DSP实验报告2.docx
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DSP实验报告2
一、实验目的
1.1、掌握TMS320系列DSP的性能、结构原理、指令系统及编程方法；
2、熟练掌握CCS集成开发环境的常用开发、调试功能；
3、利用MATLAB语言与开发环境进行FIR滤波器的高级语言设计与仿真；
4、根据MATLAB仿真结果，进行基于CCS的高级语言和汇编语言仿真；
5、在DSP实验板上实时实现该滤波器。
二、试验设备
1、TMS320C5402DSP实验开发板1块，JTAG仿真探头1个，5V交流适配器1个；
2、音频信号源1个，耳机1对；
3、微型计算机1台。
三、试验内容
1、试验硬件简介：
本试验的板子采用南京航空航天大学DSP实验室自己开发的试验板子，它有以下几个特点：
1）试验板子的核心处理器是TMS320VC5402；
2）外部单5V电源供电；
3）提供了与计算机串行口的数据通信功能，可以与计算机交换数据；
4）提供了语音输入和语音输出的街口，可以进行语音信号的分析与处理；
5）提供了可与外部相连接的EHPI8、并口、McBSP口等VC5402片上外设接口。
通过这些接口，可以方便的对该试验板子进行功能扩展；
6）该试验板子提供大容量的外部程序和数据RAM以及FLASH存储空间，方便学生开发和使用；
7）试验板子集成了一块ALTERA公司CPLD（EPM7128S），可以通过该CPLD实现对试验板子上各种逻辑的控制管理；
8）试验板子提供了必要的复位，测试和开关插销，为用户调试和测试提供了方便。
本试验用到了试验板子辅助器件为语音处理部分的硬件SRAM、闪烁灯器件等等。
2、在Matlab实现算法仿真
试验目的是设计一个64阶FIR数字低通滤波器，其参数如下：
截至频率为3000Hz，采样频率为2000Hz。
利用Matlab工具箱设计FIR数字滤波器，其设计语言如下：
>>c=fir1（63,0.3）;
>>freqz（c,1,4096）;
>>plot（c）;
得到数字滤波器系数如下：
-0.00079887,-0.00039007,0.0004368,0.0011085,0.00095091,
-0.00025572,-0.0017797,-0.002173,-0.00046388,0.0025341,
0.0042491,0.0023285,-0.0027578,-0.0070632,-0.005921,0.0015267,0.010096,0.011687,0.0023706,-0.012368,-0.019945,-0.010603,0.012305,0.031247,0.026339,-0.0069494,-0.048111,-0.060186,-0.01384,0.088797,0.20863,0.289,0.289,0.20863,
0.088797,-0.01384,-0.060186,-0.048111,-0.0069494,0.026339,
0.031247,0.012305,-0.010603,-0.019945,-0.012368,0.0023706,
0.011687,0.010096,0.0015267,-0.005921,-0.0070632,-0.0027578,
0.0023285,0.0042491,0.0025341,-0.00046388,-0.002173,-0.0017797,-0.00025572,0.00095091,0.0011085,0.0004368,-0.00039007,-0.00079887
得到数字滤波器的时域与频域图如下：
图一数字滤波器时域图
图二数字滤波器的幅频相频图
设计一正弦函数进行仿真：
sin（2*Pi*10000*t）+sin（2*Pi*3000*t）其中10000与3000为频率，仿真结果看能否过滤高频10000。
仿真的程序如下：
>>t=0:
0.00002:
0.012
>>a=sin（2*3.14*10000*t）+sin（2*3.14*3000*t）;
>>plot（t,a）
>>figure
（2）;
>>c=fir1（63,0.3）;
>>freqz（c,1,4096）;
>>figure（3）
>>y1=filter（c,1,a）;
>>plot（t,y1）;
>>figure（4）;
>>freqz（y1,1,4096）;
>>figure（5）;
>>plot（c）;
结果如图所示：
图三输入信号时域图
图四输入信号幅频和相频图
图五输出信号幅频和相频图
3、DSP程序设计：
1）存储器的选择
该试验板的存储分配为：
程序区（64K×8），0x00000h~0x1FFFFh片外SRAM；0x20000h~0x7FFFFh片外FLASH。
读数据区（16K＋32K）0x0000h~0x3FFFh片内DRAM；0x8000h~0xFFFFh片外FLASH读。
试验选用SRAM、片内DARAM和片外FLASH。
2）片上外设的设计
该试验只用了（多通道缓冲串行口）McBSPs，5402有两个McBSPs，对它的设置和操作事通过设置相关的内存映射控制寄存器来完成，McBSPs寄存器的映射方法采用子地址区分的多地址映射一址的方法。
该试验McBSPs定义如下：
其定义在fir_face.h文件
#defineSPSA_ADDR（port）（port?
0x48:
0x38）
#defineSPSD_ADDR（port）（port?
0x49:
0x39）
#defineDRR2_ADDR（port）（port?
0x40:
0x20）
#defineDRR1_ADDR（port）（port?
0x41:
0x21）
#defineDXR2_ADDR（port）（port?
0x42:
0x22）
#defineDXR1_ADDR（port）（port?
0x43:
0x23）
#defineMCBSP_ACCSUB_ADDR（port）（port?
0x49:
0x39）
#defineSPCR1_SUBADDR0x00
#defineSPCR2_SUBADDR0x01
#defineRCR1_SUBADDR0x02
#defineRCR2_SUBADDR0x03
#defineXCR1_SUBADDR0x04
#defineXCR2_SUBADDR0x05
#defineSRGR1_SUBADDR0x06
#defineSRGR2_SUBADDR0x07
#defineMCR1_SUBADDR0x08
#defineMCR2_SUBADDR0x09
#defineRCERA_SUBADDR0x0A
#defineRCERB_SUBADDR0x0B
#defineXCERA_SUBADDR0x0C
#defineXCERB_SUBADDR0x0D
#definePCR_SUBADDR0x0E
//上面定义了McBSP个端口及子地址?
各个端口的初始化如下：
//各个端口的初始化值
#definebsp_SPCR110x0021
#definebsp_SPCR210x0201
#definebsp_PCR10x000C
#definebsp_RCR110x0040
#definebsp_RCR210x0000
#definebsp_XCR110x0040
#definebsp_XCR210x0000
#definebsp_SRGR110x0000
#definebsp_SRGR210x0000
#definebsp_MCR110x0000
#definebsp_MCR210x0000
3）CUP的参数设计
McBSP每接受1024个数据闪烁灯亮一次，由引脚XF激发。
则ST1的定义与初始化为：
#definereg_ST10x0007
其他的寄存器的定义及初始化如下：
#defineST10x07
#defineST0_ADDR0x06
#definePMST0x001D
#defineSWWSR0x0028
#defineSWCR0x002B
#defineBSCR0x0029
#defineCLKMD0x0058
#definePMST_VAL0x00A0
#defineSWWSR_VAL0x8fff
#defineSWCR_VAL0x0001
#defineBSCR_VAL0x8802
#defineCLKMD_VAL0x9FF7
初始化工作在函数init_board（）完成。
4）FIR滤波器设计
采用直接寻址方式进行FIR滤波器设计，C语言实现如下：
doublefiro（M,h,w,x）
doubleh[64],w[64],x;
intM;
{
inti;
doubley;
w[0]=x;
for（y=0,i=0;iy+=h[i]*w[i];
for（i=M-1;i>=1;i--）
w[i]=w[i-1];
returny;
}
参数说明：
h滤波器的系数
w计算时候所需的缓存
x输入的数据
y计算结果
5）算法设计
分两部分来完成两个功能。
第一部分：
输入信号为sin函数，用低通数字滤波器对它进行滤波。
在dsp上检测滤波器的性能。
此功能模块。
第二部分：
对McBSPs接口1接收到的语音信号进行滤波，然活由McBSPs接口2把信号送出去。
主要由54xdsp.lib的函数fir来完成。
6）中断程序的设计（见vectors.asm）
7）cmd文件的设计见fir.cmd
4、滤波器的验证
滤波器的验证主要是对sin信号的验证。
输入信号见下图：
图六输入信号幅频图
滤波器的图像见下图：
图七滤波器的幅频图
图八滤波器的时域图
输出信号的幅频图见下图
图九输出信号的幅频图
6、试验结论：
从对sin函数的滤波来看，基本上能满足滤波器的要求，通过对语音信号的验证，基本上达到效果。
由于FIR的阶数取64，有些太小，所以有些缺陷。
四、参考文献
1、戴明桢、周建江，TMS320C54x数字信号处理器结构、原理及应用，北航出版社，2001年
2、张雄伟等，DSP芯片的原理与开发应用（第二版），电子工业出版社，2000年
3、任丽香等，TMS320C6000系列DSPs的原理与应用，电子工业出版社，2000年
4、张勇，C/C++语言硬件程序设计，西安电子科技大学出版社，2004年
5、尹勇、欧关军、关荣锋，dsp集成开发环境ccs开发指南，北京航空航天大学出版社，2003年
6、苏金明、张莲花、刘波，matlab工具箱应用，电子工业出版社，2004年
五、附录
1、fir_face.h试验板的接口设计
2、fir_func.h子程序设计
3、fir.c主程序设计
4、vectors.asm中断程序设计
5、fir.cmd存储器配置文件
六、致谢
通过本次试验我对dsp的开发过程有更深刻的了解，也加深对dsp的理解。
感谢南京航空航天大学dsp试验室给了我这样一次的机会。
感谢周建江老师对我们一年来dsp知识的教导，也感谢李老师对我们dsp试验的指导。
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