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DSP课设报告

课程设计报告（论文）

数字信号处理与DSP课程设计任务书

课程设计题目：

数字信号处理与DSP课程设计

已知技术参数和设计要求：

1．设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。

2．由实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，然后进行AD转换存放在内存单元中观察这些数据的波形，然后通过DA转换后输出，在示波器上观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。

3．在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。

对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。

所需仪器设备：

计算机一台、示波器一台、DSP试验箱、CCSSimulator环境

成果验收形式：

操作运行结果和程序答辩

参考文献：

张雄伟.DSP集成开发与应用实例[M].北京：

电子工业出版社.2002.

邹彦.DSP原理及应用.电子工业出版社，2009.8

周霖.DSP算法设计与系统方案.国防工业出版社，2004.7.

时间

安排

第1单元发设计任务书，明确设计任务、技术要求，查找资料。

第2、3单元FIR滤波器设计及DSP编程。

第4、5单元学习串行A/D转换芯片TLV1572和串行D/A转换芯片TLC5617的使用。

学习和掌握TMS320C5402多通道缓冲串口与串行A/D、D/A转换器的接口方法。

第6、7单元完成对串口数据的采集和发送。

第8单元在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器，在示波器上观察输出信号。

指导教师：

教研室主任：

20年11月22日

内容摘要

数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。

本文设计了一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，阻带衰减大于50dB。

实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，进行AD转换存放在内存单元中，通过DA转换后输出，观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。

在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。

对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。

关键词：

DSPFIR滤波器数字信号处理A/D、D/A转换

一概述…………………………………………………………………1

二DSP系统构成……………………………………………………………1

三滤波器的设计原理…………………………………………………………1

3.1数字滤波器的设计原理………………………………………………1

3.2FIR滤波器的基本结构………………………………………………1

四实验程序…………………………………………………………………2

4.1FIR滤波器源程序………………………………………………………2

4.2A/D转换源程序…………………………………………………………2

4.3D/A转换源程序…………………………………………………………5

4.4A/D、D/A转换源程序…………………………………………………7

4.5A/D、FIR、D/A综合程序………………………………………………9

五实验结果……………………………………………………………………13

六心得体会……………………………………………………………………14

七参考文献……………………………………………………………………14

一、概述

数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。

随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。

它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。

其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。

本次课程设计要求设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。

同时，使用串行A/D、D/A转换芯片对实验箱产生的波形进行采集及发送。

二、DSP系统构成

典型的DSP系统如图2.1所示。

图2.1典型的DSP系统

由于DSP是用来对数字信号进行处理的，所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。

于是先对输入模拟信号进行调整，输出的模拟信号经过A/D变换后变成DSP可以处理的数字信号，DSP根据实际需要对其进行相应的处理，如FFT、卷积等；处理得到的结果仍然是数字信号，可以直接通过相应通信接口将它传输出去，或者对它进行D/A变换将其转换为模拟采样值，最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。

当然，图中的有些环节并不是必需的。

如A/D转换，如果输入的是数字信号，就可以直接交给DSP进行运算。

三、滤波器的设计原理

3.1数字滤波器的设计原理

数字滤波器的设计问题就是寻找一组系数ai和bi，使得其性能在某种意义上逼近所要求的特性。

如果在s平面上去逼近，就得到模拟滤波器，如果在z平面上去逼近，则得到数字滤波器。

数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。

一个线性位移不变系统的输出序列y（n）和输入序列x（n）之间的关系，

应满足常系数线性差分方程：

（3.1.1）

x（n）为输入序列，y（n）为输出序列，ai、bi为滤波器系数，N为滤波器的阶数。

3.2FIR滤波器的基本结构

在式3.1.1中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：

（3.2.1）

对式（3.2.1）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数：

（3.2.2）

由此可得到FIR滤波器的结构如图1所示。

FIR滤波器的单位冲击响应h（n）是一个有限长序列。

若h（n）为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，即h（n）=h（N-1-n）或h（n）=-h（N-1-n），则FIR滤波器具有线性相位特性。

四、实验程序

4.1FIR滤波器源程序

.mmregs

.globalstart

.defstart,_c_int00

INDEX.set1

KS.set256

.copy"firin.inc"

.copy"firdata.inc"

.data

OUTPUT.space1024

FIR_DP.usect"FIR_VARS",0

D_FIN.usect"FIR_VARS",1

D_FOUT.usect"FIR_VARS",1

COFFTAB.usect"FIR_COFF",N

DATABUF.usect"FIR_BFR",N

BOS.usect"STACK",0Fh

TOS.usect"STACK",1

.text

.asgAR0,INDEX_P

.asgAR4,DATA_P

.asgAR5,COFF_P

.asgAR6,INBUF_P

.asgAR7,OUTBUF_P

_c_int00

bstart

nop

nop

start:

STM#COFFTAB,COFF_P

RPT#N-1

MVPD#COFF_FIR,*COFF_P+

STM#INDEX,INDEX_P

STM#DATABUF,DATA_P

RPTZA,#N-1

STLA,*DATA_P+

STM#（DATABUF+N-1）,DATA_P

STM#COFFTAB,COFF_P

FIR_TASK:

STM#INPUT,INBUF_P

STM#OUTPUT,OUTBUF_P

STM#KS-1,BRC

RPTBDLOOP-1

STM#N,BK

LD*INBUF_P+,A

FIR_FILTER:

STLA,*DATA_P+%

RPTZA,N-1

MAC*DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A

STHA,*OUTBUF_P+

LOOP:

EENDBEEND

.end

4.2A/D转换源程序

A/D转换程序，输入端接了实验电路产生的模拟信号（可选择方波、正弦波、三角波），调用该程序，对所选的模拟信号进行采样，采样结果存在3000H开始的数据存储器中，可检查数据存储器的内容是否与采样波形的相对应。

.mmregs

.def_c_int00

.data

TEMP.usect"TEMP",20h

TMP.set6Ah

t0_flag.usect"vars",1

t0_cout.usect"vars",1

AK_SPCR11.set0000000000100001b

AK_SPCR21.set0000001011000001b

AK_RCR11.set0000000001000000b

AK_RCR21.set0000000001000000b

AK_XCR11.set0000000001000000b

AK_XCR21.set0000000001000000b

AK_SRGR11.set0000000000010000b

AK_SRGR21.set0011000000010000b

AK_PCR1.set0000101000000000b

SPSA1.set48h

McBSP1.set49h

DXR11.set43h

DXR21.set42h

DRR11.set41h

DRR21.set40h

SPCR11.set00h

SPCR21.set01h

RCR11.set02h

RCR21.set03h

XCR11.set04h

XCR21.set05h

PCR1.set0Eh

SRGR11.set06h

SRGR21.set07h

.text

_c_int00

bstart

nop

nop

NMIrete

nop

nop

nop

SINT17.space4*16

SINT18.space4*16

SINT19.space4*16

SINT20.space4*16

SINT21.space4*16

SINT22.space4*16

SINT23.space4*16

SINT24.space4*16

SINT25.space4*16

SINT26.space4*16

SINT27.space4*16

SINT28.space4*16

SINT29.space4*16

SINT30.space4*16

INT0rsbxintm

rete

nop

nop

INT1rsbxintm

rete

nop

nop

INT2rsbxintm

rete

nop

nop

TINT:

rete

nop

nop

nop

RINT0:

rete

nop

nop

nop

XINT0:

rete

nop

nop

nop

SINT6.space4*16

SINT7.space4*16

INT3:

rete

nop

nop

nop

HPINT:

rete

nop

nop

nop

RINT1:

BDRECIV

nop

nop

nop

XINT1:

rete

nop

nop

nop

;*************************

start:

LD#0,DP

STM#200h,SP

STM#0FFFFh,SWWSR

STM#1020h,PMST

SSBXCMPT

STM#3FFFH,IFR

LD#0AH,A

STLA,TMP

PORTWTMP,7H

CALLADCBSP

STM#0400H,IMR

STM#3000H,AR0

STM#256,AR1

WAIT:

IDLE1

BWAIT

;*************************

ADCBSPSTM#SPCR11,SPSA1

STM#0000h,McBSP1

NOP

NOP

STM#SPCR21,SPSA1

STM#0000h,McBSP1

NOP

NOP

STM#SPCR11,SPSA1

STM#AK_SPCR11,McBSP1

NOP

NOP

LD#02H,A

STLA,TMP

PORTWTMP,7H

STM#SPCR21,SPSA1

STM#AK_SPCR21,McBSP1

NOP

NOP

STM#RCR11,SPSA1

STM#AK_RCR11,McBSP1

NOP

NOP

STM#XCR11,SPSA1

STM#AK_XCR11,McBSP1

NOP

NOP

STM#PCR1,SPSA1

STM#AK_PCR1,McBSP1

NOP

NOP

STMSRGR11,SPSA1

STM#AK_SRGR11,McBSP1

NOP

NOP

STMSRGR21,SPSA1

STM#AK_SRGR21,McBSP1

NOP

NOP

STM#RCR21,SPSA1

STM#AK_RCR21,McBSP1

NOP

NOP

STM#XCR21,SPSA1

STM#AK_XCR21,McBSP1

NOP

NOP

RET

;******************************

RECIV:

STM#3FFFH,IFR

LDMDRR11,A

LD#0,ARP

STLA,*AR0+

LD#1,ARP

BANZLOOP1,*AR1-

STM#3000H,AR0

STM#256,AR1

LOOP1:

RETE

;**********************

.end

4.3D/A转换源程序

D/A转换程序，该程序产生一个三角波。

.mmregs

.def_c_int00

.data

TEMP.usect"TEMP",10h

TMP.set6Ah

flag.usect"vars",1

cout.usect"vars",1

DK_SPCR10.set0001100010100001b

DK_SPCR20.set0000001011100001b

DK_RCR10.set0000000001000000b

DK_RCR20.set0000000001000000b

DK_XCR10.set0000000001000000b

DK_XCR20.set0000000001000000b

DK_SRGR10.set0000111100010011b

DK_SRGR20.set0011000000111111b

DK_PCR0.set0000101000001111b

SPSA0.set38h

McBSP0.set39h

DXR10.set23h

DXR20.set22h

DRR10.set21h

DRR20.set20h

SPCR10.set00h

SPCR20.set01h

RCR10.set02h

RCR20.set03h

XCR10.set04h

XCR20.set05h

PCR0.set0Eh

SRGR10.set06h

SRGR20.set07h

.text

_c_int00

bstart

nop

nop

NMIrete

nop

nop

nop

SINT17.space4*16

SINT18.space4*16

SINT19.space4*16

SINT20.space4*16

SINT21.space4*16

SINT22.space4*16

SINT23.space4*16

SINT24.space4*16

SINT25.space4*16

SINT26.space4*16

SINT27.space4*16

SINT28.space4*16

SINT29.space4*16

SINT30.space4*16

INT0rete

rete

nop

nop

INT1rete

rete

nop

nop

INT2rete

rete

nop

nop

TINT:

rete

nop

nop

nop

RINT0:

rete

nop

nop

nop

XINT0:

BXT

nop

nop

nop

SINT6.space4*16

SINT7.space4*16

INT3:

rete

nop

nop

nop

HPINT:

rete

nop

nop

nop

RINT1:

rete

nop

nop

nop

XINT1:

rete

nop

nop

nop

;*************************

startLD#0,DP

STM#200h,SP

STM#07FFFh,SWWSR

STM#1020h,PMST

ST#0FFFH,*（cout）

PORTWTMP,2H

PORTWTMP,1H

LD#0AH,A

STLA,TMP

PORTWTMP,7H

ST#0,*（flag）

CALLDACBSP

LD#0FFFH,A

SSBXINTM

STM#0020H,IMR

RSBXINTM

STLMA,DXR10

ST#0,TMP

;*************************

WAIT:

BWAIT

;*************************

DACBSP:

STM#SPCR10,SPSA0

STM#0000h,McBSP0

NOP

NOP

STM#SPCR20,SPSA0

STM#0000h,McBSP0

NOP

NOP

STM#SPCR10,SPSA0

STM#DK_SPCR10,McBSP0

NOP

NOP

STM#SPCR20,SPSA0

STM#DK_SPCR20,McBSP0

NOP

NOP

STM#RCR10,SPSA0

STM#DK_RCR10,McBSP0

NOP

NOP

STM#XCR10,SPSA0

STM#DK_XCR10,McBSP0

NOP

NOP

STM#PCR0,SPSA0

STM#DK_PCR0,McBSP0

NOP

NOP

STMSRGR10,SPSA0

STM#DK_SRGR10,McBSP0

NOP

NOP

STMSRGR20,SPSA0

STM#DK_SRGR20,McBSP0

NOP

NOP

STM#RCR20,SPSA0

STM#DK_RCR20,McBSP0

NOP

NOP

STM#XCR20,SPSA0

STM#DK_XCR20,McBSP0

NOP

NOP

RET

;*******************************

XT:

RSBXXF

LD*（cout）,A

ADD#-50,A

STLA,*（cout）

BCXT1,ANEQ

ST#0FFFH,*（cout）

XT1:

AND#0FFCH,A

CMPMTMP,#0

BCXT2,TC

OR#1000H,A

ST#0,TMP

BXT3

XT2:

OR#8000H,A

ST#1,TMP

XT3:

STLMA,DXR10

RETE

;**********************

.en

4.4A/D、D/A转换源程序

A/D转换器和D/A转换器的直通程序，由A/D采样实验电路产生的模拟信号（可选择方波、正弦波、三角波），再由D/A直接输出，采样一个点输出一个点。

.mmregs

.def_c_int00

.data

TEMP.usect"TEMP",20h

t0_flag.usect"vars",1

t0_cout.usect"vars",1

AK_SPCR11.set0000000000100001b

AK_SPCR21.set0000001011000001b

AK_RCR11.set0000000001000000b

AK_RCR21.set0000000001000000b

AK_XCR11.set0000000001000000b

AK_XCR21.set0000000001000000b

AK_SRGR11