DSP课程设计.docx
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DSP课程设计
目录
第1章摘要2
第2章设计目的3
第3章设计原理3
3.1总体方案设计3
3.2正弦波信号发生器3
第4章总体方案设计流程5
第5章设计内容6
5.1设置6
5.2编写汇编源程序sin6
5.3建立汇编源程序6
5.4建立链接命令文件7
5.5创建新的工程文件7
5.6将文件添加到工程中7
5.7生成和运行程序7
5.8观察运行结果9
第6章源程序11
6.1汇编源程序11
6.2链接命令文件13
第7章设计总结14
第1章摘要
数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
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的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波器、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等组成。
DSP信号处理过程：
①将输入信号x（t）进行抗混叠滤波，滤掉高于折叠频率的分量，以防止信号频谱的混叠；②经采样和A/D转换器，将滤波后的信号转换为数字信号x（n）；③数字信号处理器对x（n）进行处理，得数字信号y（n）；④经D/A转换器，将y（n）转换成模拟信号；⑤经低通滤波器，滤除高频分量，得到平滑的模拟信号y（t）.
结合DSP硬件特性，通过使用泰勒级数展开法得到设定参数的正弦波形输出，达到设计目的。
该信号发生器弥补了通常信号发生器模式固定，波形不可编程的缺点，其具有实时性强，波形精度高，可方便调节频率和幅度、稳定性好等优点。
第2章设计目的
1.通过实验掌握DSP的软件开发过程
2.学会运用汇编语言进行程序设计
3.学会用CCS仿真模拟DSP芯片，通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。
第3章设计原理
3.1总体方案设计
1.基于DSP的特点，本设计采用TMS320C54X系列的DSP作为正弦信号发生器的核心控制芯片。
2.用泰勒级数展开法实现正弦波信号。
3.设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图；
4.设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图。
3.2正弦波信号发生器
正弦波信号发生器已被广泛地应用于通信、仪器仪表和工业控制等领域的信号处理系统中。
通常有两种方法可以产生正弦波，分别为查表法和泰勒级数展开法。
查表法是通过查表的方式来实现正弦波，主要用于对精度要求不很高的场合。
泰勒级数展开法是根据泰勒展开式进行计算来实现正弦信号，它能精确地计算出一个角度的正弦和余弦值，且只需要较小的存储空间。
本次主要用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。
产生正弦波的算法正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式:
递推公式：
sin（nx）=2cos（x）sin[（n-1）x]-sin[（n-2）x]
cos（nx）=2cos（x）sin[（n-1）x]-cos[（n-2）x]
由递推公式可以看出，在计算正弦和余弦值时,需要已知cos（x）、sin（n-1）x、sin（n-2）x和cos（n-2）x。
第4章总体方案设计流程
本实验是基于CCS开发环境的。
CCS是TI公司推出的为开发TMS320系列DSP软件的集成开发环境，是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。
它提供了环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试、跟踪分析等环节，并把软、硬件开发工具集成在一起，使程序的编写、汇编、程序的软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行，从而加速软件开发进程。
通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。
总体思想是：
正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相对应，可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值（在x轴取N个点进行逼近）。
整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成，相应的软件流程图如图。
第5章设计内容
5.1设置
在Family下选择C55xx，将看到所有C55xx的仿真驱动，包括软件仿真和硬件仿真；
在Platform下选择Simulator，在AvailableFactoryBoards中只显示软件仿真驱动，选中相应的驱动；
双击C55xxRev4.0CPUFunctionalSimulator，可以在MySystem下看到所加入的驱动；
点击Save&Quit，将保存设置退出SetupCCStudiov3.1并启动运行CCStudio。
5.2编写汇编源程序sin
5.3建立汇编源程序
在CCS环境下，点击file/new/sourcefile菜单命令，打开一个空白文档，将汇编程序输入。
单击file/save菜单命令，在D:
\programfiles\ti\myprojects下保存文件名为sin，并选择保存类型为*.asm。
5.4建立链接命令文件
5.5创建新的工程文件
启动CCS，在Project菜单中选择New项，在Project中输入denglin，CCS将创建一个名为denglin.pjt的工程。
5.6将文件添加到工程中
在工程中添加源文件，执行菜单project/addfilestoproject，把sin文件添加到工程中。
5.7生成和运行程序
（1）选择菜单命令Project→RebuildAll，对工程重新编译、汇编和链接，主窗口下方的信息窗口将显示build进行汇编、编译和链接的相关信息。
（2）选择菜单命令File→LoadProgram，在当前目录的Debug目录下选择sin并打开，将Build生成的程序加载到DSP中。
（3）选择菜单命令Debug→Run或在Debug工具栏上单击Run按钮，运行该程序。
5.8观察运行结果
点击view/gragh菜单命令观看图像
第6章源程序
6.1汇编源程序
sin
.mmregs
.defstart
.defd_xs,d_sinx,d_xc,d_cosx,sinx,cosx
sin_x:
.usect"sin_x",360
STACK:
.usect"STACK",10H
k_theta.set286;theta=pi/360（0.5deg）
start:
.text
STM#STACK+10H,SP
STMk_theta,AR0
STM0,AR1
STM#sin_x,AR6
STM#90,BRC
RPTBloop1-1
LDMAR1,A
LD#d_xs,DP
STLA,@d_xs
STLA,@d_xc
CALLsinx;d_sinx=sin（x）
CALLcosx;d_cosx=cos（x）
LD#d_sinx,DP
LD@d_sinx,16,A;A=sin（x）
MPYA@d_cosx;B=sin（x）*cos（x）
STHB,1,*AR6+;AR6----2*sin（x）
MAR*AR1+0
loop1:
STM#sin_x+89,AR7;sin91（deg.）-sin179（deg.）
STM#88,BRC
RPTBloop2-1
LD*AR7-,A
STLA,*AR6+
loop2:
STM#179,BRC;sin180（deg.）-sin359（deg.）
STM#sin_x,AR7
RPTBloop3-1
LD*AR7+,A
NEGA
STLA,*AR6+
loop3:
STM#sin_x,AR6;generatesinwave
STM#1,AR0
STM#360,BK
Bloop3
sinx:
.defd_xs,d_sinx
.data
table_s.word01C7H;C1=1/（8*9）
.word030BH;C2=1/（6*7）
.word0666H;C3=1/（4*5）
.word1556H;C4=1/（2*3）
d_coef_s.usect"coef_s",4
d_xs.usect"sin_vars",1
d_squr_xs.usect"sin_vars",1
d_temp_s.usect"sin_vars",1
d_sinx.usect"sin_vars",1
d_l_s.usect"sin_vars",1
.text
SSBXFRCT
STM#d_coef_s,AR5;movecoeffstable_s
RPT#3
MVPD#table_s,*AR5+
STM#d_coef_s,AR3
STM#d_xs,AR2
STM#d_l_s,AR4
ST#7FFFH,d_l_s
SQUR*AR2+,A;A=x^2
STA,*AR2;（AR2）=x^2
LD*AR4,B;B=1
MASR*AR2+,*AR3+,B,A;A=1-x^2/72,T=x^2
MPYAA;A=T*A=x^2（1-x^2/72）
STHA,*AR2;（d_temp）=x^2（1-x^2/72）
MASR*AR2-,*AR3+,B,A;A=1-x^2/42（1-x^2/72）;T=x^2（1-x^2/72）
MPYA*AR2+;B=x^2（1-x^2/42（1-x^2/72））
STB,*AR2;（d_temp）=x^2（1-x^2/42（1-x^2/72））
LD*AR4,B;B=1
MASR*AR2-,*AR3+,B,A;A=1-x^2/20（1-x^2/42（1-x^2/72））
MPYA*AR2+;B=x^2（1-x^2/20（1-x^2/42（1-x^2/72）））
STB,*AR2;（d_temp）=B
LD*AR4,B;B=1
MASR*AR2-,*AR3+,B,A;A=1-x^2/6（1-x^2/20（1-x^2/42（1-x^2/72）））
MPYAd_xs;B=x（1-x^2/6（1-x^2/20（1-x^2/42（1-x^2/72））））
STHB,d_sinx;sin（theta）
RET
cosx:
.defd_xc,d_cosx
d_coef_c.usect"coef_c",4
.data
table_c.word0249H;C1=1/（7*8）
.word0444H;C2=1/（5*6）
.word0AABH;C3=1/（3*4）
.word4000H;C4=1/2
d_xc.usect"cos_vars",1
d_squr_xc.usect"cos_vars",1
d_temp_c.usect"cos_vars",1
d_cosx.usect"cos_vars",1
c_l_c.usect"cos_vars",1
.text
SSBXFRCT
STM#d_coef_c,AR5;movecoeffstable_c
RPT#3
MVPD#table_c,*AR5+
STM#d_coef_c,AR3
STM#d_xc,AR2
STM#c_l_c,AR4
ST#7FFFH,c_l_c
SQUR*AR2+,A;A=x^2
STA,*AR2;（AR2）=x^2
LD*AR4,B;B=1
MASR*AR2+,*AR3+,B,A;A=1-x^2/56,T=x^2
MPYAA;A=T*A=x^2（1-x^2/56）
STHA,*AR2;（d_temp）=x^2（1-x^2/56）
MASR*AR2-,*AR3+,B,A;A=1-x^2/30（1-x^2/56）;T=x^2（1-x^2/56）
MPYA*AR2+;B=x^2（1-x^2/30（1-x^2/56））
STB,*AR2;（d_temp）=x^2（1-x^2/30（1-x^2/56））
LD*AR4,B;B=1
MASR*AR2-,*AR3+,B,A;A=1-x^2/12（1-x^2/30（1-x^2/56））
SFTAA,-1,A;-1/2
NEGA
MPYA*AR2+;B=-x^2/2（1-x^2/12（1-x^2/30（1-x^2/56）））
MAR*AR2+
RETD
ADD*AR4,16,B;B=-x^2/2（1-x^2/12（1-x^2/30（1-x^2/56）））
STHB,*AR2;cos（theta）
RET
.end
6.2链接命令文件
MEMORY
{
PAGE0:
EPROM:
org=0E000H,len=1000H
VECS:
org=0FF80H,len=0080H
PAGE1:
SPRAM:
org=0060H,len=0020H
DARAM1:
org=0080H,len=0010H
DARAM2:
org=0090H,len=0010H
DARAM3:
org=0200H,len=0200H
}
SECTIONS
{
.text:
>EPROMPAGE0
.data:
>EPROMPAGE0
STACK:
>SPRAMPAGE1
sin_vars:
>DARAM1PAGE1
coef_s:
>DARAM1PAGE1
cos_vars:
>DARAM2PAGE1
coef_c:
>DARAM2PAGE1
sin_x:
align（512）{}>DARAM3PAGE1
.vectors:
>VECSPAGE0
}
第7章设计总结
本次课程设计中遇到一些问题，通过和同学交流，大大促进了设计进程。
并在过程中进一步提高自身的操作，扎实基础，扩展所学。
这次实验使我对这门学科的基本知识、理论解起来更加方便直观和深刻。
通过实验我基本了解了DSP应用系统开发方法和设计过程，掌握了汇编源程序的编辑、汇编和链接过程，熟悉了CCS集成开发环境，CCS的安装及设置，CCS集成开发环境，CCS的基本使用，调试应用程序。
成功通过CCS软件应用C54X汇编语言实现了正弦信号发生装置，这次实验使我能够更真实地体会到DSP的功能和用途。
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