DSP的课程设计.docx
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DSP的课程设计
DSP的课程设计
1设计目的
1.1了解FFT的原理及算法；
1.2掌握DSP芯片的使用方法。
1.3了解DSP中FFT的设计及编程方法
1.4根据FFT的原理确定其程序流程。
1.5熟悉FFT的调试方法；
1.6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，以便在实际中正确运用。
2设计原理
FFT是一种高效实现离散傅里叶变换的算法，把信号从时域变换到频域，在频域分析处理信息。
对于长度为N的有限长序列x（n），它的离散傅里叶变换为：
，称为旋转因子，或蝶形因子。
在x（n）为复数序列的情况下，计算X（k）：
对某个k值，需要N次复数乘法、（N-1）次复数加法；
对所有N个k值，需要
次复数乘法和N（N-1）次复数加法。
对于N相当大时（如1024）来说，直接计算它的DFT所作的计算量是很大的，
FFT的基本思想在于：
利用
的周期性即：
对称性：
将原有的N点序列分成两个较短的序列，这些序列的DFT可以很简单的组合起来得到原序列的DFT。
按时间抽取的FFT——DITFFT信号流图如图2.1所示：
图2.1时间抽取的FFT—DITFFT信号流图
FFT算法主要分为以下四步。
第一步输入数据的组合和位倒序
把输入序列作位倒序是为了在整个运算最后的输出中得到的序列是自然顺序。
第二步实现N点复数FFT
第一级蝶形运算；第二级蝶形运算；第三级至log2N级蝶形运算；
FFT运算中的旋转因子
是一个复数，可表示：
为了实现旋转因子
的运算，在存储空间分别建立正弦表和余弦表，每个表对应从0度到180度，采用循环寻址来对正弦表和余弦表进行寻址。
第三步功率谱的计算
X（k）是由实部
和虚部
组成的复数：
；计算功率谱时只需将FFT变换好的数据，按照实部
和虚部
求它们的平方和，然后对平方和进行开平方运算。
第四步输出FFT结果。
3程序流程图
4设计步骤
4.1启动CCS，在CCS中建立一个C源文件和一个命令文件，并将这两个文件添加到工程，再编译并装载程序：
阅读DSP原理及应用中FFT用DSP实现的有关程序。
4.2双击
，启动CCS的仿真平台的配着选项。
选择C5502Simulator。
4.3启动CCS后建立工程文件FFT.pjt
4.4建立源文件FFT.c与链接文件FFT.cmd
4.5将这两个文件加到FFT.pjt这个工程中。
4.6创建out文件
4.7加载out文件
4.8加载数据
4.9观察输入输出波形
输入波形（时域）
输出图形（频域）
5结果分析
用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析，使用CCS的波形观察器观察波形和频谱情况。
6设计心得
通过这次课程设计，我获得了很多。
让我对DSP有了更进一步的了解。
对FFT算法有了新的认识，对其原理和基本性质做了回顾，为以后深入的学习奠定了基础。
这次课程设计，我觉得最有意义的就是掌握了一定的DSP系统的软件设计能力。
而且还了解了CCS的组成与基本功能。
掌握了它的安装、配置、基本操作、工程项目的建立和调试等。
希望在以后的应用中能学到更多的知识，并将它们运用到实践中去。
参考文献
[1]邹彦，唐冬，宁志刚.DSP原理及应用.电子工业出版社.
[2]张东亮.DSP控制器原理与应用.机械工业出版社.
附
源程序
.title"rfft_task.asm"
.mmregs
.copy"coeff.inc"
.defrfft_task
sine:
.usect"sine",512
cosine:
.usect"cosine",512
fft_data:
.usect"fft_data",2048
d_input:
.usect"fft_data",2048
fft_out:
.usect"fft_out",1024
;d_input:
.copysindata
STACK:
.usect"STACK",10
K_DATA_IDX_1.set2
K_DATA_IDX_2.set4
K_DATA_IDX_3.set8
K_FLY_COUNT_3.set4
K_TWID_TBL_SIZE.set512
K_TWID_IDX_3.set128
K_FFT_SIZE.set32
K_LOGN.set5
.bssd_twid_idx,1
.bssd_data_idx,1
.bssd_grps_cnt,1
.sect"rfft_prg"
rfft_rask:
SSBXFRCT
STM#STACK+10,SP
STM#sine,AR1
RPT#K_TWID_TBL_SIZE-1
MVPDsine1,*AR1+
STM#cosine,AR1
RPT#K_TWID_TBL_SIZE-1
MVPDcosine1,*AR1+
CALLbit_rev
CALLfft
CALLpower
RET
************************位码倒置程序bit_rev*******************
.asgAR2,REORDERED
.asgAR3,ORIGINAL_INPUT
.asgAR7,DATA_PROC_BUF
.sect"rfft_prg"
;bit_rev:
STM#d_input,ORIGINAL_INPUT
STM#fft_data,DATA_PROC_BUF
MVMMDATA_PROC_BUF,REORDERED
STM#K_FFT_SIZE-1,BRC
RPTBDbit_rev_end-1
STM#K_FFT_SIZE,AR0
MVDD*ORIGINAL_INPUT+,*REORDERED+
MVDD*ORIGINAL_INPUT-,*REORDERED+
MAR*ORIGINAL_INPUT+0B
;bit_rev_end:
RET
;***********************FFT算法子程序fft**********************;
.asgAR1,GROUP_COUNTER
.asgAR2,PX
.asgAR3,QX
.asgAR4,WR
.asgAR5,WI
.asgAR6,BUTTERFLY_COUNTER
.asgAR7,STAGE_COUNTER
.sect"rfft_prg"
fft:
;***********第1级蝶形运算stage1**************:
STM#0,BK
LD#-1,ASM
STM#fft_data,PX
LD*PX,16,A
STM#fft_data+K_DATA_IDX_1,QX
STM#K_FFT_SIZE/2-1,BRC
RPTBDstage_end-1
STM#K_DATA_IDX_1+1,AR0
SUB*QX,16,A,B
ADD*QX,16,A
STHA,ASM,*PX+
STB,*QX+
||LD*PX,A
SUB*QX,16,A,B
ADD*QX,16,A
STHA,ASM,*PX+0
STB,*QX+0%
||LD*PX,A
;stage1_end:
;***********第2级蝶形运算stage2**************;
STM#fft_data,PX
STM#fft_data+K_DATA_IDX_2,QX
STM#K_FFT_SIZE/4-1,BRC
LD*PX,16,A
RPTBDstage2_end-1
STM#K_DATA_IDX_2+1,AR0
SUB*QX,16,A,B
ADD*QX,16,A
STHA,ASM,*PX+
STB,*QX+
||LD*PX,A
SUB*QX,16,A,B
ADD*QX,16,A
STHA,ASM,*PX+
STHB,ASM,*QX+
MAR*QX+
ADD*PX,*QX,A
SUB*PX,*QX-,B
STHA,ASM,*PX+
SUB*PX,*QX,A
STB,*QX
||LD*QX+,B
STA,*PX
||ADD*PX+0%,A
STA,*QX+0%
||LD*PX,A
;stage2_end:
;***********第3级蝶形运算stage3**************;
STM#K_TWID_TBL_SIZE,BK
ST#K_TWID_IDX_3,d_twid_idx
STM#K_TWID_IDX_3,AR0
STM#cosine,WR
STM#sine,WI
STM#K_LOGN-2-1,STAGE_COUNTER
ST#K_FFT_SIZE/8-1,d_grps_cnt
STM#K_FLY_COUNT_3-1,BUTTERFLY_COUNTER
ST#K_DATA_IDX_3,d_data_idx
;stage:
STM#fft_data,PX
LDd_data_idx,A
ADD*（PX）,A
STLMA,QX
MVDKd_grps_cnt,GROUP_COUNTER
;group:
MVMDBUTTERFLY_COUNTER,BRC
RPTBDbutterfly_end-1
LD*WR,T
MPY*QX+,A
MACR*WI+0%,*QX-,A
ADD*PX,16,A,B
STB,*PX
||SUB*PX+,B
STB,*QX
||MPY*QX+,A
MASR*QX,*WR+0%,A
ADD*PX,16,A,B
STB,*QX+
||SUB*PX+,B
LD*WR,T
STB,*PX+
||MPY*QX,A
;butterfly_end:
PSHMAR0
MVDKd_data_idx,AR0
MAR*PX+0
MAR*QX+0
BANZDgroup,*GROUP_COUNTER-
POPMAR0
MAR*QX-
LDd_data_idx,A
SUB#1,A,B
STLMB,BUTTERFLY_COUNTER
STLA,1,d_data_idx
LDd_group_cnt,A
STLA,ASM,d_group_cnt
LDd_twid_idx,A
STLA,ASM,d_twid_idx
BANZDstage,*STAGE_COUNTER-
MVDKd_twid_idx,AR0
;fft_end:
RET
;***********************//功率谱计算子程序power//***********************;
.sect"rfft_prg"
;power:
STM#fft_data,AR2
STM#fft_out,AR4
STM#K_FFT_SIZE*2-1,BRC
RPTBpower_end-1
SQUR*AR2+,A
SQURA*AR2+,A
STHA,*AR4+
;power_end:
RET
.end
链接命令文件rfft_task.cmd清单：
vector.obj
rfft_task.obj
-orfft_task.obj
-mrfft_task.map
-erfft_task
MEMORY{
PAGE0:
EPROM:
org=0E000Hlen=1000H
VECS:
org=0FF80Hlen=0080H
PAGE1:
SPRAM:
org=0060Hlen=0020H
DARAM:
org=0400Hlen=0600H
RAM:
org=8000Hlen=1400H
}
SECTIONS{
sine1:
>EPROMPAGE0
cosine1:
>EPROMPAGE0
fft_prg:
>EPROMPAGE0
.bss:
>SPRAMPAGE1
sine:
align（512）{}>DARAMPAGE1
cosine:
align（512）{}>DARAMPAGE1
d_input:
>RAMPAGE1
fft_data:
>RAMPAGE1
fft_out:
>RAMPAGE1
STACK:
>SPRAMPAGE1
.vectors:
>VECSPAGE0
}
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