北邮信号与信息处理DSP实验二.docx
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北邮信号与信息处理DSP实验二
信号与信息综合处理
实验报告
学院：
班级：
姓名：
学号：
实验二FFT实现
1.实验目的
进一步熟悉CCSv5的开发环境，掌握调试的要素，并理解FFT的过程。
2.实验原理
2.1FFT变换
（1）FFT算法：
，
（2）蝶形运算图：
（3）实现函数：
DSP_fft（w,N,x,y）。
2.2IFFT变换
（1）算法实现：
（2）实现流程：
2.3SDRAM
（1）EMIFA_Config：
在csl_emifa.h中声明了一个结构体EMIFA_Config，用来配置EMIFA。
结构体中声明的12个32位无符号整形变量为EMIFA总线的12个接口寄存器；
（2）指定SDRAM数据空间：
#pragmaDATA_SECTION（sdram_data,".off_ram"）；
unsignedintsdram_data[0x10000]；
上述代码含义为定义一个全局变量sdram_data[0x10000]，将它指定到自定义的数据空间段off_ram中，其中函数具体用法为#pragmaDATA_SECTION（函数名或全局变量名,"用户自定义在数据空间的段名"；
（3）CMD文件：
DSP系统中存在大量的存储器，CMD文件描述物理存储器的管理、分配和使用情况，用于DSP代码的定位。
3.程序功能
2
3
3.1FFT变换
通过给定的旋转因子，利用DSP_fft（w,N,x,y）函数，对给定64点序列进行FFT变换，其中N为变换点数，具体说明如下：
（1）w[64]为64点FFT的旋转因子，由tw_fft16x16.exe生成；
（2）x[128]内存放原序列，即输入时域信号的实部虚部按顺序排列；
（3）y[128]内存放FFT变换后的序列，实部虚部按顺序排列；
（4）m[64]内存放FFT变换后64点模值的平方。
3.2IFFT变换
利用FFT变换的相关性质，对FFT变换后的序列进行IFFT反变换，并将IFFT后结果存入x2[128]序列中。
3.3SDRAM内数据读写
实现指定序列的读写功能，具体说明如下：
（1）x[128]，y[128]写入SDRAM，以备后续使用；
（2）从SDRAM内读取x[128]，与x2[128]进行比较；
（3）通过DIP按键控制LED灯实现不同灯型的变化。
3.4变换前后数据验证
比对x[128]和x2[128]序列内各数据，若满足误差在允许范围内，则说明原序列与经历FFT和IFFT后得到的序列一致，点亮LED0~2，证明此次实验的正确性。
4.程序基本信息
4
4.1程序模块
（1）FFT模块：
功能：
对给定序列进行64点FFT变换，并将原序列及变换后序列写入SDRAM中；
输入接口：
无；
输出接口：
SDRAM，将原序列及变换后序列内各数据写入SDRAM中，以备后续使用。
（2）IFFT模块：
功能：
通过FFT变换相关性质，对变换后的序列进行IFFT反变换；
输入接口：
无；
输出接口：
无。
（3）SDRAM模块：
功能：
通过从SDRAM内读出原序列，并与IFFT变换后的是序列进行逐个比较，若误差在一定范围内，则点亮三个LED灯以示正确，否则只有一个LED灯亮；
输入接口：
SDRAM，读出原始序列，以供后续比较使用；
输出接口：
LED灯，判断IFFT后结果是否与原序列一致，如果误差在允许范围内，则LED0~2被点亮，否则LED0被点亮。
4.2代码
1#include"dsp_fft.h"
2//#include"dsp_fft16x32.h"
3#include"math.h"
4#defineN64
5
6//64点FFT的旋转因子，由tw_fft16x16.exe生成
7constshortw[2*N]=
8{
90x0000,0x7FFF,0x0C8B,0x7F61,0x0000,0x7FFF,0x18F8,0x7D89,
100x0000,0x7FFF,0x2527,0x7A7C,0x18F8,0x7D89,0x2527,0x7A7C,
110x30FB,0x7641,0x471C,0x6A6D,0x471C,0x6A6D,0x62F1,0x5133,
120x30FB,0x7641,0x3C56,0x70E2,0x5A82,0x5A82,0x6A6D,0x471C,
130x7641,0x30FB,0x7F61,0x0C8B,0x471C,0x6A6D,0x5133,0x62F1,
140x7641,0x30FB,0x7D89,0x18F8,0x7D89,-0x18F8,0x70E2,-0x3C56,
150x5A82,0x5A82,0x62F1,0x5133,0x7FFF,0x0000,0x7D89,-0x18F8,
160x5A82,-0x5A82,0x3C56,-0x70E2,0x6A6D,0x471C,0x70E2,0x3C56,
170x7641,-0x30FB,0x6A6D,-0x471C,0x18F8,-0x7D89,-0x0C8B,-0x7F61,
180x7641,0x30FB,0x7A7C,0x2527,0x5A82,-0x5A82,0x471C,-0x6A6D,
19-0x30FB,-0x7641,-0x5133,-0x62F1,0x7D89,0x18F8,0x7F61,0x0C8B,
200x30FB,-0x7641,0x18F8,-0x7D89,-0x6A6D,-0x471C,-0x7A7C,-0x2527,
210x0000,0x7FFF,0x30FB,0x7641,0x0000,0x7FFF,0x5A82,0x5A82,
220x0000,0x7FFF,0x7641,0x30FB,0x5A82,0x5A82,0x7641,0x30FB,
230x7FFF,0x0000,0x5A82,-0x5A82,0x5A82,-0x5A82,-0x30FB,-0x7641,
240x0000,0x0000,0x0000,0x7FFF,0x0000,0x7FFF,0x0000,0x7FFF
25
26};
27
28//输入时域信号，i=[0:
63],x=1000*cos（i*pi/32）+1000*cos（i*pi/16）
29//实部虚部顺序排列
30shortx[2*N]=
31{
322000,0,1975,0,1904,0,1788,0,1631,0,1437,0,1214,0,968,0,707,0,439,0,173,0,
33-84,0,-324,0,-541,0,-729,0,-883,0,-1000,0,-1079,0,-1119,0,-1122,0,-1090,0,-1027,0,
34-938,0,-829,0,-707,0,-578,0,-449,0,-326,0,-217,0,-125,0,-57,0,-14,0,0,0,
35-14,0,-57,0,-125,0,-217,0,-326,0,-449,0,-578,0,-707,0,-829,0,-938,0,-1027,0,
36-1090,0,-1122,0,-1119,0,-1079,0,-1000,0,-883,0,-729,0,-541,0,-324,0,-84,0,
37173,0,439,0,707,0,968,0,1214,0,1437,0,1631,0,1788,0,1904,0,1976,0
38};
39
40shortx1[2*N]={0};
41shortx2[2*N]={0};
42
43//存储FFT之后的结果
44shorty[2*N]=
45{
460,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
470,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
480,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
490,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
50};
51
52#include
53#include
54#include
55#include
56#include
57#include"dsk6416.h"
58#include"dsk6416_led.h"
59
60staticEMIFA_ConfigMyEmifaConfig=
61{
62EMIFA_GBLCTL_RMK
63（
64EMIFA_GBLCTL_EK2RATE_FULLCLK,//1XEMIFinputclock
65EMIFA_GBLCTL_EK2HZ_CLK,//eclkout2continueoutputduringhold
66EMIFA_GBLCTL_EK2EN_ENABLE,//eclkout2enableoutput
67EMIFA_GBLCTL_BRMODE_MRSTATUS,//busrequestismemoryaccessorrefreshpending/inprogress
68EMIFA_GBLCTL_NOHOLD_DISABLE,
69EMIFA_GBLCTL_EK1HZ_CLK,//eclkout1continueoutputduringhold
70EMIFA_GBLCTL_EK1EN_ENABLE,//eclkout1enableoutput
71EMIFA_GBLCTL_CLK4EN_ENABLE,//clkout4outputenable
72EMIFA_GBLCTL_CLK6EN_ENABLE//clkout6outputenable
73）,
740xffffffd3,//64BITSDRAM
75//0xffffff33,//32BITSDRAM
76//0xffffff93,//16bitSDRAM
77//0xffffff83,//8bitSDRAM
780xffffffe3,
790x22a28a22,
800x22a28a22,
81EMIFA_SDCTL_RMK
82（
83EMIFA_SDCTL_SDBSZ_4BANKS,//SDRAMbanksize4banks
84EMIFA_SDCTL_SDRSZ_11ROW,//rownumber=11
85EMIFA_SDCTL_SDCSZ_8COL,//columnnumber=8
86EMIFA_SDCTL_RFEN_ENABLE,//SDRAMrefreshenable
87//EMIFA_SDCTL_INIT_NO,//SDRAM配置完每个CE空间后，不初始化
88EMIFA_SDCTL_INIT_YES,//SDRAM配置完每个CE空间后，初始化
89EMIFA_SDCTL_TRCD_OF
（2）,//TRCD=（Trcd/Tcyc）-1
90EMIFA_SDCTL_TRP_OF
（2）,//TRP=（Trp/Tcyc）-1,3个
91EMIFA_SDCTL_TRC_OF（8）,
92EMIFA_SDCTL_SLFRFR_DISABLE//selfrefreshmodedisable
93）,
94EMIFA_SDTIM_RMK
95（
96EMIFA_SDTIM_XRFR_DEFAULT,//EXTTIMERdefault
97EMIFA_SDTIM_PERIOD_OF（2083）//refreshperiod,clockout1=10ns
98）,
99EMIFA_SDEXT_RMK
100（
101EMIFA_SDEXT_WR2RD_OF（0）,//cyclesbetweenwritetoreadcommand=1,subtract1is0
102EMIFA_SDEXT_WR2DEAC_OF
（1）,//cyclesbetweenwritetoprecharge=2
103EMIFA_SDEXT_WR2WR_OF
（1）,//cyclesbetweenwritetowrite=2
104EMIFA_SDEXT_R2WDQM_OF
（1）,//cyclesbetweenreadtobex=2
105EMIFA_SDEXT_RD2WR_OF（0）,//cyclesbetweenreadtowrite=1
106EMIFA_SDEXT_RD2DEAC_OF
（1）,//
107EMIFA_SDEXT_RD2RD_OF（0）,//
108EMIFA_SDEXT_THZP_OF
（2）,//Troh=3cycle
109EMIFA_SDEXT_TWR_OF
（1）,//Twr=1clock+6ns
110EMIFA_SDEXT_TRRD_OF（0）,//Trrd=12ns
111EMIFA_SDEXT_TRAS_OF（5）,//Tras=42ns
112EMIFA_SDEXT_TCL_OF
（1）//caslatency=3clock
113）,
1140x00000002,
1150x00000002,
1160x00000002,
1170x00000002
118};
119
120#pragmaDATA_SECTION（sdram_data,".off_ram"）;
121unsignedintsdram_data[0x400000];
122
123voidmain（）
124{
125inti,m[N];
126Uint32good_flag;
127good_flag=0;
128
129DSK6416_init（）;
130DSK6416_LED_init（）;
131
132//初始化CSL
133CSL_init（）;
134
135//配置EMIFA
136EMIFA_config（&MyEmifaConfig）;
137
138for（i=0;i<0x400000;i++）
139{
140sdram_data[i]=0;
141}
142
143//FFT会改变x[i]的值，故先将其存入SDRAM
144printf（"x[i]:
"）;
145for（i=0;i<2*N;i++）
146{
147sdram_data[i]=x[i];
148printf（"%d",x[i]）;
149}
150printf（"\n"）;
151
152//FFT
153DSP_fft（w,N,x,y）;
154
155//FFT结果y[i]的值，存入SDRAM
156printf（"y[i]:
"）;
157for（i=0;i<2*N;i++）
158{
159sdram_data[i+2*N]=y[i];
160printf（"%d",y[i]）;
161}
162printf（"\n"）;
163
164//FFT结果y[i]的模值平方
165printf（"m[i]:
"）;
166for（i=0;i167{
168m[i]=y[2*i]*y[2*i]+y[2*i+1]*y[2*i+1];
169printf（"%d",m[i]）;
170}
171printf（"\n"）;
172
173//IFFT将y[i]共轭除以增益系数N（即FFT点数）
174for（i=0;i<2*N;i++）
175{
176
177if（i%2==1）y[i]=-y[i];
178y[i]=y[i]/N;
179}
180
181//IFFT利用FFT进行IFFT
182DSP_fft（w,N,y,x2）;
183
184//IFFTFFT会修改y[i]重新把y[i]从SDRAM中读出
185printf（"y[i]fromSDRAM:
"）;
186for（i=0;i<2*N;i++）
187{
188y[i]=sdram_data[i+2*N];
189printf（"%d",y[i]）;
190}
191printf（"\n"）;
192
193//IFFT将FFT的结果共轭即为IFFT结果
194printf（"x2[i]:
"）;
195for（i=0;i<2*N;i++）
196{
197if（i%2==1）x2[i]=-x2[i];
198printf（"%d",x2[i]）;
199}
200printf（"\n"）;
201
202//FFT将x[i]的值从SDRAM中读出赋给x1[i]
203printf（"x1[i]:
"）;
204for（i=0;i<2*N;i++）
205{
206x1[i]=sdram_data[i];
207printf（"%d",x1[i]）;
208}
209printf（"\n"）;
210
211//将IFFT的结果x2[i]与FFT前的数据x1[i]进行比较
212for（i=0;i<2*N;i++）
213{
214if（abs（x2[i]-x1[i]）>10）
215{
216good_flag=0;
217break;
218}
219good_flag=1;
220}
221
222if（good_flag==1）
223{
224DSK6416_LED_on（0）;
225DSK6416_LED_on
（1）;
226DSK6416_LED_on
（2）;
227DSK6416_LED_off（3）;
228printf（"IFFTRESULTISOK!
\n"）;
229}
230else
231{
232DSK6416_LED_on（0）;
233DSK6416_LED_off
（1）;
234DSK6416_LED_off
（2）;
235DSK6416_LED_off（3）;
236printf（"IFFTRESULTISFAILED!
\n"）;
237}
238
4.3流程图
（1）SDRAM配置流程图
（2）SDRAM配置流程图
5.组内分工
6.功能测试
239
240
2
3
4
5
6
6.1软件平台
（1）查看变量：
通过View->Variables可以查看各个变量的值。
（2）图形显示工具：
CCSv5中提供了一个高级图形和图像可视化工具。
它可通过图形形式显示数组，并且可采用多种格式。
查看m序列中的数值，即观测FFT变换后各点模值的平方。
（3）Console控制台显示：
x[i]:
初始序列，即需要进行FFT变换的64点的实部、虚部按序排列；
y[i]:
FFT的结果，即变换后64点的实部、虚部按序排列；
m[i]:
FFT变换所得各点模值平方；
x2[i]:
IFFT变换结果，即反变换后64点实部、虚部按序排列；
x1[i]:
从SDRAM读出的x[i]原始序列；
结论：
“IFFTRESULTISOK!
”代表变换前后数据一致，否则显示“IFFTRESULTISFAILED!
”。
（4）代码优化：
如果没有进行软件流水，程序运行结束时，clock显示为：
17736121，即程序共需要17736121个时钟周期。
优化后，程序运行结束时，clock显示为：
52753，即程序共需要52753个时钟周期。
6.2DSP
执行程序后，LED测试效果为LED0~2均被点亮，即变换前后一致。
7.重点、难点
（1）断点调试问题
在不同行设置断点，运行结果不同。
在本次实验的调试过程中，应注意将断点设置在最后一行以上，以免出现灰断点，保证单次运行的正常进行。
此外，通过View->Variables查看各个变量的值，有时会出现原程序执行时不能显示出变量对应值的情况。
经过尝试，发现在只需加入单次运行的断点即可解决这一问题。
（2）IFFT及其验证
在进行IFFT拓展功能时，考虑使用现有函数实现IFFT反变换，但出现错误。
调试无果后决定弃用现有函数库中的函数，利用FFT变换的性质进行IFFT。
虽然简化了对代码的理解，但是仍会有部分误差，无法保证变换前后数据完全一致，因而设置误差范围设定为10，在误差范围内的误差视为可被忽略
（3）SDRAM配置及数据读写
之前没有接触过SDRAM的配置，因而在按照实验指导书中的步骤添加代码段和配置时，花了较长时间理解。
起初按部就班地建立了两个工程，在链接过程中出现了问题，最后尝试将代码合并，但是数据读写的逻辑顺序仍需注意。
FFT可能会改变原序列的值，因为应在FFT变换之前就将x序列写入SDRAM，以备之后读出存入x1中，并与IFFT结果进行比较。
8.心得体会
本次实验是基于DSP中FFT及IFFT进行的，虽然对相关内容的细节稍有
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