DSPAD采集与显示精.docx

1、DSPAD采集与显示精AD采集与示波器显示AD采集与示波器显示摘 要：是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。这次实验将正弦波、方波、三角波经过AD转换，将采集的数据通过LCD显示出来。通过AD采集模块，将正弦波、方波、三角波由模数转换成数据，经FFT程序对其进行傅里叶变换，得到采集数据的频谱，再经过LCD模块。关键词：DSP；AD采集；LCD显示；FFT一设计任务和要求A. 通过AD进行信号采集B. 信号显示在LCD上，实现示波器的效果说明：信号采集：通过AD进行信号采集处理：把采集到的信号转换为可以显示的数据输出/显示：显示在LCD上二 实验开发环境1通用 PC机一台，安装 Window

2、s2000 或 WindowsXP 操作系统且已安装常用软件(如：WinRAR 等。 2TMS320C55xx 评估板及相关电源。本实验采用ICETEK-VC5509-A评估板。 3通用 DSP 仿真器一台及相关连线。本实验采用ICETEK-5100USB仿真器。 4控制对象(选用。本实验采用ICETEK-CTR控制板。 5TI的 DSP 开发集成环境 Code Composer Studio。本实验采用CCS2.21 for C5000。 6仿真器驱动程序。 7实验程序及相关文档。三 实验设备通用计算机一台，ICETEK-VC5509-EDU 实验箱。四 实验原理1.将从信号源获取的模拟信号

3、经过A/D转换后，再进行FFT变换，然后输出。2.TMS320VC5509A 模数转换模块特性：内置采样和保持的10位模数转换模块ADC，最小转换时间为500ns,最大采样率为21.5kHz。有2个模拟输入通道（AIN0AIN1）。采样和保持获取时间窗口有单独的预定标控制。3.模数转换工作过程：模数转换模块接到启动转换信号后，开始转换第一个通道的数据。经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存。转换结束，设置标志。等待下一个启动信号。 4.模数转换的程序控制： 模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。 一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在 CPU 忙于其他工作时可以

4、少占用处理时间。设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。 由于 TMS320VC5509A DSP芯片内的 A/D转换精度是10位的，转换结果的低10位为所需数值，所以在保留时应注意将结果的高6位去除,取出低10位有效数字。5.FFT 的原理和参数生成公式：FFT 并不是一种新的变换，它是离散傅立叶变换（DFT）的一种快速算法。由于我们在计算 DFT 时一次复数乘法需用四次实数乘法和二次实数加法； 一次复数加法则需二次实数加法。每运算一个 X（k）需要 4N次复数乘法及 2N+2（N-1）=2（2N-1）次实数加法。

5、所以整个 DFT运算总共需要 4N2 次实数乘法和 N*2(2N-1=2N(2N-1次实数加法。如此一来，计算时乘法次数和加法次数都是和 N2 成正比的，当 N很大时，运算量是可观的，因而需要改进对 DFT 的算法减少运算速度。 根据傅立叶变换的对称性和周期性，我们可以将 DFT 运算中有些项合并。我们先设序列长度为 N=2L，L 为整数。将 N=2L 的序列 x(n(n=0,1,，N-1，按N的奇偶分成两组，也就是说我们将一个 N点的 DFT 分解成两个 N/2 点的 DFT，他们又重新组合成一个如下式所表达的 N点 DFT：一般来说，输入被假定为连续的。当输入为纯粹的实数的时候，我们就可以

6、利用左右对称的特性更好的计算DFT。我们称这样的 RFFT 优化算法是包装算法：首先 2N 点实数的连续输入称为“进包”。其次N点的 FFT 被连续运行。最后作为结果产生的 N点的合成输出是“打开”成为最初的与 DFT 相符合的 2N点输入。 使用这一思想，我们可以划分 FFT 的大小，它有一半花费在包装输入O（N）的操作和打开输出上。这样的 RFFT 算法和一般的 FFT 算法同样迅速，计算速度几乎都达到了两次 DFT的连续输入。6.液晶显示屏的结构实验箱左上方有一个长方形液晶屏，由64128 个点阵构成。显示时，每个点阵对应一个2 进制数，数为0，显示一点；为1，则不显示。通过不同位置显示

7、与不显示，可以显示数字、图形、汉字等。每个点阵对应的2 进制数，64128个点阵，则对应64128bit 空间1）将液晶分为两块：左半屏和右半屏，每块64642）每列64 个点阵，8 个点阵为一部分，分为8 部分，用一个byte 控制一个部分，这个byte 中哪个bit 为1，则显示；为0，则不显示。3）每个半屏分为8 页，64 列。4）通过向某行的相邻8 列输入显码，则可以显示数字五总体设计方案1.【系统总体设计思路】本系统实现对输入的方波、正弦波、三角波等信号采集，经过AD转换后，对这些数字信号处理，最后通过LCD显示出来，达到基本的示波器的效果。总体设计思路如图所示。系统包括信号源、控制

8、器模块TMS320VC5509A、信号检测采集模块、显示模块四部分。1.2【功能描述】通过信号源输入的方波、正弦波、三角波等信号采集，经过AD转换后，对这些数字信号处理，最后通过LCD显示出来，达到基本的示波器的效果。之后，通过对信号进行FFT变换，将其显示出来，同时显示波形的最大值/峰峰值，以及XY坐标网格。1.3【模块操作】AD采集部分：1设置通道0 信号源类型为正弦波，采集通道0 的128 个数据，并用Graph 图形窗口观察。2对采集到的128 个数据进行FFT，得到其幅频特性数据，并用Graph 图形窗口观察。（额外验证的内容）3分别改变波形类型为：三角波和方波，重复步骤1，2。4设

9、置波形类型为正弦波，改变波形的频率和振幅，重复步骤1、2，至少实验3 个不同频率和3 个不同振幅。显示部分：1将采集到的128列数据进行处理，进行运算。2将二维数组显示在64*128的LCD上，显码数组。1.4【结构框图】系统由TMS320VC5509A为CPU的控制器、LCD显示模块、信号源输入、AD采集转换等模块构成。六 实验结论1.三角波2.正弦波七相关代码AD采集命令：void InitADC(;void wait(unsigned int cycles;void InitADC(ADCCLKCTL=0x23; / 4MHz ADCLKADCCLKDIV=0x4f00;void wai

10、t( unsigned int cycles int i;for ( i = 0 ; i cycles ; i+ LCD显示左半屏：LCD是64*128的点阵，通过对LCD显示阵列的分析，由于输入信号的幅度范围是01024，故用1024/16，得到1个点阵代表64个幅度值，记为buffer，然后用buffer%8，得到该列的页数，而用buffer/8得到余数就是在页数上的具体点阵位置：buffer=nADCj/16;m=buffer/8;n=buffer%8;LCD显示右半屏：对数据个数进行判断，若个数大于等于64，则设置起始列的位置为CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j

11、-64; 选择显示FFT的频谱图将采集到的信号进行FFT变换后，得到FFT频谱图void InitForFFT(int i;for ( i=0;i sin_tabi=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER;cos_tabi=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER;void FFT(float dataRSAMPLENUMBER,float dataISAMPLENUMBER得到的FFT频谱图，送入LCD显示，显示方法同ADC-LCD显示。3.3程序代码：#include myapp.h#include ICETEK-VC5509-EDU.h#include scancode.h

12、#include #define PI 3.1415926#define SAMPLENUMBER 128#define LCDDELAY 1void InitForFFT(;void lcd(;/int INPUTSAMPLENUMBER;int DATASAMPLENUMBER;float fWaveRSAMPLENUMBER,fWaveISAMPLENUMBER,wSAMPLENUMBER;float sin_tabSAMPLENUMBER,cos_tabSAMPLENUMBER;void InitForFFT(;void FFT(float dataRSAMPLENUMBER,floa

13、t dataISAMPLENUMBER;void InitADC(;unsigned int nADC128;main(int j;unsigned int uWork;int i; InitForFFT(;CLK_init(;SDRAM_init(;InitCTR(;/ CloseCTR(;SetDSPPLL(SPEED144MHz;TurnOnLCD(; / 打开显示屏LCDCLS(; / 清除显示内存while ( 1 /ADfor ( j=0;j128;j+ /采集128个数据ADCCTL=0x8000; / 启动AD转换，通道0douWork=ADCDATA; while ( uWo

14、rk&0x8000 ;nADCj=uWork&0x0fff;LCDCLS(; / 清除显示内存LCDCLS(;lcd(;for ( i=0;i fWaveRi=nADCi;fWaveIi=0.0f;wi=0.0f; FFT(fWaveR,fWaveI; /对采集到的数据进行FFT处理for ( i=0;i DATAi=wi;asm( nop;void FFT(float dataRSAMPLENUMBER,float dataISAMPLENUMBER /FFT处理函数int x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx;int i,j,k,b,p,L;float TR,TI,temp;fo

15、r ( i=0;i x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0;x0=i&0x01; x1=(i/2&0x01; x2=(i/4&0x01; x3=(i/8&0x01;x4=(i/16&0x01; x5=(i/32&0x01; x6=(i/64&0x01;xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6;dataIxx=dataRi;for ( i=0;i dataRi=dataIi; dataIi=0; for ( L=1;L0 b=b*2; i-; /* b= 2(L-1 */for ( j=0;j0 /* p=pow(2,7-L*j; */p=p*2; i-

16、;p=p*j;for ( k=j;k128;k=k+2*b /* for (3 */TR=dataRk; TI=dataIk; temp=dataRk+b;dataRk=dataRk+dataRk+b*cos_tabp+dataIk+b*sin_tabp;dataIk=dataIk-dataRk+b*sin_tabp+dataIk+b*cos_tabp;dataRk+b=TR-dataRk+b*cos_tabp-dataIk+b*sin_tabp;dataIk+b=TI+temp*sin_tabp-dataIk+b*cos_tabp; /* END for (3 */ /* END for (

17、2 */ /* END for (1 */for ( i=0;i wi=sqrt(dataRi*dataRi+dataIi*dataIi; void InitForFFT(int i;for ( i=0;i sin_tabi=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER;cos_tabi=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER;void InitADC(ADCCLKCTL=0x23; / 4MHz ADCLKADCCLKDIV=0x4f00;void lcd( /LCD显示函数int j,buffer,m,n;CTRLCDCMDR=LCDCMDSTARTLINE; / 设置显示起始行

18、Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;for (j=0;j128;j+ /对128列数据进行显示buffer=nADCj/16; /得到以16压缩后的信号幅值m=buffer/8; /得到页数n=buffer%8; /余数为具体页数内的点阵位置if(j64 CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j; / 起始列=0Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;CTRLCDCMDR=LCDCMDPAGE+7-m; / 设置操作页=0Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LC

19、DDELAY;CTRLCDLCR=ledkey0n; /页内的点阵位置Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;Delay(512;elseCTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j-64; / 起始列=0Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;CTRLCDCMDR=LCDCMDPAGE+7-m; / 设置操作页=0Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;CTRLCDRCR=ledkey0n;Delay(LCDDELAY;CTRLCDCR=0;Delay(LCDDELAY;Delay(512; void LCDCLS( /刷新清屏函数int i,j;LCDCMD(LCDCMDSTARTLINE;for ( i=0;i8;i+ LCDCMD(LCDCMDPAGE+i;LCDCMD(LCDCMDVERADDRESS;for ( j=0;j64;j+ LCDWriteLeft(0; /左半屏刷新Delay(1;LCDCMD(LCDCMDPAGE+i;LCDCMD(LCDCMDVERADDRESS;for ( j=0;j64;j+ LCDWriteRight(0; /右半屏刷新Delay(1;