1、精選優質文檔-傾情為你奉上DSP上機報告及發展綜述目錄實驗一 VISUAL DSP+的使用入門-2實驗二 用SIMULATOR模擬數字信號處理-8實驗三 信號數據采集與譜分析-18實驗四 數據采集與濾波處理-26綜 述 DSP技術的發展與應用-29實驗一 VISUAL DSP+的使用入門一、實驗目的1、熟悉VISUAL DSP+的開發環境。針對ADSP21065L SHARC DSP，利用幾個用C、C+和匯編語言寫成的簡單例子來描述 VISUAL DSP十編程環境和調試器（debugger）的主要特征和功能。2、對于運行在其它類型SHARC處理器的程序只需對其鏈接描述文件（LDF）做一些小的變

2、化，用于ADSP21065L硬件仿真。二、實驗內容實驗一：啟動Visual DSP+，建立一個用C源代碼的工程（Project），同時用調試器來評估用C語言所編寫代碼的性能；實驗二：創立一個新的工程，修改源碼來調用一個匯編（asm）程序，重新編譯工程，用調試器來評估用匯編語言所寫程序的性能；實驗三：利用調試器的繪圖（plot）功能來圖形顯示一個卷積算法中的多個數據的波形；實驗四：利用調試器的性能統計功能（Statistical profile來檢查練習三中卷積算法的效率。利用所收集到的性能統計數據就能看出算法中最耗時的地方。三、實驗步驟及結果實驗一：1、進入 Visual DSP，顯示Visu

3、al DSP+的集成開發和調試環境窗口。選擇菜單中的SessionNew SessionSHARKADSP-21065L SHARK processing Simulator.此過程為將要編譯運行的程序建立了一個Session.2、選擇菜單File 中Open 打開ProjectE:floatunit_1dot_product_c dotprodcdpj。（注：練習中將float壓縮包解壓與E盤）3、在菜單 Project中選擇 Build Project來對工程進行編譯 。在本例子中，編譯器會檢測到一個未定義的錯誤，顯示為：“dotprod_main.c”，line 115：error 20

4、：identifier“itn”is undefined itn i；雙擊該行文字，光標會自動定位出錯行，再該行中將“itn”改為“int”,重新編譯后沒有錯誤。這時工程已被成功編譯，此時在菜單Debug中點擊Run,則進入調試狀態。4、調試無誤后，再菜單中選擇ToolLinear ProfilingNew Profile,在彈出的對話框中，進行如下圖的參數設置：實驗結果如下：實驗二：1、從菜單Project Group中選取Add New Project項，在彈出的工程保存對話框中，將工程名定義為 Newproject，并保存在E：floatunit_1dot_product_asm目錄下。

5、2、選取菜單ProjectAdd to Projectfile(s)項，按住Ctrl鍵來同時選中dotprod_main.c，dotprod.c，dotprod_funcasm和dotprodasm.ldf文件，點擊“Add”將這幾個文件加到工程中,然后進行編譯，本例中有一個錯誤，此錯誤處于 dotprodam.ldf 源文件中，具體位置為INPUT_SECTIONS（dotprod.doj（seg_pmco）dotprod.doj（pm_codel）dotProd.doj(pm_code2）dotProd.doj（pm_code3），將上語句改為INPUT_SECTIONS(dotprod.

6、doj(seg_pmco)dotprod.doj(pm_codel)dotProd_func.doj(pm_code2)dotprod.doj(pm_code3)，重新進行編譯，無誤后進行調試。3、在菜單中選擇ToolLinear ProfilingNew Profile,在彈出的對話框中，進行如下圖的參數設置：實驗結果如下：實驗結果分析：分析實驗一和實驗二的實驗結果，發現對于完成同一種功能，相對于C語言，匯編語言運算效率更高。實驗三：1、在菜單中選擇FileE:floatunit_1convolution debugconvolutiondxe。并在隨后的源文件對話框中選擇文件convolu

7、tion.cpp。可以在C代碼源文件中看到四個全局數組：Table、Input、Output和Impulse。2、編譯調試無誤后，可以完成繪圖工作，具體操作如下：ViewDebug WindowsPlotNew則可彈出繪圖對話框，再本例中進行如下的參數設置：實驗結果如下：實驗四：（1） 在菜單中選擇FileE:floatunit_1convolution debugconvolutiondxe。并在隨后的源文件對話框中選擇文件convolution.cpp。（2） 打開Liner Profiling窗口，然后對程序進行編譯調試，則可在Liner Profiling窗口中展現出卷積程序的執行情況

8、。實驗結果如下：實驗二 用SIMULATOR模擬數字信號處理一、實驗目的了解如何利用SIMULATOR實現基本的信號處理方法。二、實驗內容實驗一：時域卷積運算 實驗二：DFT運算 實驗三：時域相關運算 實驗四：利用相關函數計算信號的功率譜 三、實驗步驟及結果實驗一：1、在菜單中選擇FileE:floatunit_2Convconv.asm.將輸入文件改為VAR inputxLENGTH_X= "pulse1.dat" VAR inputyLENGTH_Y= "sin64.dat"2、在菜單中選擇ViewDebug WindowPlotNew進行繪圖，分別

9、作出inputx,inputy,output的圖像。實驗結果如下：實驗結果分析：兩個序列卷積，卷積后系列的長度為原來兩序列長度的和再減一，所以在畫圖設置中，應該注意輸出output的長度。實驗二：1、啟動運行VisualDSP+,在菜單中建立一個新的session,即進行一下操作:SessionNew SessionADSP-21062 SHARK Presessor.2、將位于將 E：floatunit_2DFT_MOD目錄下的源文件調入到開發環境中。 3、編譯程序前，在下述程序行中將輸入數據文件改為square64.dat即.VAR inputN= "square64.dat&q

10、uot;。4、對程序進行編譯，并在繪圖窗口中觀察結果。實驗結果如下：實驗三：1、調入程序，在菜單中執行以下操作：FileOpenProjectE:unit_2CorrCorr.asm.2、選擇數據文件，將輸入數據inputx改為trig64,inputy改為trig64,可得三角波的自相關函數。3、將輸入數據inputx改為trig64,inputy改為sin64,可得三角波與正弦波的互相關函數。4、編譯程序，并用繪圖窗口繪圖。實驗結果如下：實驗結果分析：設原函數是f(t)，則自相關函數定義為R(t)=f(t)*f(-t)，其中*表示卷積；設兩個函數分別是f(t)和g(t)，則互相關函數定義為

11、R(u)=f(t)*g(-t)，它反映的是兩個函數在不同的相對位置上互相匹配的程度。實驗四：1、調入程序，在菜單中執行以下操作：FileOpenProjectE:unit_2psdpsd.asm.2、選擇數據文件，將輸入數據inputx改為square32,inputy改為square32,可得方波的自相關譜。3、將輸入數據inputx改為square32,inputy改為trig32,可得方波與三角波的互相關譜。4、編譯程序，并用繪圖窗口觀察輸出結果。實驗結果如下:實驗結果分析：練習一：由沖擊函數卷積的性質可知，單位沖擊函數與正弦波函數卷積的結果是對正弦波函數進行平移，多個沖擊函數與其卷積則

12、是進行平移疊加。練習二：由方波的DFT的性質可知，方波的DFT變換結果是抽樣函數，其實部位偶函數，虛部為奇函數。練習三：由信號的相關可以用信號的卷積表示，只有當兩個信號完全一樣時，其相關結果才會出現一個比較大的峰值（相關峰（兩個信號完全重合時的卷積值最大）所以三角波的自相關結果會出現一個大的相關峰（三角波的峰值和峰值重合時）和兩個小的峰值（由于信號時“偶對稱”的），還有一個波谷（說明此時的兩個信號相關性最弱），同理三角波和正弦波的互相關結果則是，當正弦波的波峰與三角波的波峰相重合是的相關值最大，而正弦波的波谷和三角波的波峰重合時相關值最小，相關性最大。練習四：由維納-欣欽(Wiener-Khi

13、ntchine)定理可知，功率有限信號的功率譜函數與自相關函數構成一對傅里葉變換，功率有限信號的互功率譜函數與互相關函數構成一對傅里葉變換。實驗結果中的方波自相關函數的DFT變換對應其功率譜函數，方波與三角波的互相關函數的DFT變換對應其互功率譜函數。通過加窗與不加窗信號的FFT結果我們可以看出，加窗后其信號的能量發散了，使得頻譜展寬，波動更加劇烈，還造成了一定的頻譜混疊（三角波對比明顯），主要是因為信號加窗截斷所引起的頻譜泄露和譜間干擾。實驗三 信號數據采集與譜分析一、實驗目的1、讓學生了解信號的自相關知識。2、讓學生理解離散傅立葉變化的原理，掌握DFT的快速算法，同時了解連續信號的采樣后的

14、頻譜，加深對數字信號處理理論的理解。二、實驗內容1、利用ADSP21065L-EZ-KIT評估板的硬件資源，通過板上codec對輸入信號進行采樣，取出其中一段數據，然后計算其自相關。計算結果可以通過主機用VisualDSP+的plot功能描繪出來，也可以用示波器實時查看。 2、利用ADSP21065L的評估板的硬件資源，完成對信號的采樣與FFT變換輸出。輸出結果可以從示波器上實時地觀察到，也可以利用VisualDSP+的plot功能描繪出來。 三、實驗步驟及結果自相關：1、連接硬件 關閉PC機的電源，按照硬件連接圖正確連接各個硬件設備，檢查EZ-KIT板上的跳線位置是否正確，按照硬件連接圖檢查

15、確保正確連接各個硬件設備。 2、加電和啟動程序 檢查無誤后，分別打開PC機、信號源、評估板和示波器的電源，運行VisualDSP+，新建一個工程，工程名稱自定義，正確設置工程的各個選項，將DSP_expunit_3acorr目錄下的源文件（acorr.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和acorr.ldf）加入到工程中。3、選擇或者建立正確的會話類型 按照要求選擇或者建立EZ-KIT類型的會話。4、編譯鏈接和觀察結果 編譯鏈接該工程，沒有錯誤后運行程序。必須注意在Settings菜單中有幾項必須正確設置，設置和運行EZ_KIT板方法請上節的有關內容。正確的設置Settings

16、后，才可以從示波器上看到輸出結果。 在程序中恰當位置設置斷點（如sample_code函數中的 data_count=0程序行），可以利用VisualDSP+的PLOT功能觀察采樣數據和相關結果。5、改變信號類型再觀察 調節信號發生器，利用示波器監視其輸出幅度為0.5-1Vpp，頻率為1-2kHZ。分別產生正弦波和三角波，觀察并記錄示波器上的輸出結果，或者利用VisualDSP+的Plot功能進行觀察和記錄。譜分析：1、連接硬件 斷開所有電源，連接好信號源，EZ-KIT板，微機，示波器等。檢查EZ-KIT板上的跳線位置是否正確，確保正確連接各個硬件設備。2、加電和啟動程序 檢查無誤后，分別打開

17、PC機、信號源、評估板和示波器的電源，啟動VisualDSP+，新建一個工程，工程名稱自定義，正確設置工程的各個選項，將DSP_expunit_3Fft目錄下的源文件（Fft.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和Fft.ldf）加入到工程中。或者打開 hardFft目錄下已經存在的工程FFT.dpj。3、按照要求選擇或者建立EZ-KIT類型的會話。4、編譯鏈接運行程序 編譯鏈接該工程，沒有錯誤后運行程序。運行程序前，必須注意在Settings菜單中有幾項必須正確設置，正確的設置Settings后，才可以從示波器上看到輸出結果。 在程序中恰當位置設置斷點（如main函數中的 r

18、fft256程序行，利用VisualDSP+軟件的Plot功能，分別繪制data和tempdata兩個變量的數值，同樣可以觀察采樣后的信號和FFT變換之后的結果。5、改變信號再觀察 調節信號發生器，利用示波器監視其輸出幅度為0.5-1Vpp，頻率為1-2kHZ。分別產生正弦波、方波和三角波，觀察并記錄示波器上的輸出結果，或者利用VisualDSP+的Plot功能進行記錄。6、改變窗函數再觀察 修改源程序中 main() 函數中的windows變量的值，讓其等于1（對應于Hamming窗和Blackman窗），重新編譯運行程序，重復步驟4)，觀察、記錄實驗結果，對實驗結果作出比較，并得出結論。實

19、驗結果：正弦未加窗：正弦加窗：三角波未加窗：三角波加窗：方波未加窗：方波加窗：實驗結果如下：實驗結果分析： 單個矩形波的FFT為Sa函數，矩形序列相當于是單個矩形脈沖與周期脈沖序列的卷積得到的，由數字信號處理的知識可以知道，時域卷積對應于頻域相乘。由于周期脈沖序列的DFT仍為周期脈沖序列，只是相鄰脈沖間隔變為原來的倒數分之一，所以卷積結果在頻域是Sa函數與周期脈沖序列的乘積，即對Sa函數的取樣。未加窗時，矩形序列的FFT是離散化的Sa函數。加窗后的時域的矩形序列相當于在原矩形序列上乘了一個窗函數，根據數字信號處理的知識，可以知道時域乘積對應于頻域的卷積，所以在頻域上加窗矩形序列的FFT是Sa函

20、數與窗函數FFT的卷積。實驗四 數據采集與濾波處理一、實驗目的通過這個實驗加深對數字濾波這種信號處理的方法的理解。二、實驗內容利用ADSP21065L-EZ-KIT板的硬件資源，完成對信號的采樣和濾波分析。本實驗中提供的基本FIR濾波器程序，改變FIR濾波器的系數設計出不同的濾波器，如帶通濾波器、低通濾波器、多頻段帶通濾波器等。濾波效果可以直接在示波器上看到。三、實驗步驟及結果1、連接硬件關閉PC機的電源，按照硬件連接圖正確連接各個硬件設備，檢查EZ-KIT板上的跳線位置是否正確，按照硬件連接圖檢查確保正確連接各個硬件設備。2、加電和啟動程序檢查無誤后，分別打開PC機、信號源、評估板和示波器的

21、電源，運行VisualDSP+，新建一個工程，工程名稱自定義，正確設置工程的各個選項，將 DSP_expunit_3Filter目錄下的源文件（Filter.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和Filter.ldf，以及包含濾波器系數的頭文件FIR.H）加入到工程中。或者打開 hardFilter目錄下已經存在的工程Filter.dpj。 3、選擇或者建立正確的會話類型 按照要求選擇或者建立EZ-KIT類型的會話，詳細要求請參閱上節的有關內容。 4、設置程序參數 分析、理解源程序，在源程序中找到修改FIR濾波器類型選擇的靜態變量static int filter。先讓其值為0

22、（默認為不濾波），然后編譯鏈接并運行程序。 5、編譯鏈接和觀察結果 編譯鏈接該工程，沒有錯誤后運行程序。必須注意在Settings菜單中有幾項必須正確設置，設置和運行EZ_KIT板方法請上節的有關內容。正確的設置Settings后，才可以從示波器上看到輸出結果。 6、改變信號類型觀察 調節信號發生器，利用示波器監視其輸出幅度為0.5-1Vpp，分別產生正弦波、方波和三角波，使其頻率從直流到采樣頻率連續地變化，觀察示波器上輸出信號幅度和波形的變化。 7、改變濾波器通帶范圍觀察 給靜態變量filter賦不同的值（14之間的整數），然后編譯鏈接并運行程序。重復步驟4，5，6記錄典型點的信號幅度數據，

23、描繪濾波器幅頻特性。實驗結果如下：濾波器：低通：高通：帶通：實驗結果分析:當輸入為正弦波時，對于低通濾波器，當正弦波頻率超過低通濾波器的截止頻率時，輸出波形近似為0，當正弦波頻率遠小于低通濾波器的截止頻率時，輸出波形不失真；當正弦波頻率遠接近于低通濾波器的截止頻率時，輸出波形有失真。同樣，對于帶通濾波器，當正弦波頻率在帶通濾波器的最低和最高截止頻率之外時，輸出發生失真，近似為0；當正弦波頻率在帶通濾波器的最低和最高截止頻率之間時，輸出為正弦波，無失真。當輸入為方波時，對于低通濾波器和帶通濾波器，當方波頻率在濾波器的通帶范圍之內時，輸出無失真為方波；同輸入為正弦波不同的是，當輸入方波的頻率再在截

24、止頻率之外時，輸出信號不會為0.因為方波不是單一頻率的信號，它是由許多不同頻率的信號組成的，所以，對于方波，濾波器的阻帶只是衰減了方波中某些特定的頻率成分，但其它的頻率成分仍然可以通過。 DSP技術的發展與應用摘要數字信號處理（DSP）是一門設計許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。本文概述了DSP技術的發展過程，分析了DSP處理器的特點。并且，本文介紹了DSP的最新發展并提出了對數字信號處理技術發展前景的展望。關鍵詞：信號；數字信號處理;信息技術Chen BuHua（electronic engineering school, Xidian University, ）AbstractDi

25、gital signal processing (DSP) is the one which is widely used in many disciplines involved in many areas of emerging disciplines. This paper outlines the development of the digital signal processing technology process, analyzes the characteristic of DSP processor. In addition, the paper introduces t

26、he latest development of DSP and puts forward the outlook of the future DSP development.Key words：Signal；DSP；Information technology0 引言 自從DSP技術問世以來，由于它具有高速、靈活、可編程、低功耗和便于接口等特點，已在圖形、圖像處理，語音、語言處理，通用信號處理，測量分析，通信等領域發揮越來越重要的作用。隨著技術成本的降低，控制界已對此產生濃厚興趣，已在不少場合得到成功應用。1 DSP概述1.1 DSP的定義DSP一方面是Digital Signal Proc

27、essing的縮寫，意思是數字信號處理，就是指數字信號理論研究。DSP另一方面是Digital Signal Processor，意思是數字信號處理器，就是用來完成數字信號處理的器件。1.2 DSP的發展概況最初的DSP器件只是被設計成用以完成復雜數字信號處理的算法。DSP器件緊隨著數字信號理論的發展而不斷發展。在20世紀60年代，數字信號處理技術才剛剛起步。60年代中期以后，快速傅里葉算法的出現及大規模集成電路的發展大大促進了DSP技術與器件的飛速發展。DSP器件的發展大致可分為三個階段：（1）1980年前后的雛形階段。（2）1990年前后的成熟階段。（3）2000年之后的完善階段2 DSP

28、器件的特點2.1 高速、高精度運算能力（1）、硬件乘法累加操作，在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。（2）、哈弗結構和流水線結構。哈佛結構的主要特點是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數據存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。與兩個存儲器相對應的是系統中設置了程序總線和數據總線，從而使數據的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲器在兩個分開的空間中，因此取指和執行能完全重疊。流水線與哈佛結構相關，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執行的時間，從而增強了處理器的處理能力。使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行，處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線

29、的不同階段。（3）、硬件循環控制。大多數的DSP都有專門的硬件，用于零開銷循環。所謂零開銷循環是指處理器在執行循環時，不用花時間去檢查循環計數器的值、條件轉移到循環的頂部、將循環計數器減1。（4）、特殊的尋址模式。DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對通常的信號處理操作和算法是很有用的。例如，模塊（循環）尋址（對實現數字濾波器延時線很有用）、位倒序尋址（對FFT很有用）。（5）、具有豐富的外設。DSP具有DMA（有一組或多組獨立的DMA總線，與CPU的程序、數據總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度已達800Mbyte/s以上）、串口、定時器等外設。2.2 強大的數據通信能

30、力一次完成的數據通信量極大。2.3 靈活的可編程性DSP騙內設置RAM和ROM，可以方便地拓展程序、數據及I/O空間，同時允許ROM和RAM直接數據傳送。可編程DSP芯片可使設計人員在開發過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級2.4 低功耗設計DSP可以工作在省電狀態，節省了能源。3 DSP技術在各領域的應用3.1 DSP技術在電力系統模擬量采集和測量中的應用 計算機進入電力系統調度后，引入了EMS/DMS/SCADA的概念，而電力系統數據采集和測量是SCADA的基礎部分。傳統的模擬量的采集和獲得，通過變送器將一次PT和CT的電氣量變為直流量，在進行A/D轉換送給計算機。應用了交流采用技術以后，

31、經過二次PT、CT的變換后，直接對每周波的多點采樣值采用DSP處理算法進行計算，得到電壓和電流的有效值和相角，免去了變送器環節。這不僅使得分布布置的分布式RTU很快地發展起來，而且還為變電站自動化提供了功能綜合優化的手段。3.2 DSP在變電站自動化的應用 變電站自動化元件較多，模擬量、開關量比較多而且比較分散，要求的實時性也較高，DSP能快速采集、精確處理各種信息，尤其在并行處理上可實現多機多任務操作，實用十分靈活、方便，片內諸多的接口為通訊及人機接口提供了容易的擴展，由于接口的多樣化，使勵磁、調速器及繼電保護的掛網監控更容易。由于DSP集成度高，硬件設計方便，使設計起來更容易，而且增加了產

32、品的可靠性，DSP在冗余設計上更容易，為水電站實現無人值班，少人值守的發展方向，提供了可靠的新技術。3.3 DSP在多媒體通信中的應用 多媒體包括文字、語言、圖像、圖形和數據等媒體。多媒體信息中絕大部分是視頻數據和音頻數據，兒數字化的音、視頻數據的數據量是非常龐大的，只有采用先進的壓縮編碼算法對其進行壓縮，節省儲存空間，提高通信線路的傳輸效率，才能使高速的多媒體通信系統成為可能。多媒體通信要求多媒體網絡終端應能快速處理信息，并具有較強的交互性。因此，DSP在語音編碼、圖像壓縮與還原的語音通信中得到了成功的應用。如今的DSP基本能實時實現大部分已形成國際標準的語音編解碼算法與協議。移動通信中的語

33、音壓縮和調制解調器也大量采用DSP。現代DSP完全有能力實現中、低速的移頻鍵控、相移鍵控的調制與解調以及正交調幅調制與解調等。3.4 DSP在軟件無線電的應用 軟件無線電是一種新的無線通信技術，是基于同一硬件平臺上、安裝不同的軟件來靈活實現多通信功能多頻段的無線電臺，他可進一步擴展至有線領域。隨著DSP技術的發展和應用的成熟，特別是低功耗DSP芯片的出現，使軟件無線電的應用研究成為熱點。軟件無線電具有系統結構通用、功能實現軟件化和互操作性好等一系列優點。其體系結構有電源、天線、多帶射頻轉換器和A/D/A變換器與DSP組成。信號的數字化是實現軟件無線電的先決條件。關鍵步驟是以可編程能力強的DSP

34、來代替專用的數字電路，使系統硬件結構與功能相對獨立。這樣就可基于一個相對通用的硬件平臺，通過軟件實現不同的通信功能，并可對工作頻率、系統頻寬、調制方式和新品編碼等進行編程控制，系統的靈活性大大加強了。3.5 DSP在機器人控制中的應用 目前，由于人工智能、計算機科學、傳感器技術及其它相關學科的長足進步，使得機器人的研究在高水平上進行，同時也對機器人控制系統的性能提出了更高的要求。隨著機器人控制系統對實時性、數據量和計算要求的不斷提高，采用高速、高性能的DSP將成為主要的控制方式。將DSP應用于機器人的控制系統，充分利用DSP實時運算速度快的特點，這是當前發展的趨勢。尤其是隨著數字信號芯片速度的不斷提高，并易于構成并行處理網絡，可大大提高控系統的性能。4 DSP技術發展前景DSP的功能越來越強，應用越來越廣，達到甚至超過了微控制器的功能，比微控制器做得更好而且價格更便宜，許多家電用第二代DSP來控制大功率電機就是一個很好的例子。汽車、個人通信裝置、家用電器以及數以百萬計的工廠使用DSP系統。數碼相機