dsp課程設(shè)計--多波形信號發(fā)生器

1、<p><b>　　DSP課程設(shè)計報告</b></p><p>　　——多波形信號發(fā)生器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?</b></p><p><b>　　二、實驗內(nèi)容3</b>&l

2、t;/p><p><b>　　三、實驗原理3</b></p><p>　　1.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法3</p><p>　　1.1 查表法：3</p><p><b>　　1.2計算法：3</b></p><p>　　2. TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理4&

3、lt;/p><p><b>　　四、程序設(shè)計5</b></p><p><b>　　五、程序調(diào)試11</b></p><p><b>　　1、編譯過程11</b></p><p>　　2、.cmd程序（5502.cmd）全文及其解釋：11</p><p&

4、gt;　　3、程序運行結(jié)果（圖形和數(shù)據(jù)顯示）：13</p><p>　　六、硬件輸出演示：16</p><p>　　七、實驗感想與體會18</p><p><b>　　八、參考文獻18</b></p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　1.

5、學(xué)習并掌握D/A轉(zhuǎn)換器的初始化設(shè)置及其應(yīng)用</p><p>　　2.學(xué)習并掌握使用DSP產(chǎn)生正弦波的原理和算法，進而掌握任意信號波形(如三角波、鋸齒波、矩形波等信號)產(chǎn)生的原理和算法。</p><p>　　3.比較產(chǎn)生信號的兩種主要方法(查表法和計算法)的優(yōu)缺點。</p><p>　　4.熟練使用軟件CCS3.3對程序的完整調(diào)試過程。</p><

6、p><b>　　二、實驗內(nèi)容</b></p><p>　　使用DSP產(chǎn)生300~16000Hz的正弦、方波、鋸齒波和三角波信號，輸出信號的幅度從0~1Vrms（有效值）。要求使用計算法，并且頻率可變、幅度可變。 </p><p>　　本實驗要求用軟件CCS3.3編程實現(xiàn)，并與硬件連接進行功能演示。</p><p><b>　　

7、三、實驗原理</b></p><p>　　1.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法</p><p><b>　　1.1 查表法：</b></p><p>　　把事先將需要輸出的數(shù)據(jù)計算好，存儲在DSP中，然后依次輸出就可以了。查表法的優(yōu)點是速度快，可以產(chǎn)生頻率較高的波形，而且不占用DSP的計算時間；查表法的缺點在于需要占用DSP的內(nèi)部的存儲空間，尤

8、其對采樣頻率比較大的輸出波形，這樣，需要占用的內(nèi)部的空間將更大，而DSP內(nèi)部的存儲空間畢竟有所限制。這使得查表法的應(yīng)用場合十分有限。 </p><p><b>　　1.2計算法：</b></p><p>　　采用計算的方法依次計算數(shù)據(jù)而后輸出，然后再計算而后輸出。計算法的優(yōu)缺點正好和查表法相反。即：其優(yōu)點是不占用DSP的存儲空間，其缺點是占用DSP的計算時間，使得執(zhí)行

9、程序的開銷變大。本實驗將用第二種方法即計算法產(chǎn)生一個正弦波信號，從DA輸出。由余弦信號的遞推公式： </p><p>　　得知：如果需要產(chǎn)生連續(xù)的余弦信號，必須知道首先兩個余弦值的大小，然后就可以利用上式計算出后面的數(shù)據(jù)，這就是下面編程依據(jù)的核心算法。 </p><p>　　正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的泰勒級數(shù)數(shù)學(xué)表達式為：</p><p><b>　　,<

10、/b></p><p><b>　　,.</b></p><p>　　如果要計算一個角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五項進行近似計算。</p><p>　　也可以用遞推公式求正弦和余弦值：</p><p>　　利用遞推公式計算正弦和余弦值需已知cos(x)、sin(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x

11、的值。用這種方法，求少數(shù)點可以，如產(chǎn)生連續(xù)正弦、余弦波，則累積誤差太大，不可取。</p><p>　　最終產(chǎn)生信號的頻率為f0=fs/N，其中N為抽樣點數(shù)。</p><p>　　2. TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　TLV320AIC23B是TI公司生產(chǎn)的高性能語音CODEC芯片，16、20、24、32位串行A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路。

12、</p><p>　　采樣速率：可通過DSP編程來設(shè)置，范圍8KHz~96KHz。 </p><p>　　內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器。</p><p>　　//AIC23波特率設(shè)置，CLKIN=CLKOUT=MCLK，采樣率32KHz，時鐘模式為普通模式， </p><p>　　Uint16 Sample_Rate_Control[2] =

13、 {</p><p>　　Codec_SRC_REV, </p><p>　　SRC_CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)</p><p>　　+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0)</p><p><b>　　}; </b></p><p>　　在AIC23中

14、設(shè)置如下：</p><p>　　// AIC23的波特率設(shè)置,采樣率為32k,CLKIN=CLKOUT=MCLK</p><p>　　// 時鐘模式設(shè)為普通模式,基過采樣率為250Fs</p><p><b>　　//96k 7</b></p><p><b>　　//48k 0</b></p

15、><p><b>　　//32k 6</b></p><p><b>　　//8k 3</b></p><p>　　Uint16 Sample_Rate_Control[2] = { </p><p>　　Codec_SRC_REV,</p><p>　　SRC_

16、CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0)};</p><p>　　本報告中所有程序的采樣頻率波特率均為32000Hz</p><p><b>　　四、程序設(shè)計 </b></p><p>　　我們的設(shè)計圍繞要求展開，需要實現(xiàn)的基本功能為：</p><p>

17、;　　產(chǎn)生正弦、方波、三角波、鋸齒波四種波形</p><p>　　波形幅度、頻率可借助GEL的slider調(diào)整</p><p>　　通過對GEL的學(xué)習，我們發(fā)現(xiàn)其slider也可以實現(xiàn)選擇波形，于是整個演示過程就不需要切換程序了。</p><p>　　主程序設(shè)計思路如下圖：</p><p><b>　　代碼：</b>&l

18、t;/p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include <csl.h></p><p>　　#include <csl_chip.h></p><p>　　#include &l

19、t;csl_i2c.h></p><p>　　#include <csl_pll.h></p><p>　　#include <csl_mcbsp.h></p><p>　　#include <csl_emif.h></p><p>　　#include <csl_emifBhal.h>&

20、lt;/p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　//#include "E2PROM_Function.h"</p><p>　　#include "CODEC.h"</p><p>　　#define Nx 360 //每周期抽取點數(shù)&

21、lt;/p><p>　　#pragma DATA_SECTION(output1,"data_out1"); //存放sin數(shù)據(jù),浮點型</p><p>　　float output1[Nx]; </p><p>　　#pragma DATA_SECTION(output2,"data_out2"); //存放sin數(shù)

22、據(jù),浮點型</p><p>　　float output2[Nx]; </p><p>　　#pragma DATA_SECTION(output3,"data_out3"); //存放sin數(shù)據(jù),浮點型</p><p>　　float output3[Nx]; </p><p>　　#pragma DATA_SEC

23、TION(output4,"data_out4"); //存放sin數(shù)據(jù),浮點型</p><p>　　float output4[Nx]; </p><p>　　#pragma DATA_SECTION(output,"data_out"); //存放sin數(shù)據(jù)，定點型</p><p>　　int output[

24、Nx],gain=1,gainnew=0,frq=300,wave=1; </p><p>　　#undef CODEC_ADDR</p><p>　　#define CODEC_ADDR 0x1A</p><p>　　// 定義McBSP的句柄</p><p>　　MCBSP_Handle hMcbsp;</p><p

25、>　　/*------------------------------------------------------------------------------------*/</p><p><b>　　//</b></p><p>　　// FUNCTION: MAIN</p><p><b>　　//</b&g

26、t;</p><p>　　/*------------------------------------------------------------------------------------*/</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Uin

27、t16 i=0,k=0;</p><p>　　float input0=0,x1;</p><p>　　float a,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;//step為角度步長 </p><p>　　step=360.0/Nx; // Nx為360度內(nèi)取樣點數(shù)</p><p>　　/********

28、*********新增函數(shù)段*****************/</p><p>　　for(i=0;i<=Nx-1;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　float angle,xx;</p><p>　　angle=input0+step*i;</p><p

29、>　　x1=3.1415926*angle/180; </p><p><b>　　xx=x1*x1;</b></p><p>　　a=1-xx/16/17;b=1-xx/14/15*a;c=1-xx/12/13*b;d=1-xx/10/11*c;e=1-xx/8/9*d;f=1-xx/6/7*e;g=1-xx/4/5*f;h=1-xx/2/3*g;ii=x1*

30、h;</p><p>　　// g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/11*(1-xx/12/13*(1-xx/14/15*(1-xx/16/17))))))));//數(shù)學(xué)總公式</p><p>　　// fprintf(stdout,"COMPUTE%f",ii); fprintf(stdout,&

31、quot;\n "); //輸出計算的正弦波的數(shù)值,x2=e</p><p>　　output1[i]= 32767*ii; //利用泰勒級數(shù)計算出正弦波的數(shù)值，存放到output1中</p><p>　　// output[i]=gain*output1[i]/1024;</p><p>　　}

32、// 正弦波</p><p>　　output2[0]=0; </p><p>　　for(i=0;i<=(Nx-1)/2;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output2[i+1]=output2[i]+2;</p><p><b>　　}&

33、lt;/b></p><p>　　for(i=(Nx+1)/2;i<=(Nx-1);i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output2[i+1]=output2[i]-2;</p><p>　　} // 三角波</p>

34、<p>　　for(i=0;i<=(Nx-1)/2;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output3[i]=500;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=(Nx+1)/2;i<=(Nx-1);i++)<

35、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　output3[i]=0;</p><p>　　} // 方波</p><p>　　output4[0]=0;</p><p>　　for(i=0;i<=(Nx-1);i++)</p>

36、;<p><b>　　{</b></p><p>　　output4[i+1]=output4[i]+2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Initialize CSL library - This is REQUIRED !!! </p><p>　

37、　CSL_init();</p><p>　　// The main frequency of system is 240MHz</p><p>　　// 該頻率是為了設(shè)置IIC模塊的需要設(shè)置的,為了使用I2C_setup函數(shù)</p><p>　　PLL_setFreq(1, 0xC, 0, 1, 3, 3, 0);</p><p><

38、b>　　//EMIF初始化</b></p><p>　　Emif_Config(); </p><p>　　// Open McBSP port 1 and get a McBSP type handle</p><p>　　hMcbsp = MCBSP_open(MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET);</p>

39、<p>　　// Config McBSPport 1 by use previously defined structure</p><p>　　Mcbsp_Config(hMcbsp);</p><p><b>　　//I2C初始化</b></p><p>　　I2C_cofig(); </p><p>

40、　　//CODEC寄存器初始化</p><p>　　inti_AIC(); </p><p>　　/*------------------------------------------------------------------------------------*/ </p><p>　　// Receive the ADC

41、 output data of CODEC </p><p>　　// Then output the received data to DAC of CODEC </p><p>　　/*------------------------------------------------------------------------------------*/</p>&l

42、t;p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(wave==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(gain!=gainnew)</p><p><

43、;b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<Nx;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output[i]=gain*output1[i]/204800;</p><p><b>　　}</b></p><

44、p>　　gainnew=gain;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(wave==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(gain!=

45、gainnew)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<Nx;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output[i]=gain*output2[i]/1024;</p><p><b>

46、;　　}</b></p><p>　　gainnew=gain;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(wave==3)</p><p><b>　　{</b>&l

47、t;/p><p>　　if(gain!=gainnew)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<Nx;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　output[i]=gain*output3[i]/1024

48、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　gainnew=gain;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else(wave==4);</p><p

49、><b>　　{</b></p><p>　　if(gain!=gainnew)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<Nx;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ou

50、tput[i]=gain*output4[i]/1024;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　gainnew=gain;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　whi

51、le(!MCBSP_xrdy(hMcbsp)) {};</p><p>　　MCBSP_write16(hMcbsp, output[k]);</p><p>　　while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp)) {};</p><p>　　MCBSP_write16(hMcbsp, output[k]);</p><p>　　k=k+(

52、frq/88.235);</p><p>　　if (k>=Nx) k=k%Nx;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　GEL文件如下：</b></p><p>　　Volum

53、e.gel</p><p><b>　　/*</b></p><p>　　* Copyright 1998 by Texas Instruments Incorporated.</p><p>　　* All rights reserved. Property of Texas Instruments Incorporated.</p

54、><p>　　* Restricted rights to use, duplicate or disclose this code are</p><p>　　* granted through contract.</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　/* ======== volume.ge

55、l ========*/</p><p>　　menuitem "Application Control"</p><p>　　slider Gain(0,1000,1,1, gainParm)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　gain = gainParm;</p&

56、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　menuitem "Application Control"</p><p>　　slider Frq(300,16000,100,100, frqParm)</p><p><b>　　{</b></p><p

57、>　　frq = frqParm;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　menuitem "Application Control"</p><p>　　slider Wave(1,4,1,1, waveParm)</p><p><b>　　{</b&g

58、t;</p><p>　　wave = waveParm;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　五、程序調(diào)試</b></p><p><b>　　1、編譯過程</b></p><p>　　在編譯程序之前，還要做一些準備工作

59、，即這項工程的文件添加等。如library的庫文件就需要自己從TI（或CCS5000）文件夾中尋找添加：</p><p>　　csl5502x.lib是軟件仿真所用的仿真器所必需的庫文件；</p><p>　　rts55x.lib，這個庫提供目標DSP運行時間支持(runtime-support)。 </p><p>　　2、.cmd程序（5502.cmd）全文及其

60、解釋：</p><p>　　2.1 .cmd文件類型及作用：</p><p>　　.cmd是鏈接器命令文件，用于存儲器配置。</p><p>　　2.2 .cmd文件結(jié)構(gòu)：</p><p>　　.cmd由兩條鏈接偽指令來描述：MEMORY 和SECTIONS，其中：</p><p>　　MEMORY定義用戶目標系統(tǒng)存儲

61、器的配置；</p><p>　　SECTIONS控制段的構(gòu)建和存儲器的分配。 </p><p>　　首先存儲器空間是需要配置的，因為DSP不同的空間占用相同的地址，因此需要人工分配。 </p><p>　　2.3 5502.cmd全文及其解釋如下：</p><p><b>　　MEMORY</b></p>

62、<p><b>　　{</b></p><p>　　MMR : origin = 0000000h, length = 00000c0h </p><p>　　SPRAM : origin = 00000c0h, length = 0000040</p><p>　　VECS : origin = 0000100h,

63、 length = 0000100h</p><p>　　DARAM0 : origin = 0000200h, length = 0007E00h</p><p>　　DARAM1 : origin = 0008000h, length = 0008000h</p><p>　　CE0 : origin = 0010000h, length = 03f

64、0000h /* 對應(yīng)ZBTRAM空間 */</p><p>　　FLASH : origin = 0400000h, length = 0100000h/* Flash 空間 */</p><p>　　/* FLASH : origin = 0410000h, length = 00f0000h*/</p><p>　　EXTEND:

65、origin = 0500000h, length = 0300000h/* 狀態(tài)／控制寄存器、UARTA、UARTB、USB、和擴展總線所對應(yīng)的空間 */</p><p>　　SDRAM : origin = 0800000h, length = 03FFFFCh/* SDRAM 空間*/</p><p>　　CE3 : origin = 0c00000h, length

66、 = 03f8000h/* SDRAM 空間*/</p><p>　　PDROM : origin = 0ff8000h, length = 07f00h</p><p>　　RESET_VECS : origin = 0ffff00h, length = 000ffh /* reset vector */</p><p><b>　　}

67、 </b></p><p><b>　　SECTIONS</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　.vectors : {} > VECS /* interrupt vector table */</p><p>　　.cini

68、t : {} > DARAM1 /*把.cinit輸出段分配到DARAM1中的*/</p><p>　　.text : {} > DARAM1 </p><p>　　.Audio_in_data1: {}> SDRAM</p><p>　　.Audio_in_data2: {}> SDRAM</p>&l

69、t;p>　　.Audio_in_data3: {}> SDRAM</p><p>　　.Audio_out_data1: {} > SDRAM </p><p>　　.Audio_out_data2: {} > SDRAM</p><p>　　.Audio_out_data3: {} > SDRAM</p><p&

70、gt;　　data_out : {} > SDRAM</p><p>　　data_out1 : {} > SDRAM</p><p>　　/*以上對應(yīng)主程序部分*/</p><p>　　.stack : {} > DARAM0</p><p>　　.sysstack: {} > DARAM0 </p>

71、<p>　　.sysmem : {} > DARAM0 </p><p>　　.cio : {} > DARAM1 </p><p>　　.data : {} > DARAM1 </p><p>　　.bss : {} > DARAM1 </p><p>　　.const :

72、{} > DARAM1 </p><p>　　.csldata: {} > DARAM0 </p><p>　　dmaMem: {} > DARAM0 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　根據(jù)上面的具體文件作以下補充：</p><p>　　se

73、ctions是COFF文件中最重要的概念，它至少包含以下三個段：</p><p>　　.text 段：包含可執(zhí)行代碼；</p><p>　　.data 段：包含初始化數(shù)據(jù)；</p><p>　　.bss 段： 為未初始化變量保留存儲空間。其他為自定義段（或匯編器生成段），如：.usect段，.sect段，.cinit段等。 </p><p&g

74、t;　　初始化代碼段：包含數(shù)據(jù)或可執(zhí)行代碼，C/C++ compiler 產(chǎn)生下面的初始化段：</p><p>　　.cinit 段：包含初始化變量表和常數(shù)，C/C++ 的全局變量；</p><p>　　.const 段：包含由C/C++限定的字符串常數(shù)和數(shù)據(jù)；</p><p>　　(假如 constant也不是定義為 volatile).</p>

75、<p>　　.text 段：包含所有的可執(zhí)行代碼，還有字符串匯編產(chǎn)生的常數(shù)。</p><p>　　.cmd文件的細節(jié)問題：</p><p>　　未初始化段：存儲器中的保留空間（通常是RAM）。程序可以在運行時使用這個空間，建立和存儲變量。</p><p>　　匯編器compiler 建立如下未初始化段：</p><p>　　.

76、bss段：為global and static variables保留空間。當使用-c 鏈接選項，程序啟動時，C/C++ boot 程序?qū)?cinit段的數(shù)據(jù)拷出，存到.bss段中。</p><p>　　.stack 段：為C/C++系統(tǒng)堆棧system stack分配存儲器，其存儲器可以傳送變量。 </p><p>　　1、鏈接命令語言是ASCII碼形式的文件。它支持C語言的“/

77、* */”作為注釋，但不支持“//”。</p><p>　　2、鏈接命令文件中的常數(shù)可以采用匯編語言格式，也可以采用C語言格式，或者混用。</p><p>　　3、程序運行結(jié)果（圖形和數(shù)據(jù)顯示）： </p><p>　　加載Volume.gel打開三個slider顯示如圖：</p><p>　　編譯成功后，選擇File菜單中的Load Pr

78、ogram選項。</p><p><b>　　3.1 圖形顯示：</b></p><p>　　選擇View中的Graph的第一項，修改項如圖所示：</p><p>　　圖形顯示參數(shù)界面及其修改</p><p>　?。?）、Start Address:</p><p>　　該選項是選擇圖像的輸出從哪

79、個變量的地址開始，在本程序中為output，是軟件仿真和硬件演示的數(shù)據(jù)出口;</p><p>　?。?）、Acquisition Buffer Size/Display Data Size：</p><p>　　這兩個數(shù)值用于設(shè)置輸出函數(shù)畫出的點數(shù)，通常是一樣的。圖中所選32000/1000*2是根據(jù)程序編寫output時，其數(shù)組長度為Nx，即抽樣點數(shù)，由公式Nx=Fs/F0得出，又因為本

80、程序輸出為左右聲道疊加，故Nx為抽樣點數(shù)的2倍。</p><p>　?。?）、DSP Data Type：</p><p>　　這里我們選擇16-bit signed integer.</p><p>　　單擊OK，選擇正弦和三角波時截圖如下：</p><p><b>　　六、硬件輸出演示：</b></p>

81、<p><b>　　正弦波</b></p><p><b>　　方波</b></p><p><b>　　鋸齒波</b></p><p><b>　　三角波</b></p><p>　　通過gain和fre調(diào)節(jié)增益大小和頻率大小，幅度調(diào)節(jié)范圍為

82、1-1000，頻率調(diào)節(jié)范圍為300-16000Hz。</p><p>　　誤差分析：產(chǎn)生誤差的原因除了實驗板內(nèi)部結(jié)構(gòu)和噪聲的問題外，最主要的是程序中隨著頻率的變化，由Nx=Fs/F0算出的抽樣點數(shù)需要取整，因此可能會帶來一些誤差。另外在高頻部分隨著頻率的增加，干擾越來越明顯，波形失真嚴重。</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><