dsp课程设计.docx
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dsp课程设计
dsp课程设计
1、了解数字波形产生的基本原理;
2、学习用C54xDSP芯片产生正弦信号的基本方法和步骤;
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱,示波器。
数字波形信号发生器是利用微处理器芯片,通过软件编程和D/A转换,产生所需要信号波形的一种方法。
在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中,经常会用到数字正弦波
发生器。
一般情况,产生正弦波的方法有两种:
1.查表法。
此种方法用于对精度要求不是很高的场合。
如果要求精度高,表就很大,
相应的存储器容量也要很大。
2.泰勒级数展开法。
这是一种更为有效的方法。
与查表法相比,需要的存储单元很少,
而且精度高。
一个角度为θ的正弦和余弦函数,可以展开成泰勒级数,取其前5项进行近似得:
32225792xxxxxxxxsin,,x,,,,,x(1,(1,(1,(1,))))3!
5!
7!
9!
2,34,56,78,9
42222682xxxxxxxxcos,,1,,,,,1,(1,(1,(1,))))2!
4!
6!
8!
23,45,67,8
其中,x为,的弧度值。
本实验用泰勒级数展开法产生一正弦波,并通过D/A转换输出。
1.了解数字图象处理的基本原理;
2.学习灰度图象二值化处理技术。
3.学习灰度图象反色处理技术;
4.学习LCD显示图形的方法
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
1、了解DSP的图形处理功能;掌握CCS的图形观察功能;
2、学会简单的二维图形生成编程。
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
1了解USB通讯的基本概念;
2了解USB通讯协议
3熟悉在DSP系统中扩展USB接口的方法计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
1了解以太网通讯的基本概念;
2了解以太网通讯协议
3熟悉在DSP系统中扩展以太网接口的方法计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
FFT
1.加深对DFT算法原理和基本性质的理解;2.熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用;3.学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法,了解可能出现的分析误差及
其原因,以便在实际中正确应用FFT。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱,DSP仿真器
1.离散傅立叶变换DFT的定义:
将时域的采样变换成频域的周期性离散函数,频域
的采样也可以变换成时域的周期性离散函数,这样的变换称为离散傅立叶变换,简
称DFT。
2.FFT是DFT的一种快速算法,将DFT的N2步运算减少为(N/2)logN步,极大的2
提高了运算的速度。
3.旋转因子的变化规律。
4.蝶形运算规律。
5.基2FFT算法。
FIR
1.掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法;
2.熟悉线性相位FIR数字滤波器特性;
3.了解各种窗函数对滤波特性的影响。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱,DSP仿真器。
1.有限冲击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、贝塞尔滤波器);
3.数字滤波器系数的确定方法。
IIR
1.熟悉设计IIR数字滤波器的原理与方法;
2.掌握数字滤波器的计算机仿真方法;
3.通过观察对实际信号的滤波作用,获得对数字滤波的感性认识。
二、
计算机,CCS2.0版软件,实验箱,DSP仿真器。
三、
1.无限冲击响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、贝塞尔滤波器);
3.双线性变换的设计原理。
Convolve
1.掌握卷积算法的原理;
2.掌握在CCS环境下,TMS320程序编写、编译和调试程序的方法。
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
DCT
学习DCT算法的实现方法。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱,DSP仿真器。
离散余弦变换与离散傅立叶变换紧密相关的,属于正弦类正交变换,由于其优良的
去冗余性能及高效快速算法的可实现性,被广泛用于语音及图象的有损和无损压缩。
在开始
实验之前,应了解以下基本原理。
1.语音或图象的压缩手段;
2.DCT变换在数据压缩中的作用与应用。
(Correlation)
1.学习相关的概念;
2.学习相关算法的实现方法。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱、DSP仿真器。
1.概率论中相关的概念;
2.随机信号相关函数的估计。
1.学习u-律的基本原理、压扩特性、编码和解码方法;
2.学习u-律算法在DSP上的实现方法。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱、DSP仿真器、音频线、音源。
在电话通信中,语音信号通常表现为三个要素:
音调、音强、音色。
人耳对25-22000Hz的声音有反应。
谈话时,大部分有用和可理解信息的能量在200Hz到3500Hz之间,因此,电信传输线路上使用带通滤波器,典型的电话信道带宽为3KHz(即300-3300Hz)。
根据Nyquist准则,最小的采样频率应该是6600Hz。
实际中,采样频率为8KHz。
μ律的处理过程为:
压缩和扩张;压缩是指在发送端对输入信号进行压缩处理,再
均匀量化,相当于非均匀量化;扩张是在接收端进行相应的扩张处理,以恢复原始信
号。
原理图如图1所示。
目前国际上,常采用A律13折线压扩特性或μ律15折线的压扩特性。
我国采用A律13折线压扩特性。
采用13折线压扩特性后,小信号的量化信噪比改善量可达24dB,这是靠牺牲大信号量化信噪比(亏损12dB)换来的。
μ律的压缩特性方程为:
其中:
μ=255
压缩特性曲线为:
μ
经过压缩的采样信号,按8位二进制进行编码,编码表如下:
8位编码有三部分组成:
极性码(0:
负极性信号;1:
正极性信号)、段落码(表示信
号处于那段折线上)、电平码(表示段内16级均匀量化电平值)。
μ律的扩张特性方程为:
μ律扩张编码表为:
A律的压缩特性方程为:
式中:
A=87.6
压缩特性曲线为:
经过压缩的采样信号,按8位二进制进行编码,编码表如下:
A律8位编码组成意义和μ律相同.
A律的扩张特性方程为:
A律的扩张码表为:
μ律对数压缩特性与A律变换有近似相同的特性。
在小信号段,μ律变换对小信号有33.5dB的增益,A律变换对小信号有24dB的增益。
/G711/
1.了解语音处理的一般过程;
对通用的G771编码\解码,能理解其实现方式。
.
计算机,CCS2.0软件,实验箱,DSP仿真器,音频线,音源。
1.PCM的编码规律;
2.A-律的定义与格式。
FFT
6.加深对DFT算法原理和基本性质的理解;
7.熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用;
8.学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法,了解可能出现的分析误差及
其原因,以便在实际中正确应用FFT。
计算机,CCS2.0版软件,实验箱,DSP仿真器,音频线,音源。
1、离散傅立叶变换DFT的定义:
将时域的采样变换成频域的周期性离散函数,频域的
采样也可以变换成时域的周期性离散函数,这样的变换称为离散傅立叶变换,简称DFT。
2、FFT是DFT的一种快速算法,将DFT的N2步运算减少为(N/2)logN步,极大的2
提高了运算的速度。
3、旋转因子的变化规律。
9.蝶形运算规律。
10.基2FFT算法。
DTMF
1.了解DTMF信号的基本原理和用途;
2.学习DTMF信号产生和检测算法。
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱。
1.概述
DTMF(Dual-ToneMultifrequency)通信技术中的一种信号传输方法,这里的tone代表一
个固定频率的声音片断,而dual-tone则是由两个不同的tone产生的复频信号。
数字式电话的12个键分别代表了12种不同的复频组合,借助于对频率组合的侦测,计算机可分辨出
所按的是哪一个键,从而达到与电话另一端的使用者互动控制的目的。
通过这种技术可以使
计算机将控制命令从复杂的声音讯号中判别出来,从而使我们能够通过电话按键控制计算机
的运作。
DTMF信号发生器将按键或数字信号转化成双音信号,DTMF信号检测器检测双音信号中的信息。
下图是一般双音多频电话的双音频率情况:
1
2.DTMF信号的产生
正弦信号算法和频率控制
H(z)没有零点,只有一对处在单位圆上的共扼极点,则设有一系统:
其传输函数
单位冲击响应为恒幅度振荡,即产生了正弦信号。
b0H(z),,1,21,az,az12
式中:
b,Asin,a,,2cos,a,1,,;00102
经离散变换后得:
y(n),2cos,,y(n,1),y(n,2)0
式中:
y(,2),,Asin,,,2,ffy(,1),0,,;000s
为采样频率,为正弦波频率。
ffs0
A为正弦波幅值,
2对于DTMF所要产生的频率和采样频率为:
ROW频率:
697、770、852、941Hz
COLUMN频率:
1209、1336、1477、1633Hz
采样频率:
f=8kHzs
DTMF信号时序控制
根据AT&T技术规范:
(1)数字号码最大传输速度为每秒10个,即一个号码占100ms时间片。
(2)在100ms时间片内双音多频信号持续不少于45ms且不多于55ms的时间。
(3)一个数字按键有两个作业:
ToneTask和QuietTask。
工作流程
键中断将启动一个作业(StartTask)
执行QuietTask:
o插入双音信号间的间隔
o置ToneTask的计数大小
oUnpackNewDigit
执行ToneTask:
o按规定时间片输出双音信号
o置QuietTask的计数大
3.DTMF信号的检测
双音频率信息获取算法:
Goertzel算法
Goertzel算法用来从输入信号中提取出所需要信号,运算速度比DFT算法快。
对N点采样计算表达式为:
式中:
DTMF信号的判别方法:
信号强度大于THR-SIG
双音信号(行、列)功率差:
THR-TWIREV~THR-TWISTD
比邻近双音信号强度大THR-ROWREL,THR-COLREL
二次谐波强度小于THR-ROW2nd,THR-COL2nd
运算量与存储需求
1DTM
2DTM
1.学习用DSP用户开发板产生信号混叠的方法和目的。
2.熟悉数字滤波的基本原理和实现方法。
计算机,CCS2.0版软件,DSP仿真器,实验箱,示波器。
1.模拟滤波器原理;(巴特沃斯型、切比雪夫型滤波器)2.数字滤波器的基础知识;
3.IIR滤波器的基本原理和设计方法。