数字信号实验报告.docx

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数字信号实验报告

北京科技大学

《信号系统与信号处理综合实验》实验报告

学号：

__________

姓名：

_____________________

专业：

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年月日

目录：

1实验一CCS使用实验

2实验二、SEED-DTK6446Linux开发环境搭建

3实验三、Linux平台实验

4二、音频采集回放实验

5三、视频采集回放实验

6OSD图像叠加实验

7图像边缘检测实验

课程实验目的

1．数字信号处理是一门理论与实践并重的课程，在学习理论知识的同时再配合经典DSP实验，可以加深对数字信号处理软、硬件的理解与掌握。

2．接触并了解SEED-DTK6446实验箱，学会通过Linux操作平台，利用SEED-DTK6446实验箱完成一些经典的实验历程，加深对数字信号处理的了解。

3.学习并掌握SEED-DTK6446CCS开发环境的搭建，建立好所有编译测试环境，为下面的实验做好准备工作。

实验一CCS使用实验

一、实验目的

1.熟悉CCS3.3集成开发环境，掌握工程的生成方法；

2.熟悉SEED-DTK6446实验环境；

3.学习用标准C语言编制程序；

4.掌握CCS3.3集成开发环境的调试方法；

二、实验内容

1.DSP源文件的建立；

2.DSP程序工程文件的建立；

3.学习使用CCS3.3集成开发工具的调试工具。

三、实验步骤

1.创建源文件：

选择File→New→SourceFile命令；打开配套光盘\03.Examplesofprogram\01.SEEE-DTK6446CCSExamples\examples\3.1.1math。

2.创建工程文件：

点击Project-->New,创建新工程；点击Project选择addfilestoproject，添加源程序math.c。

3.设置编译与连接选项：

点击Project选择BuildOpitions；

4.工程编译与调试：

点击Project→Buildall，对工程进行编译；点击File→loadprogram，在弹出的对话框中载入debug文件夹下的.out可执行文件；点击debug→GoMain回到C程序的入口；运行程序并观察输出结果。

四．实验要求：

了解CCS菜单命令及产生各个显示窗口的操作。

操作各种仿真命令

·进入、退出CCS;

·选择当前窗口，改变窗口的大小。

·加载程序。

·运行程序（包括单步运行）。

·检查修改CUP寄存器。

·检查修改存储器单元内容。

·用观察窗口检查变量、CPU寄存器或存储单元内容。

五、实验遇到的问题、分析及解决方法

1.端口无法正常连接，在老师的帮助下，重启一下实验设备并重新安装驱动程序后，可以正常连接。

2.实验过程中因为一步出错导致后面的无法正常进行，此时除了在开发环境里修改以外，还需要将实验设备断电擦拭之前的痕迹。

实验二、SEED-DTK6446Linux开发环境搭建

一、实验目的

熟悉Linux开发环境搭建；

学会正确配置终端。

二、实验内容

1.点击PC机左下角开始-->程序-->附件-->通讯-->超级终端；在“您的区号（或城市号）是什么（C）？

”下键入区号010后点击确定；再次点击确定，在新弹出的对话框中输入“chenwei”；在新的对话框中的“连接时使用”下选择你希望使用的串口设备，点击确定；而后在端口设置选项中配置波特率115200，数据位8，奇偶校验无，停止位1，数据流控制无。

2.用串口线一端连接PC机串口，另一端连接SEED-DTK6446实验箱RS232串口J3。

并且取下SEED-DVS6446板卡上的J2、J23、J24短路子，上电启动SEED-DTK6446实验箱，若超级终端上显示打印信息，说明终端配置正确。

实验分析：

因为使用实验室的电脑，所以Linux操作系统已经安装完成，SEEDDVS6446SDK套件也已经安装完成，Linux平台实验程序运行环境已经配置成功，我们只需要进行串口终端的配置，所以本次实验比较简单。

但是在实验过程中，发现其他同学遇到了一些问题，此时可以根据指导书对SEEDDVS6446SDK套件重新安装一遍，或者Linux平台实验程序运行环境重新配置，一般就可以解决所遇到的问题。

实验三、Linux平台实验

一、入门实验

实验目的

1.熟悉linux开发环境，学会基于SEED-DTK6446平台linux开发环境的配置和使用；

2.学会使用arm_v5t_le-gcc编译工具；

3.学会基于NFS方式的程序调试方法。

实验内容

1.建立工作目录：

在linux开发主机桌面点击鼠标右键，打开终端，在当前目录下建立工作目录Host#mkdirhelloworld

2.编写程序源代码：

打印输出“helloworld”

#include

#include

intmain（）

{

printf（"helloworld\n"）;

return0;

}

3.编写Makefile：

Makefile文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。

使用它带来的好处就是自动编译，你只需要敲一个“make”命令整个工程就可以实现自动编译。

CC=arm_v5t_le-gcc//指明编译器

EXEC=hello//表示编译后生成的执行文件名称是“hello”

OBJS=hello.o//目标文件列表

all:

$（EXEC）//编译主入口

$（EXEC）:

$（OBJS）

$（CC）-o$@$（OBJS）

clean:

//清除编译结果

-rm-f$（EXEC）*.o

4.调试应用程序

1.在helloworld目录下输入“Host#make”，编译应用程序；

2.复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中：

Host#cphello/opt/nfs/opt/seed_exp；

3.上电启动SEED-DTK6446，超级终端显示启动信息，启动信息如下，显示“Hitanykeytostopautoboot：

”时按下回车键，中断系统自动系统；

4．输入如下指令，将系统配置为从NFS根文件系统启动：

SEED-DTK6446_v1.0#setenvbootargsmem=60Mconsole=ttyS0,115200n8root=/dev/nfsnoinitrdrwip=dhcpnfsroot=192.168.253.210:

/opt/nfsvideo=dm64xxfb:

output=pal

5.启动系统（默认硬盘启动）：

SEED-DTK6446_v1.0#boot；

6.登陆系统；

7.进入可执行程序所在目录；

8.运行可执行文件；

二、音频采集回放实验

一、实验目的

1.进一步熟悉基于SEED-DTK6446平台的linux开发环境；

2.熟悉基于linuxOSS音频驱动的应用程序编写。

二、实验原理

1.OSS（OpenSoundSystem）是linux平台上一个统一的音频接口，即只要音频处理应用程序按照OSS的API来编写，那么在移植到另外一个平台时，只需要重新编译即可。

2.在linux系统中，所有的设备都被统一成文件，通过对文件的访问方式（首先open，然后read/write，同时可以使用ioctl读取/设置参数，最后close）来访问设备。

1.初试化Mixer：

Mixer设备打开操作如下：

/*Openthemixerdevice*/

if（（mixerFd=open（device,O_RDONLY））==-1）

{

…

}

音频输入源的配置操作如下：

/*Setthemixerinputsource*/

if（ioctl（mixerFd,SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC,&recmask）==-1）

{

…

}

2.音频设备初始化

音频设备打开操作如下：

/*Openthesounddevice*/

if（（fd=open（device,mode））==-1）

{

…

}//mode有三种选择：

O_RDONLY，O_WRONLY和O_RDWR，分别表示只读、只写和读写。

在录音时配置O_RDONLY模式，而播放音频时配置为O_WRONLY模式。

采样格式设置操作如下：

/*Setthesoundformat（onlyAFMT_S16_LEcurrentlysupported）*/

if（ioctl（fd,SNDCTL_DSP_SETFMT,&format）==-1）

{

…

}

通道数目设置操作如下：

/*Setthenumberofchannels*/

if（ioctl（fd,SNDCTL_DSP_CHANNELS,&numchannels）==-1）

{

…

}

采样率设置操作如下：

/*Setthesamplerate*/

if（ioctl（fd,SNDCTL_DSP_SPEED,&samplerate）==-1）

{

…

}

3.音频采集与播放

/*ReadinputbufferfromOSSinputdevice*/

if（（int）read（inputFd,inputBuffer,blksize）

{

…

}

memcpy（outputBuffer,inputBuffer,blksize）;

/*WriteoutputbufferintoOSSoutputdevice*/

if（write（outputFd,outputBuffer,blksize）==-1）

{

…

}

三、实验内容

1.在linux开发主机上打开终端，进入实验程序目录；

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/02.audioloopback/audio_app

2.重新编译应用程序；

Host#makeclean

Host#make

3.复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中；

Host#cprelease/audio_app/opt/nfs/opt/seed_exp

4.将系统配置为从NFS根文件系统启动；

5.启动系统后，以root权限登陆系统，进入可执行文件所在目录；

6.在音频播放设备中播放音频；

7.运行可执行文件。

四、实验结果

音频播放设备中播放音频。

硬件平台线路连接

五、实验遇到的问题

1.因为是第一次接触该类实验，所以前面的准备的工作没有熟练的掌握，导致没有办法继续进行后续实验，这时要多请教老师和同学，及时发现问题；如果一直没有办法解决，需要耐下心来，断电后重新做。

在一次次的重复中，其实并没有浪费时间，反而对设备更加的熟悉，减少因为虚心发错的概率。

还有就是没有依照老师的要求：

不使用中文给文件命名。

我犯过中文命名文件这个错误，导致系统找不到相应文件，实验无法继续进行下去。

后来在老师的检查之下才知道是中文名字的原因。

2.在超级终端键入代码时，因为对代码的含义不理解，实验教程也是PDF版不好直接复制代码，所以十分耗时而且容易出错，后来在老师的指导下，输入部分代码然后按键盘的“上”键便可自动匹配，极大的提高了我们的实验效率。

3.在实验过程中还遇到一些问题，因为时间有限，我们并没有深入研究，而是单纯的断电重新开始，并且最终得到了预期的实验结果。

三、视频采集回放实验

一、实验目的

1.学习基于CodecEngine机制的编程；

2.学习使用XDC编译工具；

3.学习基于v4L2采集驱动与FBdev显示驱动的应用程序的编写。

二、实验原理

概述：

TI提供的达芬奇参考软件框架分应用层、信号处理层和I/O层三部分。

Davinci的应用工程师可以在系统的用户空间，即应用层，在系统功能性上添加和发挥自己的特色。

信号处理层通常都运行在DSP端，负责信号处理，包括音视频编解码算法、CodecEngine、DSP的实时操作系统DSP/BIOS及和ARM通信的模块。

I/O层就是我们通常所说的驱动，是针对Davinci外设模块的驱动程序。

其中应用层通过CodecEngine的VISA（Video,Image,Speech,Audio）API来调用DSP端的算法，通过EPSI（EasyPeripheralSoftwareInterface）API来访问和操作Davinci的外设。

这三个部分通常对应三个Davinci软件开发小组。

当然还需要一个系统集成工程师把这三个部分集成起来，不过VISAAPI和EPSIAPI的存在已经大大简化了集成工作的复杂程度。

DaVinci的软件开发步骤：

第一步，工程师需要基于DSP利用CCS开发自己的音视频编解码算法，编译生成一个编解码算法的库文件*.lib。

第二步，生成一个在DSP上运行的可执行程序*.x64P（即.out文件），也就是DSPServer。

第三步，根据DSPServer的名字及其中包含的具体的音视频编解码算法创建CodecEngine的配置文件*.cfg。

第四步，应用工程师收到不同的codec包、DSPServer和Engine配置文件*.cfg，把自己的应用程序通过编译、链接，最终生成ARM侧可执行文件。

视频采集的操作流程如下：

打开视频采集设备：

#defineV4L2_DEVICE"/dev/video0"

…

/*Openvideocapturedevice*/

fd=open（V4L2_DEVICE,O_RDWR|O_NONBLOCK,0）;

初试化采集设备

/*Initializethevideocapturedevice*/

captureFd=initCaptureDevice（&capBufs,&numCapBufs,envp->svideoInput,

envp->imageWidth,envp->imageHeight,

0）;

采集视频数据

/*Getaframebufferwithcaptureddata*/

if（ioctl（captureFd,VIDIOC_DQBUF,&v4l2buf）==-1）

{

…

}

三、实验内容

1.在linux开发主机上打开终端，进入实验程序codec算法包所在目录：

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/03.videoloopback/codecs/

2.重新编译codec算法包：

Host#makeclean

Host#make

3.打开终端，进入实验程序ARM端所在目录：

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/03.videoloopback/video_app

4.重新编译应用程序：

Host#makeclean

Host#make

5.复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中

Host#cprelease/video_app/opt/nfs/opt/seed_exp

6.进入实验程序DSP端所在目录：

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/03.videoloopback/servers/video_copy

7.重新编译DSPServer

Host#makeclean

Host#make

8.复制编译生成的.x64P文件到NFS根文件系统中：

Host#cpvideo_copy.x64P/opt/nfs/opt/seed_exp

9.将系统配置为从NFS根文件系统启动：

10.启动系统后，登陆系统，进入可执行文件所在目录；

11.加载cmemk.ko和dsplinkk.ko模块；

12.执行应用程序，视频显示设备上将实时的显示采集的图像。

三、实验结果

通过摄像头，实验箱上的显示屏可以实时的显示摄像头所采集到的

图像，如图所示。

四、实验体会

通过前面的几次实验，这个实验做得十分顺利，按照教程一步步走下来，就得到了预期的结果。

在实验过程中，出现的代码与音频采集的代码有不少相同之处，所以通过本次实验，不再是简单的敲代码，不知不觉中对一些代码的意思有了更明确的认识，渐渐知道整个实验的操作流程以及每一步的实验目的。

当然，这只是最浅显的部分，但是通过本门课的实验学习，我从无从下手到可以顺利的做出正确的实验结果，对DSP实验有了初步的认识和了解，发现枯燥的理论知识应用到实际会有这么多神奇的效果。

也从中体会到了与老师、同学都交流的重要性，提高了独立思考的能力。

OSD图像叠加实验

在linux开发主机上打开终端，进入实验程序codec算法包所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/04.videoosd/codecs/

重新编译codec算法包

Host#makeclean

Host#make

进入实验程序ARM端所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/04.videoosd/video_osd_app

重新编译应用程序

Host#makeclean

Host#make

复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中

Host#cprelease/video_osd_app/opt/nfs/opt/seed_exp

进入实验程序DSP端所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/03.videoloopback/servers/video_copy

重新编译DSPServer。

Host#makeclean

Host#make

复制编译生成的.x64P文件到NFS根文件系统中

Host#cpvideo_copy.x64P/opt/nfs/opt/seed_exp

启动系统后，登陆系统，进入可执行文件所在目录

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

~#cd/opt/seed_exp

加载cmemk.ko和dsplinkk.ko模块

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

/opt/seed_exp#./loadmodules.sh

执行应用程序

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

/opt/seed_exp#./video_osd_app

视频显示设备上将实时的显示采集的图像，在图像的右上角显示叠加有SEED的log图标，下方显示采集的图像的帧率与DSP端CPU的使用率。

视频采集图像如下：

图像边缘检测实验

在linux主机上打开终端，进入实验程序codec算法包所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/05.videosobel/codecs/vidsobeledge

重新编译codec算法包

Host#makeclean

Host#make

进入实验程序ARM端所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/05.videosobel/video_sobel_app

重新编译应用程序。

Host#makeclean

Host#make

复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中

Host#cprelease/video_sobel_app/opt/nfs/opt/seed_exp

进入实验程序DSP端所在目录

Host#cd/opt/dvevm_1_20/seed_exp/05.videosobel/servers/vidsobeledge

重新编译DSPServer

Host#makeclean

Host#make

复制编译生成的.x64P文件到NFS根文件系统中

Host#cpvidsobeledge.x64P/opt/nfs/opt/seed_exp

启动系统后，登陆系统，进入可执行文件所在目录

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

~#cd/opt/seed_exp

加载cmemk.ko和dsplinkk.ko模块

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

/opt/seed_exp#./loadmodules.sh

执行应用程序

root@xxx.xxx.xxx.xxx：

/opt/seed_exp#./video_sobel_app

视频显示设备上将实时的显示采集的经算法处理的图像。

实验中遇到的问题及解决办法

在实验过程中将系统配置为从NFS根文件系统启动遇到困难，将DSP芯片与Linux主机相连时失败多次。

首先检查网线跟串口的连接情况，然后修改Linux主机的IP地址，要注意Linux主机的IP地址要与DVS6446芯片的IP地址不同，但是IP的前三位要相同，最后一位不同。

在实验过程中对Linux操作系统的一系列操作不了解，对某些操作的目的不了解。

通过看一些讲解Linux操作系统的视频跟书籍了解操作系统的命令，通过询问指导老师了解实验操作的目的。

DVS6446通过NFS根文件系统启动后，在linux操作系统中将文件通过cp命令拷贝到opt/seed_exp目录后，等于把将要运行的文件存储到DVS6446的存储器，DVS6446可直接从存储器中调用文件执行。

五．申请成绩等级：

85分以上。

理由：

说实话，这个实验自己做的相当不顺利。

往往一整节课什么实验结果都出不来。

我都是实在没办法了才向老师请教，让老师来指导自己的实验。

所以可能在独立解决问题和实验能力上有所欠缺。

总结和感想：

在这一次的实验中，我们学习了SEED-DTK6446系列DSP芯片的开发技能。

其中css,linux平台下的软件操作和实际中硬件开发平台的连线都十分重要。

在学习的过程中，我们逐渐熟希了软件的使用方法。

但这其中也有许多困难。

比如在进行linux平台下的开发时，用命令行来编写文件。

一步一步跟着实验指导手册的要求来做。

我就碰到了在编辑完程序之后，不知如何退出并保存的问题。

这个问题对之前没有接触过linux的同学来说不请教别人是绝对克服不了的。

可是实验指导手册里并没有写清楚，这可能会给新手带来麻烦。

但这也教会我们学习一门技术需要主动的寻求帮助和查找资料。

另外这学期我还选修了一门《DSP原理与应用》，通过这门选修课我对DSP芯片的寄存器等内部结构有了更加深入的理解，对本实验有非常大的帮助。