无限冲激响应数字滤波器的基础理论。
2.模拟滤波器原理(巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器)。
3.数字滤波器系数的确定方法。
4.根据要求设计低通IIR滤波器:
要求:
低通巴特沃斯滤波器在其通带边缘1kHz处的增益为-3dB,12kHz处的阻带衰减为30dB,采样频率25kHz。
设计:
-确定待求通带边缘频率fp1Hz、待求阻带边缘频率fs1Hz和待求阻带衰减-20logδsdB。
模拟边缘频率为:
fp1=1000Hz,fs1=12000Hz
阻带边缘衰减为:
-20logδs=30dB
-用Ω=2πf/fs把由Hz表示的待求边缘频率转换成弧度表示的数字频率,得到Ωp1和Ωs1。
Ωp1=2πfp1/fs=2π1000/25000=0.08π弧度
Ωs1=2πfs1/fs=2π12000/25000=0.96π弧度
-计算预扭曲模拟频率以避免双线性变换带来的失真。
由w=2fstan(Ω/2)求得wp1和ws1,单位为弧度/秒。
wp1=2fstan(Ωp1/2)=6316.5弧度/秒
ws1=2fstan(Ωs1/2)=794727.2弧度/秒
-由已给定的阻带衰减-20logδs确定阻带边缘增益δs。
因为-20logδs=30,所以logδs=-30/20,δs=0.03162
-计算所需滤波器的阶数:
因此,一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。
-一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为:
H(s)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5)
由双线性变换定义s=2fs(z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为:
因此,差分方程为:
y[n]=0.7757y[n-1]+0.1122x[n]+0.1122x[n-1]。
5.程序流程图:
四.实验步骤
1.实验准备:
-设置软件仿真模式
-启动CCS
2.打开工程,浏览程序,工程目录为
C:
\ICETEK\VC5416AES61\VC5416AES61\Lab0502-IIR\IIR.pjt。
3.编译并下载程序。
4.打开观察窗口:
*选择菜单View->Graph->Time/Frequency…进行如下图所示设置。
*选择菜单View->Graph->Time/Frequency…,进行如下设置:
5.清除显示:
在以上打开的窗口中单击鼠标右键,选择弹出式菜单中“CleAeDisplay”功能。
6.设置断点:
在程序iir.c中有注释“breakpoint”的语句上设置软件断点。
7.运行并观察结果:
⑴选择“Debug”菜单的“Animate”项,或按F12键运行程序。
⑵观察“IIR”窗口中时域图形;观察滤波效果。
8.退出CCS
五.实验结果
输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的余弦波叠加而成。
如图:
通过观察频域和时域图,得知:
输入波形中的低频波形通过了滤波器,而高频部分则被衰减。
实验代码:
#include
#defineIIRNUMBER2
#defineSIGNAL1F1000
#defineSIGNAL2F4500
#defineSAMPLEF10000
#definePI3.1415926
floatInputWave();
floatIIR();
floatfBn[IIRNUMBER]={0.0,0.7757};
floatfAn[IIRNUMBER]={0.1122,0.1122};
floatfXn[IIRNUMBER]={0.0};
floatfYn[IIRNUMBER]={0.0};
floatfInput,fOutput;
floatfSignal1,fSignal2;
floatfStepSignal1,fStepSignal2;
floatf2PI;
inti;
floatfIn[256],fOut[256];
intnIn,nOut;
main()
{
nIn=0;nOut=0;
fInput=fOutput=0;
f2PI=2*PI;
fSignal1=0.0;
fSignal2=PI*0.1;
//fStepSignal1=2*PI/30;
//fStepSignal2=2*PI*1.4;
fStepSignal1=2*PI/50;
fStepSignal2=2*PI/2.5;
while
(1)
{
fInput=InputWave();
fIn[nIn]=fInput;
nIn++;nIn%=256;
fOutput=IIR();
fOut[nOut]=fOutput;
nOut++;//breakpoint
if(nOut>=256)
{
nOut=0;
}
}
}
floatInputWave()
{
for(i=IIRNUMBER-1;i>0;i--)
{
fXn[i]=fXn[i-1];
fYn[i]=fYn[i-1];
}
fXn[0]=sin((double)fSignal1)+cos((double)fSignal2)/6.0;
fYn[0]=0.0;
fSignal1+=fStepSignal1;
if(fSignal1>=f2PI)fSignal1-=f2PI;
fSignal2+=fStepSignal2;
if(fSignal2>=f2PI)fSignal2-=f2PI;
return(fXn[0]);
}
floatIIR()
{
floatfSum;
fSum=0.0;
for(i=0;i { fSum+=(fXn[i]*fAn[i]); fSum+=(fYn[i]*fBn[i]); } return(fSum); } 2快速傅立叶变换(FFT)算法 一.实验目的 1.掌握用窗函数法设计FFT快速傅里叶的原理和方法; 2.熟悉FFT快速傅里叶特性; 3.了解各种窗函数对快速傅里叶特性的影响。 二.实验设备 PC兼容机一台,操作系统为Windows2000(或Windows98,WindowsXP,以下默认为Windows2000),安装CodeComposerStudio2.0软件。 三.实验原理 1.FFT的原理和参数生成公式: FFT并不是一种新的变换,它是离散傅立叶变换(DFT)的一种快速算法。 由于我们在计算DFT时一次复数乘法需用四次实数乘法和二次实数加法;一次复数加法则需二次实数加法。 每运算一个X(k)需要4N次复数乘法及2N+2(N-1)=2(2N-1)次实数加法。 所以整个DFT运算总共需要4N^2次实数乘法和N*2(2N-1)=2N(2N-1)次实数加法。 如此一来,计算时乘法次数和加法次数都是和N^2成正比的,当N很大时,运算量是可观的,因而需要进对DFT的算法减少运算速度。 根据傅立叶变换的对称性和周期性,我们可以将DFT运算中有些项合并。 我们先设序列长度为N=2^L,L为整数。 将N=2^L的序列x(n)(n=0,1,……,N-1),按N的奇偶分成两组,也就是说我们将一个N点的DFT分解成两个N/2点的DFT,他们又从新组合成一个如下式所表达的N点DFT: 一般来说,输入被假定为连续的。 当输入为纯粹的实数的时候,我们就可以利用左右对称的特性更好的计算DFT。 我们称这样的RFFT优化算法是包装算法: 首先2N点实数的连续输入称为“进包”。 其次N点的FFT被连续运行。 最后作为结果产生的N点的合成输出是“打开”成为最初的与DFT相符合的2N点输入。 使用这战略,我们可以划分FFT的大小,它有一半花费在包装输入O(N)的操作和打开输出上。 这样的RFFT算法和一般的FFT算法同样迅速,计算速度几乎都达到了两次DFT的连续输入。 下列一部分将描述更多的在TMS320C54xx上算法和运行的细节。 5.程序流程图: 四.实验步骤 1.实验准备: -设置软件仿真模式。 -启动CCS。 2.打开工程,浏览程序,工程目录为 C: \ICETEK\VC5416AES61\VC5416AES61\Lab0503-FFT\FFT.pjt。 3.编译并下载程序。 4.打开观察窗口: *选择菜单View->Graph->Time/Frequency…进行如下图所示设置。 5.清除显示: 在以上打开的窗口中单击鼠标右键,选择弹出式菜单中“CleAeDisplay”功能。 6.设置断点: 在程序FFT.c中有注释“breakpoint”的语句上设置软件断点。 7.运行并观察结果。 ⑴选择“Debug”菜单的“Animate”项,或按F12键运行程序。 8.退出CCS。 5.实验结果 通过观察频域和时域图,程序计算出了测试波形的功率谱,与CCS计算的FFT结果相近。 实验代码: #include #definePI3.1415926 #defineSAMPLENUMBER128 voidInitForFFT(); voidMakeWave(); intINPUT[SAMPLENUMBER],DATA[SAMPLENUMBER]; floatfWaveR[SAMPLENUMBER],fWaveI[SAMPLENUMBER],w[SAMPLENUMBER]; floatsin_tab[SAMPLENUMBER],cos_tab[SAMPLENUMBER]; voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]); main() { inti; InitForFFT(); MakeWave(); for(i=0;i { fWaveR[i]=INPUT[i]; fWaveI[i]=0.0f; w[i]=0.0f; } FFT(fWaveR,fWaveI); for(i=0;i { DATA[i]=w[i]; } while (1);//breakpoint } voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]) { intx0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx; inti,j,k,b,p,L; floatTR,TI,temp; /**********followingcodeinvertsequence************/ for(i=0;i { x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0; x0=i&0x01;x1=(i/2)&0x01;x2=(i/4)&0x01;x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01;x5=(i/32)&0x01;x6=(i/64)&0x01; xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6; dataI[xx]=dataR[i]; } for(i=0;i { dataR[i]=dataI[i];dataI[i]=0; } /**************followingcodeFFT*******************/ for(L=1;L<=7;L++) {/*for (1)*/ b=1;i=L-1; while(i>0) { b=b*2;i--; }/*b=2^(L-1)*/ for(j=0;j<=b-1;j++)/*for (2)*/ { p=1;i=7-L; while(i>0)/*p=pow(2,7-L)*j;*/ { p=p*2;i--; } p=p*j; for(k=j;k<128;k=k+2*b)/*for(3)*/ { TR=dataR[k];TI=dataI[k];temp=dataR[k+b]; dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k]=dataI[k]-dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p]; dataR[k+b]=TR-dataR[k+b]*cos_tab[p]-dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k+b]=TI+temp*sin_tab[p]-dataI[k+b]*cos_tab[p]; }/*ENDfor(3)*/ }/*ENDfor (2)*/ }/*ENDfor (1)*/ for(i=0;i { w[i]=sqrt(dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i]); } }/*ENDFFT*/ voidInitForFFT() { inti; for(i=0;i { sin_tab[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER); cos_tab[i]=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER); } } voidMakeWave() { inti; for(i=0;i { INPUT[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER*3)*1024; } } 硬件实验 实验4.2: 发光二极管阵列显示实验 一.实验目的 通过实验学习使用5416ADSP的扩展端口控制外围设备的方法,了解发光二极管阵列的控制编程方法。 二.实验设备 计算机,ICETEK-VC5416-AE实验箱(或ICETEK仿真器ICETEK-VC5416-AE系统板相关连线及电源)。 三.实验原理 1.扩展接口ICETEK-VC5416-AE是一块以TMS320VC5416ADSP为核心的DSP扩展评估板,它通过扩展接口与实验箱的显示/控制模块连接,可以控制其各种外围设备。 2.发光二极管显示阵列的显示是由扩展端口控制,扩展在IO接口的两个寄存器EWR和SNR提供具体控制。 3.实验程序流程图: 四.实验步骤 1.实验准备: ⑴连接实验设备 ⑵将ICETEK-CTR板的供电电源开关拨动到“开”的位置。 2.设置CodeComposerStudio2.21在硬件仿真(Emulator)方式下运行。 3.启动CodeComposerStudio2.21: 选择菜单Debug→ResetCPU。 4.打开工程文件。 5.编译、下载程序。 6.运行程序观察结果。 7.结束程序运行,退出CCS。 五.实验结果与分析 实验结果: 可以看到发光二极管依次点亮。 分析: 本程序使用循环延时的方法,如果想实现较为精确的定时,可使用通用计时器,在通用计时器中断中取得延时,改变显示内容。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DSP 实验 报告