数字信号处理实验五(实验箱)报告Word格式.docx

1、2、熟悉 FFT 算法原理和 FFT 子程序的应用；3、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，以便在实际中正确应用 FFT。二、 实验原理与步骤：（一）实验原理：1、 离散傅立叶变换 DFT 的定义：将时域的采样变换成频域的周期性离散函数，频域的采样也可以变换成时域的周期性离散函数，这样的变换称为离散傅立叶变换，简称 DFT。2、 FFT 是 DFT 的一种快速算法，将 DFT 的 N2 步运算减少为（N/2）log2N 步，极大的提高了运算的速度。3、 旋转因子的变化规律。4、 蝶形运算规律。5、 基-2FFT 算法。（二）实验步骤：1、复习

2、DFT 的定义、性质和用 DFT 作谱分析的有关内容；2、复习 FFT 算法原理与编程思想，并对照 DIT-FFT 运算流程图和程序框图，分析本实验提供的 FFT 样例子程序；3、运行 CCS 软件，对样例程序进行跟踪，分析结果；记录必要的参数。4、填写实验报告。5、样例程序实验操作说明A、实验前准备：1） 正确完成计算机、E300 的连接；2） 用音频线连接音源和 E300 板的 MIC_IN，系统上电；B、实验启动 CCS，Project/Open 打开“. Algorithm02 FFTexample.pjt”工程文件； 双击“example.pjt” 及“Source”可查看各源程序；

3、加载“example.out”；在主程序中，k+处设置断点；单击“Run”运行程序，程序将运行至断点处停止；用 View / Graph / Time/Frequency 打开一个图形观察窗口；设置该观察图形窗口变量及参数；采用双踪观察在启始地址分别为 x 和 mo，长度为 1024，数值类型为 32 位有符号浮点变量，如图所示；数组 x 和 mo 分别存放的是经 A/D 转换后的语音信号和对该信号进行 FFT 变换的结果；单击“Animate” 或按 F10 运行程序；调整观察窗口并同步观察输入语音信号波形及其 FFT 变换结果；单击“Halt”暂停程序运行，关闭窗口，本实验结束。三、 实验

4、内容及结果：（一）内容：单击“Animate”或按 F10 运行程序；调整观察窗口并同步观察输入语音信号波形及其 FFT 变换结果。（二）实验结果：a. 源程序：#include Config1cfg.h/定义包含的库#include #include #include c6211dsk.h #include csl.he300_codec.hmath.h#define Length 1024/宏定义#define Len 10/=int in;float xLength,moLength;float prLength,piLength,frLength,fiLength;/定义数组int x

5、m,i,n,k;/定义变量/ Left and right signal samples unsigned int xL, xR;void main（）/主函数unsigned int dat;init_sys（）; initial_aic23（）; delay_SYS（1）;initial_mcbsp1（）;/子函数声明i=0;/初始化变量k=0;n = Length;for （;）/死循环for （i=0; i=n-1; i+）mcbsp1Rx_ready（）;dat = （*（unsigned int *）0x1900000）;/DRR1; in = （int short） dat;/x

6、m =xi= （float） in;/32768.0; pri= xi;pii=0;kfft（pr,pi,Length,Len,fr,fi,0,1）;ii+）moi = sqrt（fri*fri+fii*fii）;/快速傅里叶变换k+;b. 图：下图是输入两个不同的音频信号得到的波形：改变 length 的值： 当 length=512 时：当 length=128 时：五、思考题：1、对于不同的 N，幅频特性会相同吗？为什么？答：对于不同的 N，幅频特性不相同，因为他们函数表达式不相同，模不相同。2、FFT 进行谱分析，可以应用在什么方面？FFT 只是 DFT 的一种快速算法，所以 FFT

7、的运算结果必然满足 DFT的基本性质。可以应用在对周期信号频谱分析和对模拟信号频谱分析。3、结合实验中所给定典型序列幅频特性曲线，与理论结果比较，并分析说明误差产生的原因以及用 FFT 作谱分析时有关参数的选择方法。误差主要来自于用 FFT 作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当 N 较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此 N 要适当选择大一些。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率 D 和分析误差。频谱分辨率直接和 FFT的变换区间 N 有关，因为 FFT 能够实现的频率分辨率是 2/ND。可以根据此时选择FFT 的变换区间 N。4、总结实验所得主要结论。给的输入信号不同，得到的结果也不同。只有当 N 较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此 N 要适当选择大一些。对信号进行频谱分析时，数据样本应有足够的长度， 一般 FFT 程序中所用数据点数与原含有信号数据点数相同，这样的频谱图具有较高的质量，可减小因补零或截断而产生的影响。周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作 FFT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。对模拟信号的频谱时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的谱分析进行。