第一篇：dsp報告
目
錄
第一章、基本算術運算.....................................1 1.1、實驗目的和要求...................................1 1.2、實驗原理.........................................1 1.3、實驗內容.........................................2 第二章、C54X的匯編語言程序設計...........................7 2.1、實驗目的和要求...................................7 2.2、實驗原理.........................................7 2.3、實驗內容.........................................8 第三章、FFT算法的實現..................................13 3.1、實驗目的和要求..................................13 3.2、實驗原理........................................13 3.3、實驗內容........................................14 第四章、ASK、PSK、FSK調制的實現........................16 4.1、實驗目的........................................16 4.2、實驗原理........................................16 4.3、實驗內容........................................16 心得體會................................................20
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第一章、基本算術運算
1.1、實驗目的和要求
加、減、乘、除是數字信號處理中最基本的算術運算。DSP 中提供了大量的指令來 實現這些功能。本實驗學習使用定點DSP 實現16 位定點加、減、乘、除運算的基本方法 和編程技巧。
1.2、實驗原理
（1）、定點 DSP 中的數據表示方法
54X 是16 位的定點DSP。一個16 位的二進制數既可以表示一個整數，也可以表示一個小數。當它表示一個整數時，其最低位（D0）表示2，D1 位表示2，次高位（D14）表示2。如果表示一個有符號數時，最高位（D15）為符號位，0 表示正數，1 表示負 數。例如，07FFFH 表示最大的正數32767（十進制），而0FFFFH 表示最大的負數-1（負
數用2 的補碼方式顯示）。當需要表示小數時，小數點的位置始終在最高位后，而最高位D15）表示符號位。這樣次高位（D14）表示2，然后是2，最低位（D0）表示2?30114?1?2?15。所以 04000H 表示小數 0.5，01000H 表示小數2 = 0.125，而0001H 表示16 位定點（DSP 能表示的最小的小數（有符號）2?15 =0.***。在后面的實驗中，除非有特別說明，我們指的都是有符號數。在C54X 中，將一個小數用16 位定點格式來表示的方法是用2乘以該小數，然后取整。
從上面的分析可以看出，在DSP 中一個16 進制的數可以表示不同的十進制數，或 者是整數，或者是小數（如果表示小數，必定小于1），但僅僅是在做整數乘除或小數乘 除時，系統對它們的處理才是有所區別的，而在加減運算時，系統都當成整數來處理。（2）實現 16 位定點加法
C54X 中提供了多條用于加法的指令，如ADD，ADDC，ADDM 和ADDS。其中
ADDS 用于無符號數的加法運算，ADDC 用于帶進位的加法運算（如32 位擴展精度加 法），而ADDM 專用于立即數的加法。(3)實現 16 位定點減法
C54X 中提供了多條用于減法的指令，如SUB，SUBB，SUBC 和SUBS。其中SUBS 用于無符號數的減法運算，SUBB 用于帶進位的減法運算（如32 位擴展精度的減法），而SUBC 為移位減，DSP 中的除法就是用該指令來實現的。SUB 指令與ADD 指令一樣，有許多的尋址方式。
（4）實現 16 位定點整數乘法 15 1
在C54X 中提供了大量的乘法運算指令，其結果都是32 位，放在A 或B 寄存器 中。乘數在C54X 的乘法指令很靈活，可以是T 寄存器、立即數、存貯單元和A 或B 寄存器的高16 位。有關乘法指令的詳細使用說明請參考《TMS320C54X 實用教程》。在C54X 中，一般對數據的處理都當做有符號數，如果是無符號數乘時，要使用MPYU 指令。這是一條專用于無符號數乘法運算的指令，而其它指令都是有符號數的乘法。5)實現 16 位定點小數乘法
在 C54X 中，小數的乘法與整數乘法基本一致，只是由于兩個有符號的小數相乘，其結果的小數點的位置在次高的后面，所以必須左移一位，才能得到正確的結果。C54X 中提供了一個狀態位FRCT，將其設置為1 時，系統自動將乘積結果左移一位。但注意 整數乘法時不能這樣處理，所以上面的實驗中一開始便將FRCT 清除。兩個小數（16 位）相乘后結果為32 位，如果精度允許的話，可以只存高16 位，將低16 位丟棄，這樣仍可 得到16 位的結果。
（6)實現 16 位定點整數除法
在 C54X 中沒有提供專門的除法指令，一般有兩種方法來完成除法。一種是用乘法 來代替，除以某個數相當于乘以其倒數，所以先求出其倒數，然后相乘。這種方法對于 除以常數特別適用。另一種方法是使用SUBC 指令，重復16 次減法完成除法運算。下 面我們以temp1/temp2 為例，說明如何使用SUBC 指令實現整數除法。其中變量temp1為被除數，temp2 為除數，結果即商存放在變量temp3 中。在完成整數除法時，先判斷
結果的符號。方法是將兩數相乘，保存A 或B 的高16 位以便判斷結果的符號。然后只 做兩個正數的除法，最后修正結果的符號。為了實現兩個數相除，先將被除數裝入A 或 B 的低16 位，接著重復執行SUBC 指令，用除數重復減16 次后，除法運算的商在累加 器的低16 位，余數在高16 位。（7)實現 16 位定點小數除法
在 C54X 中實現16 位的小數除法與前面的整數除法基本一致，也是使用循環的 SUBC 指令來完成。但有兩點需要注意：第一，小數除法的結果一定是小數（小于1），所以被除數一定小于除數。這與整數除法正好相反。所以在執行SUBC 指令前，應將被 除數裝入A 或B 寄存器的高16 位，而不是低16 位。其結果的格式與整數除法一樣，A 或B 寄存器的高16 位為余數，低16 位為商。第二，與小數乘法一樣，應考慮符號位對 結果小數點的影響。所以應對商右移一位，得到正確的有符號數。
1.3、實驗內容
本實驗需要使用C54X匯編語言實現加、減、乘、除的基本運算，并通過DES的存 貯器顯示窗口觀察結果。實驗分兩步完成：（1）編寫實驗程序代碼
本實驗的匯編源程序代碼主要分為六個部分：加法、減法、整數乘法、小數乘法 整數除法和小數除法。每個部分后面都有一條需要加斷點的標志語句：nop 當執行到這條加了斷點的語句時，程序將自動暫停。這時你可以通過“存貯器窗口”檢 查計算結果。當然你看到的結果都是十六進制的數。實驗源程序請參見附錄。（2）用ccs simulator調試運行并觀察結果
在完成實驗程序代碼的輸入，并使用ccs進行編譯并連接，得到out文件后，就可 以在simulator 上調試運行。調試步驟如下：
a.啟動ccs simulator。
b.點擊file->load program，找到exer1.out（在產品光盤的codebase_operationdebug下）并裝入。這時可在反匯編窗口看到程序代碼。
c.打開“Memory”窗口，并在其中選擇要查看的存貯器地址段：0x080－0x08e。
d.在反匯編窗口中在每個“nop”指令處都設一個斷點，方法有兩種：1.用鼠標雙擊該 指令將其點亮即可。2.在菜單欄中選擇debug?breakpoint，然后在彈出的對話框中 鍵入欲加斷點的地址即可（注意地址的格式）。e.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），啟動執行基本算術運算程序，程序在執行完加法 運算后自動暫停。通過register window窗口可以看到寄存器A的內容為0x46，這 正是加法運算的結果。（注意，若在硬件仿真器環境下調試，受DSP指令流水線的影響，斷點處可能看不到A寄存器的變化。）同樣，在Memory窗口中，可以看到0x81,0x82,0x88的內容為分別為0012,0034,0x46。執行加法運算后，將0x81和0x82的內容相加結果放在0x88單元。實驗結果如下：
f.在Memory窗口中用鼠標左鍵雙擊0x81單元，這時可以修改該內存單元的內容。輸 入新的數據0x0ffee（十進制的-18），編輯內容時請直接輸入FFEE（十六進制），然 后回車確認，便完成對0x81單元的修改。
g.在register window窗口中修改PC值，方法也是鼠標左鍵雙擊PC寄存器的內容，輸入新的PC值0x1085（編輯內容時直接輸入1805），并用回車鍵確認。h.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，重新計算0x81和0x82 的和，結果在0x88中。當程序再次暫停時，可以看到A寄存器和0x88的內容為0x22（十進制的34），這正是我們希望的結果：-18+52=34。實驗結果如下：
i.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，完成減法運算。當程 序再次暫停時（斷點位于0x1093），可以看到0x83和0x84單元的內容分別為FFEE 和0012，B寄存器的內容為ffdc0000，而0x89的內容為0xffdc（十進制-36），這正
是我們希望的結果：-18-18=-36。注意，該減法操作使用了輔助寄存器尋址，所以計算結果在B寄存器的高16位。是實驗結果如下：
j.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，完成整數乘法運算。當程序再次暫時（斷點位于0x109d），可以看到0x81和0x82單元的內容分別為0012和0034，A寄存器的內容為000003A8，這正是我們希望的結果：18*52=936(0x3a8)。這時我們可以用1個16位的內容單元來保存結果，如將A寄存器的低16位存入0x8b單元。實驗結果如下：
但如果將0x81的內容修改為0x2000（十進制的8192），在register window中將PC修改為1098，然后繼續運行，重新計算乘法。當程序完成乘法暫停時，可以看到A寄存器的內容為00068000，這也是一個正確的結果：8192*52=425984（0x68000）。此時將無法用一個16位的存貯單元來保存A寄存器中的結果。
實驗結果如下：
k.單擊Run快捷鍵或者（F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，完成小數乘法運算。當程序再次暫停時（斷點位于0x10A6），可以看到0x83和0x84單元的內容分別為4000和b548，A寄存器的內容為40000000，乘法的結果在B寄存器中為daa40000，這正是我們希望的結果：0.5*(-0.58374)=-0.29187(0x0daa4)。對于小數乘法，一般情況都可以用1個16位的內容單元將B寄存器的高16保存（如存入0x8c單元）。實驗結果如下：
l.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，完成整數除法運算。當程序再次暫時（斷點位于0x10bb），可以看到0x81,0x82,0x8d和0x8e單元的內容分別為0034,0012,FFFE 和0010，這正是我們希望的結果：52 除以-18，商為-2(0xfffe)，余數為16(0x10)。
m.單擊Run快捷鍵（或者F5按鈕），程序從當前PC繼續運行，完成小數除法運算。當程序再次暫停時（斷點位于0x10d2），可以看到0x81,0x82和0x8f單元的內容分別為4000,4ab8和6da3，這正是我們希望的結果：0.5/0.58374=0.8565457(0x6da3)。實驗結果如下：
n.如果以上程序運行不正確，請檢查代碼是否輸入正確，還可以在源代碼中插入斷點 調試，注意對中間結果的觀察。思考題 ：
（1）在減法操作中使用了輔助寄存器ar2，ar3，請說明在執行完減法計算后輔助寄存器 ar2和ar3的值為多少？
結果如下：
（2）在小數乘法中使用了置FRCT標志為1的指令。如果將該語句取消，那么B寄存器的結果是多少？想想什么時候應該設置FRCT標志？ 結果如下：
取消之前：
取消之后：
（3）如何實現無符號數的乘法？
答：輸入指令MPYU Smem，dst，輸出結果為uns（T）*uns（Smem）（4）
請利用本實驗程序計算以下算式的結果
①、0.25*0.58374
②、0.25/0.5
③、4653/345
④、0.789687/0.876
第二章、C54X的匯編語言程序設計
2.1、實驗目的和要求
匯編語言程序設計是應用軟件的基礎，主要任務是利用匯編指令和偽指令編寫源程序以完成指定的功能。本屆實訓我們將采用匯編語言指令、匯編偽指令、宏偽指令和規定的數字與字符來完成實驗。通過實驗幫助我們對匯編語言的理解和運用。
2.2、實驗原理
1、匯編語言源程序由.asm為擴展名，可以用任意的編輯器編寫源代碼。源文件格式中助記符指令源語句的每行通常包含4個部分：標記區、助記符區、操作數區和注釋區。
2、匯編語言中的常數與字符串
匯編器支持8種類型的常數：①二進制整數；②八進制整數；③十進制整數；④十六進制整數；⑤浮點數；⑥匯編時間常數；⑦字符常數；⑧字符串
3、匯編源程序中的符號用于標號、常數和替代字符。符號名最多可長達200個字符，由字母、數字以及下劃線和美元符號等組成。
4、堆棧的使用方法
當程序調用中斷服務程序或子程序時，需要將程序計數器PC的值和一些重要的寄存器值進行壓棧保護，以便程序返回時能從間斷處繼續執行。
5、控制程序
TMS320C54x具有豐富的程序控制指令利用這些指令可以執行分支轉移、子程序調用子程序返回、條件操作及循環操作等控制操作。控制程序包括：分支操作程序、循環操作程序。
6、算術運算程序
基本算術運算包括：加減法運算、乘法運算、除法運算、長字和并行運算。
7、實驗中所需的“.cmd”文件如下： MEMORY { PAGE 0: EPROM: org=01000H len=01F80H VECS: org=0FF80H len=0004H PAGE 1: SPRAM: org=0060H len=0030H DARAM: org=0090H len=0200H } SECTIONS {.text :>EPROM PAGE 0.data :>EPROM PAGE 0.bss :>SPRAM PAGE 1 } 7
2.3、實驗內容
1、計算z?(x?y)*8?w
程序如下：
.title “mjj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,1.bss y,1.bss w,1.bss z,1.def _c_int00.data table:.word 6,7,9 _c_int00: 結果圖如下：
start: STM #0,SWWSR
STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1
MVPD table,*AR1+ LD @x,A ADD @y,A LD A,3 SUB @w,A STL A,@z.end
2、計算y?
?ax。iii?14程序如下：
.title “jj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,4.bss x,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4.word 8,6,4,2.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR 結果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #a,AR1 RPT #7
MVPD table,*AR1+ CALL SUM end: B end
SUM: STM #a,AR2 STM #x,AR3 RPTZ A,#3
MAC *AR2+,*AR3+,A STL A,@y RET.end
3、計算y??ax iii?14程序如下：
.title “2xh.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10H;a1=0.3 a2=0.2 a3=-0.4 a4=0.1;x1=0.6 x2=0.5 x3=-0.1 x4=-0.2.bss x,4.bss a,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 3*32768/10.word 2*32768/10.word-4*32768/10
.word 1*32768/10
.word 6*32768/10
.word 5*32768/10 結果圖如下：
.word-1*32768/10
.word-2*32768/10.text _c_int00:
start: SSBX FRCT STM #x,AR3
RPT #7
MVPD table,*AR3+
STM #x,AR4
STM #a,AR5 RPTZ A,#3
MAC *AR4+,*AR5+,A
STH A,@y end: B end.end
4、計算y?x1*a1?x2*a2 程序如下：
.title “cc.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x1,1.bss a1,1.bss x2,1.bss a2,1.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4 _c_int00: 結果圖如下：
start: STM #0,SWWSR
STM #STACK+10h,SP STM #x1,AR1 MVPD table,*AR1+ LD @x1,T MPY @a1,B LD @x2,T MAC @a2,B STL B,@y STH B,@y+1.end 9
5、計算y?
?ax iii?110.title “ cj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,10.bss x,10.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.word 8,6,4,2,3,1,5,2,1,3.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR
結果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #a,AR1 RPT #19
MVPD table,*AR1+ CALL SUM end: B end
SUM: STM #a,AR2 STM #x,AR3 RPTZ A,#9
MAC *AR2+,*AR3+,A STL A,@y RET.end
6、求一個數的絕對值 程序如下：
.title “jj.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,1.def _c_int00.data table:.word-9.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR 結果圖如下：
STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1 MVPD table,*AR1 LD *AR1,A BC end,AGT ABS A STL A,@x end: B end.end 10
7、aixi（i=1,2,3,4）找出最大值 程序如下：
.title “mm.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss a,4.bss x,4.bss y,1.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4.word 6,4,5,3.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP STM #2,AR4
結果圖如下：
STM #a,AR1 RPT #7
MVPD table,*AR1+ STM #a,AR2 STM #x,AR3 LD *AR2+,T MPY *AR3+,A LOOP1: LD *AR2+,T MPY *AR3+,B MAX A STL A,@y
BANZ LOOP1,*AR4-end: B end.end
8、對一個數組進行初始化：x[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}.程序如下：
.title “hh.asm” start: STM #0,SWWSR.mmregs STM #STACK+10h,SP STACK.usect “STACK”,10h STM #x,AR1.bss x,8 LD #0,A.def _c_int00 RPTZ A,#7.data STL A,*AR1+ table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8 end: B end.text.end _c_int00: 結果圖如下：
9、對數組X[8]中的每個元素加1.程序如下：
.title “hh.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss x,8.def _c_int00.data table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP STM #x,AR1 結果圖如下：
RPT #7
MVPD table, *AR1+ LD #1,16,B STM #7,BRC STM #x,AR4 RPTB next-1
ADD *AR4,16,B,A STH A,*AR4+
next: LD #0,B end: B end.end
10、編寫16348/512的程序段 程序如下：.title “mm.asm”.mmregs STACK.usect “STACK”,10h.bss num,1.bss den,1.bss quot,1.def _c_int00.def start.data table:.word 16384.word 512.text _c_int00: start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP 結果圖如下：
STM #num,AR1 RPT #1
MVPD table,*AR1+ LD @den,16,A MPYA @num ABS A
STH A,@den LD @num,A ABS A RPT #15 SUBC @den,A XC 1,BLT NEG A
STL A,@quot.end 12
第三章、FFT算法的實現
3.1、實驗目的和要求
在數字信號處理系統中，FFT 作為一個非常重要的工具經常使用，甚至成為DSP 運 算能力的一個考核因素。FFT 是一種高效實現離散付氏變換的算法。離散付氏變換的目 的是把信號由時域變換到頻域，從而可以在頻域分析處理信息，得到的結果再由付氏逆 變換到時域。
本實驗的目的在于學習FFT 算法，及其在TMS320C54X 上的實現，并通過編程掌握C54X的存儲器管理、輔助寄存器的使用、位倒序尋址方式等技巧，同時練習使用CCS 的探針和圖形工具。另外在BIOS 子目錄下是一個使用DSP/BIOS 工具實現FFT 的程序。通過該程序，你可以使用DSP/BIOS 提供的分析工具評估FFT 代碼執行情況。
3.2、實驗原理
1、基 2 按時間抽取FFT 算法
對于有限長離散數字信號{x[n]}，0 ≤ n ≤ N-1，其離散譜{x[k]}可以由離散付氏變換（DFT）求得。DFT 的定義為：X(K)?N?1n?0?x[n]en?0nkNN?1?j(2?)nkN K=0,1，.....N-1可以方便的把它改寫為如下形式：X(K)??x[n]W k=0,1，....，N-1不難看出，WN 是周期性(n?mN)(k?LN)nk的，且周期為N，即WN m，l=0，?1,?2....WN的周期性是DFT 的關?WN鍵性質之一。為了強調起見，常用表達式WN取代W 以便明確其周期是N。
由 DFT 的定義可以看出，在x[n]為復數序列的情況下，完全直接運算N 點DFT 需要(N?1)2 次復數乘法和N（N-1）次加法。因此，對于一些相當大的N 值（如1024）來說,直接計算它的DFT 所作的計算量是很大的。FFT 的基本思想在于，將原有的N點序列分成兩個較短的序列，這些序列的DFT 可以很簡單的組合起來得到原序列的DFT。例如，若N 為偶數，將原有的N 點序列分成兩個（N/2）點序列，那么計算N 點DFT 將只需要約
[(N/2)2 ·2]=N/2 次復數乘法。即比直接計算少作一半乘法。因子(N/2)2表示直接計算（N/2）點DFT 所需要的乘法次數，而乘數2 代表必須完成兩個DFT。
上述處理方法可以反復使用，即（N/2）點的DFT 計算也可以化成兩個（N/4）點的DFT（假定N/2 為偶數），從而又少作一半的乘法。這樣一級一級的劃分下去一直到最后就劃分成兩點的FFT 運算的情況。
2、實數 FFT 運算
對于離散傅立葉變換（DFT）的數字計算，FFT 是一種有效的方法。一般假定輸入序列是復數。當實際輸入是實數時，利用對稱性質可以使計算DFT 非常有效。一個優化的實數FFT 算法是一個組合以后的算法。原始的2N 個點的實輸入序列組合成一個N 點的復序列，之后對復序列進行N 點的FFT 運算，最后再由N 點的復數輸出拆散成2N 點的復數序列，這2N 點的復數序列與原始的2N 點的實數輸入序列的DFT輸出一致。使用這種方法，在組合輸入和拆散輸出的操作中，FFT 運算量減半。這樣利用實數FFT算法來計算實輸入序列的DFT 的速度幾乎是一般復FFT 算法的兩倍。本實驗就用這種方法實現了一個256 點實數FFT（2N = 256）運算。
a.實數 FFT 運算序列的存儲分配
如何利用有限的 DSP 系統資源，合理的安排好算法使用的存儲器是一個比較重要的問題。b.基二實數 FFT 運算的算法
該算法主要分為四步：第一步，輸入數據的組合和位倒序；第二步，N 點復數FFT；第三步，分離復數 FFT 的輸出為奇部分和偶部分；第四步，產生最后的 N = 256 點的復數FFT 結果。
3、計算所求信號的功率
由于最后所得的 FFT 數據是一個復數，為了能夠方便的在虛擬頻譜儀上觀察該信號的特征，我們通常對所得的FFT 數據進行處理取其實部和虛部的平方和，即求得該信號的功率。23.3、實驗內容
本實驗在CCS 下完成256 點的實數FFT，并通過CCS 的圖形顯示工具觀察結果。
其主程序為初始化，并通過探針工具讀入256 點方波數據（在文件fft.dat 中，該數據文 件可以通過程序fft_data.c 修改，但注意數據的絕對值不要超過0x23ff）。FFT 的實現由 四個子程序代碼bit_rev、fft、unpack 和power 代碼完成。實驗可以分為以下幾步：（1)啟動 CCS，在Project 菜單選項中打開FFT 目錄下的fft.pjt 文件。（2)用鼠標展開左面項目欄，打開 fft.asm 源程序。
（3)使用 Bulid 命令完成編譯、連接，并使用Load Program 將生成的fft.out 裝入5410 片內存儲器。
（4)將光標移動到“call get_input”行，并設置一個探針點。將光標移動到下一行“nop”語句，使用工具設置一個斷點。
(5)在 File 菜單中打開選項“File I/O”，使用“Add File”在FFT 目錄下打開數據文件 fft.dat，然后修改“Address”參數為0x2300，修改“Length”參數為256。這表示程序執行到探針點時，將從fft.dat 文件中讀出256 個數據，并將數據放入0x2300開始的存儲器中。你可以選擇“Wrap Around”，循環使用該數據文件。（6）選擇“Add Probe Point”，將探針點與數據文件連接起來。選擇探針點，然后在“Connect”選項中選擇需要使用的數據文件名，再選擇“Replace”，按確定鍵完成。可以看到“Probe”項被自動修改為“Connected”，表示探針已經與數據文件成功相連。
（7）完成探針設置后，可以使用F5 或“Run”命令啟動程序運行。程序執行到探針點時
自動從數據文件讀出256 個點的數據放入輸入緩沖0x2300。（8）在“View”菜單項下選擇“Graph-> Time/Frequency”，打開一個圖形工具以便顯示 輸入數據波形。將“Start Address”改為0x2300，將“Acquisition Buffer Size”改為128，將“DSP Data Type”改為“16-bit signed integer”，這樣即可顯示128 個輸入點波形。實驗結果圖如下：
（9）調整窗口顯示大小，將光標移動到源程序的“b _c_int00”這行，使用Debug 中的 “Run to Cursor”項，程序將執行到這行并停下。這時FFT 程序已經計算完成。
再打開一個波形顯示窗口，這次僅僅將“Start Address”改為0x2200，便可以顯示計算 完成后的譜波形。
（10）選擇“Debug”下的“Animate”運行程序，這時程序將循環運行，不斷從數據文件 fft.dat 中讀出數據，并計算其頻譜。這時你可以看到連續的輸入/輸出波形。
（11）選擇原始數據波形窗口，單擊鼠標右鍵，進入“Properties”屬性對話框。你可以將 “Display Type”改為“FFT Magnitude”，這時輸入數據將顯示其頻譜。
思考題：
||SUB *AR2+0%,B
答：SACDD B,*AR2,#1
DST B,*AR1，LD *AR2+0%,16,B
SUB AR1,B（1）ST B,*AR3+
||LD *AR2,A 答：SACDD B,*AR3+,#1
LD *AR2,16,A
（2）ST B,*AR2（3）ST B,*PX+ ||MPY *QX+,A 答：SACCD B,*PX+,BNEQ
MPY *QX+,A
第四章、ASK、PSK、FSK調制的實現
4.1、實驗目的
數字調制信號又稱為鍵控信號，其調制過程是用鍵控的方法由基帶信號對載頻信號的振幅、頻率及相位進行調制。這種調制的最基本方法有三種：振幅鍵控（ASK）、相移鍵控（PSK）、頻移鍵控（FSK）。本節實訓將通過CCS軟件來實現對ASK、PSK、FSK的調制，并掌握它們之間的聯系與不同。
4.2、實驗原理
1、FSK頻移鍵控的基本原理：用數字基帶信號來控制高頻載波頻率的變化，使載波的頻率在f1和f2之間變化。二進制頻移信號可以看成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。
2、PSK相移鍵控的基本原理：用數字調制信號的正負控制載波相位。當數字信號的振幅為正時載波起始相位取0；當數字信號的振幅為負時，載波起始相位取180度。相移鍵控抗干擾能力強，但在解調是需要有一個正確的參考相位，即需要相干解調。
3、ASK振幅鍵控的基本原理：是用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規律變化的過程。
4.3、實驗內容
1、FSK的實現
匯編語言程序：
.title“fsk_asm.asm”.global _fsk;定義為全局變量，提供給C調用.global _y1;C程序變量.global _y2;C程序變量.global _Pulse;C程序變量.global _FskSignal;C程序變量.mmregs.text _fsk: rsbx CPL stm #8-1,AR1;循環變量 256/32=8 stm #_y1, AR4
stm #_y2, AR2 stm #_Pulse, AR3 stm #_FskSignal, AR5 loop: ld *AR3, A bc freq500, AEQ;若原始數字信號為0,則調頻信號為頻率為500Hz的正弦波 sub #1, A bc freq1000, AEQ;若原始數字信號為1,則調頻信號為頻率為1000Hz的正弦波 fskend: addm #32, AR3 banz loop, *AR1-ret freq500: rpt #32-1 freq1000: rpt #32-1 mvdd *AR4+, *AR5+ mvdd *AR2+, *AR5+ addm #-32,AR4 addm #-32,AR2 b fskend b fskend.end C語言程序：
extern void fsk();// fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs#include “C54MATH.H” 固定在8000 DATA x[256];} DATA y1[256];//正弦信號1 sine(x, y2, N);DATA y2[256];//正弦信號2 //原始信號 DATA Pulse[256];//被調信號 for(i=0;i
//按照當前文件夾內給出的圖 for(i=0;i { for(;;){};x[i]=i*0x2000;} 結果圖如下： 2、PSK的實現 程序如下： extern void fsk(); #include “C54MATH.H” DATA x[256];DATA y1[256]; //正弦信號1 DATA y2[256]; //正弦信號2 DATA Pulse[256];//被調信號 DATA FskSignal[256];//2FSK調制信號 #define N 256 void main(){ int i,j; //產生一個500Hz的正弦信號作為調制信號 for(i=0;i x[i]=i*0x1000; // fc=(0x1000/0x10000)*fs=500Hz, fs固定在8000 } sine(x, y1, N);//產生一個1000Hz的正弦信號作為調制信號 for(i=0;i x[i]=-i*0x1000; // fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs固定在8000 實驗結果圖如下： } sine(x, y2, N);//原始信號 for(i=0;i { j=i/32; switch(j%2) { case 0: Pulse[i]=0; break; case 1: Pulse[i]=1; break; } } fsk();//運行到此處后，打開View->Graph->Time/Frequency Graph，//按照當前文件夾內給出的圖形屬性設置，即可顯示2FSK信號 for(;;){}; } 18 3、ASK的實現 extern void fsk();#include “C54MATH.H” DATA x[256];DATA y1[256];//正弦信號1 DATA y2[256];//正弦信號2 DATA Pulse[256];//被調信號 DATA FskSignal[256];//2FSK調制信號 #define N 256 void main(){ int i,j;//產生一個500Hz的正弦信號作為調制信號 for(i=0;i case 0: y1[i]=0;break;} } //產生一個1000Hz的正弦信號作為調制信號 for(i=0;i 實驗結果圖如下： // fc=(0x2000/0x10000)*fs=1000Hz, fs固定在8000 } sine(x, y2, N);//原始信號 for(i=0;i j=i/32; switch(j%2){ case 0: Pulse[i]=0;break; case 1: Pulse[i]=1;break;} } fsk();//運行到此處后，打開View->Graph->Time/Frequency Graph，//按照當前文件夾內給出的圖形屬性設置，即可顯示2FSK信號 for(;;){};} 19 心得體會 為期兩個星期的實訓結束了，這兩個周的實訓讓我收獲頗多。在實訓中我深深體會到了DSP技術及應用這門課的博大精深，里面包含的知識很多，緊靠平時的理論課程來理解是遠遠不夠的。在理論課程中我們主要學習了TMS320C54x的硬件結構、它的指令系統，匯編語言程序的開發工具、匯編語言的程序設計還有應用程序設計等內容。這次實訓的內容主要是基本算術運算、C54X算法的匯編語言程序設計、FFT算法的實現以及ASK、FSK、PSK調制的實現。 這次的實訓課程說難也不是很難但說簡單它也絕對不簡單，看似簡單是東西做起來就不一定了，在實驗的過程中也出現不少的問題。因為之前沒有接觸過這個軟件，所以在開始實驗前我們是先對CCS軟件進行了了解，再通過實際操作熟悉軟件，然后再做實訓內容。在這次實訓中我學到了如何使用CCS軟件來進行簡單的運算，并且能通過該軟件來查看實驗結果和修改結果。我們還做了FFT算法的實現并且對ASK、FSK、PSK進行了簡單的調制，調制過程中遇到了很多麻煩，比如圖形出不來或是出現不規則圖形等等的問題。但經過我們不懈的努力、重復的實驗，在實驗結果出來并且正確的時候我的心情是激動的。在實訓過程中我們遇到了不少困難。因為對軟件的不熟悉，導致不知道從什么地方查看結果，查看結果不正確也不知道該從哪修改，不過在老師耐心的講解和同學的熱心幫助下，我們還是順利的完成了實訓。 通過這次實訓我收獲了很多，也成長了很多，明白了理論聯系實際的重要性，還知道了“團結就是力量”的真理，希望在以后的學習工作中我能將我所學到的知識發揮得淋漓盡致。最后感謝老師的諄諄教誨，沒有您耐心的教導我們不可能這么順利就完成任務。 中南大學 數字信號處理課程設計報告 專業班級: 通信工程1201 指導老師：李宏 姓 名: 學 號: 完成日期：2014年10月18日 前 言 現代信號處理是將信號表示并處理的理論和技術,而數字信號處理與模擬信號處理是信號處理的子集。在本次課程設計中主要以數字信號處理來解決問題。數字信號處理的目的是對真實世界的連續模擬信號進行測量或濾波，因此在進行數字信號處理之前需要將信號從模擬域轉換到數字域，這通常通過模數轉換器實現。而數字信號處理的輸出經常也要變換到模擬域，這是通過數模轉換器實現的。 數字信號處理的算法需要利用計算機或專用處理設備如數字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數字信號處理技術及設備具有靈活、精確、抗干擾強、設備尺寸小、造價低、速度快等突出優點，這些都是模擬信號處理技術與設備所無法比擬的。數字信號處理的核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號在數字域和頻域都實現了離散化，從而可以用通用計算機處理離散信號。而使數字信號處理從理論走向實用的是快速傅立葉變換(FFT)，FFT的出現大大減少了DFT的運算量，使實時的數字信號處理成為可能、極大促進了該學科的發展。 MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶接口、連接其它編程語言的程序等。 一、課程設計目的： 1．全面復習課程所學理論知識，鞏固所學知識重點和難點，將理論與實踐很好地結合起來。 2.掌握信號分析與處理的基本方法與實現 3．提高綜合運用所學知識獨立分析和解決問題的能力； 4．熟練使用一種高級語言進行編程實現。 二、課程設計題目： （一）： 1）生成信號發生器：能產生頻率（或基頻）為10Hz的周期性正弦波、三角波和方波信號。繪出它們的時域波形 2）為避免頻譜混疊，試確定各信號的采樣頻率。說明選擇理由。3）對周期信號進行離散傅立葉變換，為了克服頻譜泄露現象，試確定截取數據的長度，即信號長度。分析說明選擇理由。4）繪出各信號頻域的幅頻特性和相頻特性 5）以正弦周期信號為例，觀察討論基本概念（頻譜混疊、頻譜泄漏、整周期截取等）。 （二）： 已知三個信號aip(n)，經調制產生信號s(n)??aip(n)cos(i?n/4)，其中ai為 i?1常數，p(n)為具有窄帶特性的Hanning信號。將此已調信號通過信道傳輸，描述該信道的差分方程為 y(n)?1.1172y(n?1)?0.9841y(n?2)?0.4022y(n?3)?0.2247y(n?4)?0.2247x(n)?0.4022x(n?1)?0.9841x(n?2)?1.1172x(n?3)?x(n?4) 得到接收信號y(n)?s(n)*h(n) 1）分析Hanning信號p(n)的時域與頻域特性 2）分析已調信號s(n)的時域與頻域特性 3）分析系統的單位脈沖響應h(n)4）分析接收信號y(n)的頻譜 5）設計帶通濾波器從接收信號y(n)中還原出三個已調信號。 3（三）：圖像信號相關處理 1）讀入一幅彩色圖像 2）將彩色圖像進行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來 3）將彩色圖像灰度化，轉換為灰度圖像并顯示 4）對灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測算子進行邊緣檢測，顯示檢測出的邊緣。 三、調試及結果分析（截圖）： （一）： 1） 頻率為10Hz的周期性正弦波： 頻率為10Hz的周期性三角波： 頻率為10Hz的周期性方波： 2）采樣頻率不能過低，必須fs>=2fm，即采樣頻率必須大于或等于最高截止頻率的二倍（對采樣頻率的要求，即采樣頻率要足夠大，采樣的值要足夠多，才能不失真的恢復原信號）。題目中信號頻率為10Hz，則采樣頻率應該大于或等于20Hz，這樣的話采樣離散信號才能夠無失真的恢復到原來的連續信號。3）截取數據長度（即信號長度）N=T*fs=2 4） 頻率為10Hz的周期性正弦波的幅頻特性和相頻特性： 頻率為10Hz的周期性三角波的幅頻特性和相頻特性： 頻率為10Hz的周期性方波的幅頻特性和相頻特性： 5） 頻譜混疊：一個信號的最高頻率比如是fmax,那它的頻譜就是在-fmax~fmax之間有值。對這個信號進行時域采樣(就是取離散的點)，設采樣率為fs。有一個定理：對信號進行時域fs的采樣，信號的頻譜就會在頻域以fs為周期重復。那么如果fs>=2fmax,可想而知，頻域寬度為fs的頻帶內，是可以放得下一整個完整的頻譜的，所以不會混疊。如果fs<2fmax,頻域每間隔fs就會出現一個頻譜，必定會有相鄰的頻譜疊在一起的情況，就是混疊。 頻譜泄露：對于頻率為fs的正弦序列，它的頻譜應該只是在fs處有離散譜。但是，在利用DFT求它的頻譜做了截短，結果使信號的頻譜不只是在fs處有離散譜，而是在以fs為中心的頻帶范圍內都有譜線出現，它們可以理解為是從fs頻率上“泄露”出去的，這種現象稱 為頻譜“泄露”。 整周泣截取：與周期函數一樣，周期信號是每隔時間T以后，信號重復出現。T就稱為信號的周期。 N取100時： N取200時： （二）： 1）Hanning信號p(n)的時域與頻域特性： 2）已調信號s(n)的時域與頻域特性： 3）系統的單位脈沖響應h(n)： 4）接收信號y(n)的頻譜： 5）（設計帶通濾波器）從接收信號y(n)中還原出三個已調信號： （三）： 1）讀入一幅彩色圖像： 2）將彩色圖像進行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來： 3）將彩色圖像灰度化，轉換為灰度圖像并顯示： 4）對灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測算子進行邊緣檢測，顯示檢測出的邊緣： 四、源程序： （一）： 1）： 周期性正弦波： fs=10;w=2*pi*fs;t=0:0.01:2;y=sin(w*t);plot(t,y);grid on;axis([0 2-2 2]);title('正弦信號'); 周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;y=sawtooth(10*pi*t,0.5);plot(t,y);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號') 周期性方波： t=0:0.001:0.5;y=square(2*pi*10*t,50);plot(t,y);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號') 4）： 周期性正弦波： t=0:0.001:0.999;subplot(311)a=sin(20*pi*t);plot(t,a);grid on;title('sin20pi*t');xlabel('T');b=fft(a);subplot(312);stem(t*1000,abs(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([-10 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*1000,angle(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([0 100-0.004 0.004])grid on;title('相頻特性') 周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;a=sawtooth(10*pi*t,0.5);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 25-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性')周期性方波： t=0:0.001:0.5;a=square(2*pi*10*t,50);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 4]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 5-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性') 5）： N=100（或：N=200）;T=1; t=linspace(0,T,N);x=sin(2*pi*10*t);dt=t(2)-t(1);f=1/dt;X=fft(x);F=X(1:N/2+1);f=f*(0:N/2)/N;subplot(2,1,1)plot(t,x) title('x=sin(2*pi*50*t)')xlabel('t') ylabel('Amplitude')axis([0,1,-1,1]);subplot(2,1,2)plot(f,abs(F))xlabel('Frequency');ylabel('|X(e^{jw})|') （二）： 1）： N=100;n=0:99;Rn=[ones(1,N-1)zeros(1, 101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn;subplot(211);stem(n,pn);title('漢寧信號');[H,w]=freqz(pn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H);magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB);2）： N=100;n=0:99; Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn; sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));subplot(211);stem(n,sn); title('已調信號'); [H,w]=freqz(sn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H); magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB); 3）： a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];n=1:49; hn=impz(b,a,n);stem(n,hn,'k','f');ylabel('脈沖響應 ¨h(n)');xlabel('序號（n）');title('單位脈沖響應'); 4）： a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];k=0:0.1:100;p=0.5-0.5*cos(2*pi*k./74);s=p.*(cos(pi*k/4)+2*cos(pi*k/2)+3*cos(3*pi*k/4));y=filter(b,a,s);z1=fft(y,256);plot([-128:127],fftshift(abs(z1)));axis([-30 30 0 120]);grid on; 5）： wp=200;ws=200;wp1=[0.2,0.3];ws1=[0.1,0.4];wp2=[0.4,0.6];ws2=[0.3,0.7];wp3=[0.7,0.8];ws3=[0.6,0.9];ap=1;as=20;N=100;n=0:99; Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn; sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));a=[1-1.1172 0.9841-0.4022 0.2277];b=[0.2277-0.4022 0.9841-1.1172 1];yn=filter(b,a,sn); [n,wc]=cheb1ord(wp,ws,ap,as);[bz,az]=cheby1(n,ap,wc);subplot(311)bz1=bz;az1=az;x1=filter(bz1,az1,yn);plot(x1);subplot(312)bz2=bz;az2=az;x2=filter(bz2,az2,yn);plot(x2);subplot(313)bz3=bz;az3=az;x3=filter(bz3,az3,yn);plot(x3) （三）： 1）： clc;a=imread('F:星空.jpg');imshow(a),title('原彩色圖像');2）： clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(3,2,1),imshow(a),title('原彩色圖像'); ar=a(:,:,1);ag=a(:,:,2);ab=a(:,:,3);subplot(3,2,4),imshow(ar),title('R'); subplot(3,2,5),imshow(ag),title('G');subplot(3,2,6),imshow(ab),title('B');3）： clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(2,1,1),imshow(a),title('原彩色圖像');b=rgb2gray(a);subplot(2,1,2),imshow(b),title('灰度圖像');4）： a=imread('F:星空.jpg');b=rgb2gray(a);b1=edge(b,'sobel');b2=edge(b,'prewitt');b3=edge(b,'roberts');b4=edge(b,'log');b5=edge(b,'canny');subplot(3,2,1);imshow(b);title('灰度圖像');subplot(3,2,2);imshow(b1);title('Sobel邊緣檢測');subplot(3,2,3);imshow(b2);title('Prewitt邊緣檢測');subplot(3,2,4);imshow(b1);title('Roberts邊緣檢測');subplot(3,2,5);imshow(b1);title('LoG邊緣檢測');subplot(3,2,6);imshow(b1);title('Canny邊緣檢測'); 五、總結與心得體會： 在課程設計的這段時間，我獲益匪淺，不但進一步掌握了數字信號處理的基礎知識及MATLAB的基本操作，還詳細了解并掌握了信號的產生、采樣及頻譜分析的方法。我進一步了解到凡事都需要耐心，細心仔細是成功的重要保證之一。雖然在做的過程中遇到了一些問題，但是在研究生學姐、班級同學的幫助以及自己的努力下，問題最終都得以解決。這次課程設計對我各方面的能力有了很大的提高，對我以后的工作、實踐都有很大的幫助。 在此次課程設計當中，我經常把C語言的語法知識照搬到MATALAB設計中，從而導致調試失敗，所以下次用此類語言做課程設計時，應事先學習下這類語言的基本語法，以免與其他語言相混淆。還有就是有些不定參數存在時，可先取定值，用于調試，這樣可以節約調試時間，從而提高效率。 本次課程設計不但讓我又學到了一些知識，而且也提高了我的綜合能力，使我在各個方面都得到了鍛煉。以后有這樣的機會一定會更加的很好利用，它不僅可以提高學習的針對性而且可以很好的鍛煉動手能力以及自己的邏輯設計能力和處理問題的能力，希望在以后的學習生活中會有更多的機會來加強這方面的能力。 參考文獻： [1] 《數字信號處理(第二版)》.丁玉美等 西安電子科技大學出版社 [2] 《數字信號處理及其MATLAB實現》，陳懷琛等譯，電子工業出版社； [3] 《MATLAB及在電子信息課程中的應用》，陳懷琛等，電子工業出版社 基于DSP的開關電源 摘要 本文以TMs320LF2407A為控制核心，介紹了一種基于DSP的大功率開關電源的設計方案。該電源采用半橋式逆變電路拓撲結構，應用脈寬調制和軟件PID調節技術實現了電壓的穩定輸出。最后，給出了試驗結果。試驗表明，該電源具有良好的性能，完全滿足技術規定要求。關鍵字：DSP；開關電源；PID調節 ABSTRACT In this paper,setting TMs320LF2407A as the control center, it describes a DSP-based high-power switching power source design.The power supply uses a half-bridge inverter circuit topology, applications and software PID regulator pulse width modulation technology to achieve a stable output voltage.Finally, the experimental results was given.The experimental results show that the power supply has a good performance, fully meeting the technical requirements.Key Words: DSP;Switching power supply;PID 0 引 言 信息時代離不開電子設備，隨著電子技術的高速發展，電子設備的種類與日俱增，與人們的工作、生活的關系也日益密切。任何電子設備又都離不開可靠的供電電源，它們對電源供電質量的要求也越來越高。 目前，開關電源以具有小型、輕量和高效的特點而被廣泛應用于電子設備中，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源。與之相應，在微電子技術發展的帶動下，DSP芯片的發展日新月異，因此基于DSP芯片的開關電源擁有著廣闊的前景，也是開關電源今后的發展趨勢。電源的總體方案設計 本文所設計的開關電源的基本組成原理框圖如圖1所示，主要由功率主電路、DSP控制回路以及其它輔助電路組成。 開關電源的主要優點在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體積和重量中占很大比例。從“電路”和“電機學”的有關知識可知，提高開關頻率可以減小濾波器的參數，并使變壓器小型化，從而有效地降低電源裝置的體積和重量。以帶有鐵芯的變壓器為例，分析如下： 圖1.開關電源基本原理 設鐵芯中的磁通按正弦規律變化，即φ= φMsinωt，則： eL??Wd????Wcos?t?EMcos?t dt(1)式中，EM= ωWφ M=2πfWφM，在正弦情況下，EM=√2E，φM=BMS，故： E?2?fW?M?4.44fWBMS 2(2)式中，f為鐵芯電路的電源頻率；W 為鐵芯電路線圈匝數；BM為鐵芯的磁感應強度；S為鐵芯線圈截面積。 從公式可以看出電源頻率越高，鐵芯截面積可以設計得越小，如果能把頻率從50 Hz提高到50 kHz，即提高了一千倍，則變壓器所需截面積可以縮小一千倍，這樣可以大大減小電源的體積。 綜合電源的體積、開關損耗以及系統抗干擾能力等多方面因素的考慮，本開關電源的開關頻率設定為30 kHZ。系統的硬件設計 2.1 功率主電路 本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構，主要由輸入電網EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成，如圖2所示。 圖2.功率主電路原理圖 圖3.功軍主回路的電壓波形變化 本開關電源采用半橋式功率逆變電路。如圖2所示，輸入市電經EMI濾波器濾波，大大減少了交流電源輸入的電磁干擾，并同時防止開關電源產生的諧波串擾到輸入電源端。再經過橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點問。P、N之間接人一個小容量、高耐壓的無感電容，起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類似，只是其中兩個功率開關器件改由兩個容量相等的電容CA1和CA2代替。在實際應用中為了提高電容的容量以及耐壓程度，CA1和CA2往往采用的是由多個等值電容并聯組成的電容組。C A1、CA2 的容量選值應在電源體積和重量允許的條件下盡可能的大，以減小輸出電壓的紋波系數和低頻振蕩。CA1 和CA2 在這里同時起到了靜態時分壓的作用，使Ua =Uin／2。 在本電源的設計中，采用IGBT來作為功率開關器件。它既具有MOSFET的通斷速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單及驅動功率小等優點，又具有GTR的容量大和阻斷電壓高的優點。 在IGBT的集射極間并接RC吸收網絡，降低開關應力，減小IGBT關斷產生的尖峰電壓；并聯二極管DQ實現續流的作用。二次整流采用全波整流電路，通過后續的LC濾波電路，消除高頻紋波，減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC濾波電路中的電容由多個高耐壓、大容量的電容并聯組成，以提高電源的可靠性，使輸出直流電壓更加平穩。2.2 控制電路 控制電路部分實際上是一個實時檢測和控制系統，包括對開關電源輸出端電壓、電流和IGBT溫度的檢測，對收集信息的分析和運算處理，對電源工作參數的設置和顯示等。其控制過程主要是通過采集開關電源的相關參數，送入DSP芯片進行預定的分析和計算，得出相應的控制數據，通過改變輸出PWM波的占空比，送到逆變橋開關器件的控制端，從而控制輸出電壓和電流。 控制電路主要包括DSP控制器最小系統、驅動電路、輔助電源電路、采樣電路和保護電路。 （1）DSP控制器最小系統 DSP控制器是其中控制電路的核心采用TMS32OLF2407A DSP芯片，它是美國TEXAS INSTU—MENTS（TI）公司的最新成員。TMS30LF2407A基于C2xLP內核，和以前C2xx系列成員相比，該芯片具有處理性能更好（30MIPS）、外設集成度更高、程序存儲器更大、A／D轉換速度更快等特點，是電機數字化控制的升級產品，特別適用于電機以及逆變器的控制。DSP控制器最小系統包括時鐘電路、復位電路以及鍵盤顯示電路。時鐘電路通過15 MHz的外接晶振提供；復位電路直接通過開關按鍵復位；由4×4的矩陣式鍵盤和SPRT12864M LCD構成了電源系統的人機交換界面。 （2）驅動放大電路 IGBT的驅動電路采用脈沖變壓器和TC4422組成，其電路原理圖如圖4所示： 圖4.IGBT驅動電路原理圖 由于TMS320LF2407A的驅動功率較小，不能勝任驅動開關管穩定工作的要求，因此需要加上驅動放大電路，以增大驅動電流功率，提高電源系統的可靠性。如圖4所示，采用兩片TCA422組成驅動放大電路。 TC4421／4422是Microchip公司生產的9A高速MOsFET／IGBT驅動器，其中TC4421是反向輸出，TC4422是同向輸出，輸出級均為圖騰柱結構。 TC4421／4422具有以下特點： ①輸出峰值電流大：9 A； ② 電源范圍寬：4.5 V～18 V； ③連續輸出電流大：最大2 A； ④快速的上升時間和下降時間：30 ns（負載4700pF），180 ns（負載47000 pF）； ⑤傳輸延遲時間短：30 ns（典型）； ⑥供電電流小：邏輯“1”輸入～200μA（典型），邏輯“0”輸入～55 μA（典型）； ⑦輸出阻抗低：1.4 Ω（典型）； ⑧閉鎖保護：可承受1.5 A的輸出反向電流； ⑨輸入端可承受高達5 V的反向電壓； ⑩能夠由TTL或CMOS電平（3 V～18 V）直接驅動，并且輸人端采用有300 mV滯回的施密特觸發電路。 當TMS320LF2407A輸出的PWM1為高電平，PWM2為低電平時，經過TCA422驅動放大后輸出，在脈沖變壓器一次側所流過的電流從PWMA流向PWMB，如圖4中箭頭所示，電壓方向為上正下負。 根據變壓器的同名端和接線方式，則開關管Q1的柵極電壓為正，Q2的柵極電壓為負。因此，此時是驅動QM1導通。反之若是PWM1為高電平，PWM2為低電平時，則是驅動Q2導通。四只二極管DQ1 ～DQ2的作用是消除反電動勢對TCA422的影響。 （3）輔助電源電路 本開關電源電路設計過程中所需要的幾路工作電源如下： ① TMS320LF2407 DSP所需電源：I／O 電源（3.3 V），PLL（PHSAELOCKED LOOP）電源（3.3 V），FIASH編程電壓（5 V），模擬電路電源電壓（3.3 V）；②TCA422芯片所需電源：電源端電壓范圍4.5～18 V（選擇15 V）；③采樣電路中所用運算放大器的工作電源為15 V。 因此，整個控制電路需要提供15 V、5 V和3.3 V三種制式的電壓。設計中選用深圳安時捷公司的HAw 5-220524 AC／DC模塊將220 V、50 Hz的交流電轉換成24 V直流電，然后采用三端穩壓器7815和7805獲得15 V和5 V的電壓。TMS320LF2407A所需的3.3 V由5 V通過TPS7333QD電壓芯片得到。（4）采樣電路 電壓采樣電路由三端穩壓器TL431和光電耦合器PC817之問的配合來構成。電路設計如圖5所示，TL431與PC817一次側的LED串聯，TL431陰極流過的電流就是LED的電流。輸出電壓Ud經分壓網絡后到參考電壓UR與TL431中的2.5 V基準電壓Uref進行比較，在陰極上形成誤差電壓，使LED的工作電流 If發生變化，再通過光耦將變化的電流信號轉換為電壓信號送人LF2407A的ADCIN00引腳。 圖5.電壓采樣電路原理圖 由于TMS320LF2407A的工作電壓為3.3 V，因此輸入DSP的模擬信號也不能超過3.3 V。為防止輸入信號電壓過高造成A／D輸入通道的硬件損壞，我們對每一路A／D通道設計了保護電路，如圖5所示，Cu2，CU3 起濾波作用，可以將系統不需要的高頻和低頻噪聲濾除掉，提高系統信號處理的精度和穩定性。 另外，采用穩壓管限制輸入電壓幅值，同時輸入電壓通過二極管與3.3 V電源相連，以吸收瞬間的電壓尖峰。 當電壓超過3.3 V時，二極管導通，電壓尖峰的能量被與電源并聯的眾多濾波電容和去耦電容吸收。并聯電阻Ru4的目的是給TL431提供偏置電流，保證TL431至少有1 mA的電流流過。Cu1 和RU3作為反饋網絡的補償元件，用以優化系統的頻率特性。 電流采樣的原理與電壓采樣類似，只是在電路中要通過電流傳感器將電流信號轉換為電壓信號，然后再進行采集。 （5）保護電路 為保證系統中功率轉換電路及逆變電路能安全可靠工作，TMs320LF2407A提供了PDPINTA,各種故障信號經或門CD4075B綜合后，經光電隔離、反相及電平轉換后輸入到PDPINTA引腳，有任何故障時，CD4075B輸出高電平，PDPINTA引腳相應被拉為低電平，此時DSP所有PWM輸出管腳全部呈現高阻狀態，即封鎖PWM輸出。整個過程不需要程序干預，由硬件實現。這對實現各種故障信號的快速處理非常有用。在故障發生后，只有在人為干預消除故障，重啟系統后才能繼續工作。系統的軟件實現 為了構建DSP控制器軟件框架，使程序易于編寫、查錯、測試、維護、修改、更新和擴充，在軟件設計中采用了模塊化設計，將整個軟件劃分為初始化模塊、ADC信號采集模塊、PID運算處理模塊、PWM波生成模塊、液晶顯示模塊以及按鍵掃描模塊。各模塊間的流程如圖6所示。 圖6.功能模塊流程圖 3.1 初始化模塊 系統初始化子程序是系統上電后首先執行的一段代碼，其功能是保證主程序能夠按照預定的方式正確執行。系統的初始化包括所有DSP的基本輸入輸出單元的初始設置、LCD初始化和外擴單元的檢測等。 3.2 ADC采樣模塊 TMS320LF2407A芯片內部集成了10位精度的帶內置采樣／保持的模數轉換模塊（ADC）。根據系統的技術要求，10位ADC的精度可以滿足電壓的分辨率、電流的分辨率的控制要求，因此本設計直接利用DSP芯片內部集成的ADC就可滿足控制精度。另外，該10位ADC是高速ADC，最小轉換時間可達到500 ns，也滿足控制對采樣周期要求。 ADC采樣模塊首先對ADC進行初始化，確定ADC通道的級聯方式，采樣時間窗口預定標，轉換時鐘預定標等。然后啟動ADC采樣，定義三個數組依次存放電壓、電流和溫度的采樣結果，對每一個信號采樣8次，經過移位還原后存儲到相應的數組中，共得到3組數據。如果預定的ADC中斷發生，則轉人中斷服務程序，對采樣的數據進行分析、處理和傳輸。以電壓采樣為例，其具體的流程圖如圖7所示。 圖7.程序流程圖 3.3 PID運算模塊 本系統借助DSP強大的運算功能，通過編程實現了軟件PID調節。由于本系統軟件中采用的是增量式PID算法，因此需要得到控制量的增量△un，式（3）為增量式PID算法的離散化形式： ?un?Kp(en?en?1)?Kien?Kd[en?2en?1?en?2] (3) 開關電源在進入穩態后，偏差是很小的。如果偏差e在一個很小的范圍內波動，控制器對這樣微小的偏差計算后，將會輸出一個微小的控制量，使輸出的控制值在一個很小的范圍內，不斷改變自己的方向，頻繁動作，發生振蕩，這既影響輸出控制器，也對負載不利。 為了避免控制動作過于頻繁，消除由于頻繁動作所引起的系統振蕩，在PID算法的設計中設定了一個輸出允許帶eo。當采集到的偏差|en|≤eo時，不改變控制量，使充電過程能夠穩定地進行；只有當|en| >eo 時才對輸出控制量進行調節。PID控制模塊的程序流程如圖8所示： 圖8.PID運算程序流程圖 TMS320LF2407A內部包括兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個事件管理器模塊包括通用定時器GP、比較單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路。通過TMS320LF2407A事件管理模塊中的比較單元可以產生帶死區的PWM波，與PWM 波產生相關的寄存器有：比較寄存器CMPRx、定時器周期寄存器Tx—PR、定時器控制寄存器TxCON、定時器增／減計數器TxCNT、比較控制寄存器COMCONA／B、死區控制寄存器DBTCONA／B。 PWM波的生成需對TMS320LF2407A的事件管理模塊中的寄存器進行配置。由于選用的是PWM1／2，因此配置事件管理寄存器組A，根據需要生成帶死區PWM波的設置步驟為： （1）設置并裝載比較方式寄存器ACTRA，即設置PWM波的輸出方式； （2）設置T1CON寄存器，設定定時器1工作模式，使能比較操作； （3）設置并裝載定時器1周期寄存器T1PR，即規定PWM 波形的周期； （4）定義CMPR1寄存器，它決定了輸出PWM 波的占空比，CMPR1中的值是通過計算采樣值而得到的； （5）設置比較控制寄存器COMCONA，使能PD—PINTA 中斷； （6）設置并裝載死區寄存器DBTCONA，即設置死區時間。 圖9.帶死區PWM波的生成原理 3.5 鍵盤掃描及LCD顯示模塊 按鍵掃描執行模塊的作用是判斷用戶的輸入，對不同的輸入做出相應的響應。本開關電源設計采用16個壓電式按鍵組成的矩陣式鍵盤構成系統的輸入界面。16個按鍵的矩陣式鍵盤需要DSP的8個I／O口，這里選用IOPA0～IOPA3作為行線，IOPF0～IOPF3作為列線。由于TMS320LF2407A都是復用的I／O口，因此需要對MCRA和MCRC寄存器進行設置使上述8個I／O口作為一般I／O端口使用。按鍵掃描執行模塊采用的是中斷掃描的方式，只有在鍵盤有鍵按下時才會通過外部引腳產生中斷申請，DSP相應中斷，進人中斷服務程序進行鍵盤掃描并作相應的處理。 LCD顯示模塊需要DSP提供11個I／O口進行控制，包括8位數據線和3位控制線，數據線選用IOPB0～IOPB7，控制線選用IOPFO IOPF2，通過對PBDATDIR和PFDATDIR寄存器的設置實現DSP與LCD的數據傳輸，實時顯示開關電源的運行狀態。結論 本文介紹的基于DSP的大功率高頻開關電源，充分發揮了DSP強大功能，可以對開關電源進行多方面控制，并且能夠簡化器件，降低成本，減少功耗，提高設備的可靠性。 參考文獻 [1]何希才.新型開關電源的設計與應用[J]．北京：科學出版社，2001 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3.不管是硬件還是軟件的設置，都應該將之前設置好的刪去，重新添加。設置好的配置中只能有一項。 4.CCS可以工作在純軟件仿真環境中，就是由軟件在PC機內存中構造一個虛擬的DSP環境，可以調試、運行程序。但是一般無法構造DSP中的外設，所以軟件仿真通常用于調試純軟件算法和進行效率分析等。 5.這次實驗采用軟件仿真，不需要打開電源箱的電源。 6.在軟件仿真工作時，無需連接板卡和仿真器等硬件。 7.執行write_buffer一行時。如果按F10執行程序，則程序在mian主函數中運行，如果按F11，則程序進入write_buffe函數內部的程序運行。 8.把str變量加到觀察窗口中，點擊變量左邊的“+”，觀察窗口可以展開結構變量，就可以看到結構體變量中的每個元素了。 9.在實驗時，顯示圖形出現問題，不能顯示，后來在Graph Title 把Input的大寫改為input，在對volume進行編譯執行后，就可以看到顯示的正弦波圖形了。 10.在修改了實驗2-1的程序后，要重新編譯、連接執行程序，并且必須對.OUT文件進行重新加載，因為此時.OUT文件已經改變了。如果不重新加載，那么修改執行程序后，其結果將不會改變。 11.再觀察結果時，可將data和data1的窗口同時打開，這樣可以便于比較，觀察結果。 12.通過這次實驗，對TMS320F2812x DSP軟件仿真及調試有了初步的了解與認識，因為做實驗的時候都是按照實驗指導書按部就班的，與真正的理解和掌握還是有些距離的。但是這也為我們日后運用這些知識打下了基礎，我覺得實驗中遇到的問題，不要急于問老師或者同學，先自己想辦法分析原因，想辦法解決，這樣對自身的提高更多吧。通過做實驗，把學習的知識利用起來，也對這門課程更加有興趣了。 組員：葉孝璐 馮煥芬 鄭瑋儀 龐露露 20xx年4月10號 篇二：DSP實驗報告+心得體會 龍 巖 學 院 實 驗 報 告 班 級 07電本(1)班 學號 2007050344 姓 名 楊寶輝 同組人 獨立 實驗日期 2010-5-18 室溫 大氣壓 成 績 基礎實驗 一、實驗目的二、實驗設備 三、實驗原理 浮點數的表達和計算是進行數字信號處理的基本知識；產生正弦信號是數字信號處理1.一臺裝有CCS軟件的計算機； 2.DSP實驗箱的TMS320F2812主控板； 3.DSP硬件仿真器。1.掌握CCS實驗環境的使用； 2.掌握用C語言編寫DSP程序的方法。中經常用到的運算；C語言是現代數字信號處理表達的基礎語言和通用語言。寫實現程序時需要注意兩點：（1）浮點數的范圍及存儲格式；（2）DSP的C語言與ANSI C語言的區別。 四、實驗步驟 1.打開CCS 并熟悉其界面； 2.在CCS環境中打開本實驗的工程（Example_base.pjt），編譯并重建.out 輸出文件，然后通過仿真器把執行代碼下載到DSP芯片中； 3． 把X0 , Y0 和Z0添加到Watch窗口中作為觀察對象（選中變量名，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇“Add Watch Window”命令）； 4． 選擇view->graph->time/frequency…。設置對話框中的參數: 其中“Start Address” 設為“sin_value”，“Acquisition buffer size”和“Display Data size”都設為“100”，并且把“DSP Data Type”設為“32-bit floating point”，設置好后觀察信號序列的波形（sin函數，如圖）； 5． 單擊運行； 6． 觀察三個變量從初始化到運算結束整個過程中的變化；觀察正弦波形從初始化到運算結束整個過程中的變化； 7． 修改輸入序列的長度或初始值，重復上述過程。 五、實驗心得體會 通過本次實驗，加深了我對DSP的認識，使我對DSP實驗的操作有了更進一步的理解。基本掌握了CCS實驗環境的使用，并能夠使用C語言進行簡單的DSP程序設計。 從軟件的安裝到使用軟件進行程序設計與仿真，鍛煉了自己的動手能力，也遇到了不少的坎坷，例如芯片的選擇，不能因為麻煩而省略該步驟，否則將會運行出錯。 附錄實驗程序： #include “math.h” #include “stdio.h” #define N 100 #define pi 3.14159 float sin_value[100]; float X0,Y0,Z0; void main(void) { int i;for(i=0;i擔保埃眨櫻?仿真器驅動程序的安裝以及相應的配置流程也有了一定的了解。仿真環境的配置，到工程的建立，文件的加載，到程序的仿真，與目標板的鏈接與調試，整個過程在摸索中逐漸熟悉。對已有程序進行修改，重復相應的過程也能實現預定的功能，在短短的時間里能掌握這些基本就差不多了，由于有的需要配置的文件的缺失，無法完成對相應工程的配置設置，所以采用的參考例程里的程序，完成整個過程，這也是一個學習的過程。做項目不是一個人的事，每個成員都應積極的參與，為整個項目的完成提供保障，團隊的協作，盡可能的去發揮每個成員的專長，在整個項目的完成都能有所收獲，這才應該是做項目的真正目的，加強同學之間的交流，用心付出，共同享受帶給大家的成功的喜悅。相關課程的學習只是個基礎，在此基礎之上對相應的硬件與軟件結合，切實去體驗一個芯片所能實現的各種功能，去發現所學的知識會在哪些方面用到，是如何應用，有怎樣可以改進的方法，更深層次去掌握跟其他相關課程的交叉點，提升學習能力，從近期來看，可以為我們將要開始的畢業設計做準備，當做是一次練手，爭取出色完成畢業設計，為四年的大學交出一份完美的答卷。從長遠看，為自己以后的工作也在一定程度的奠定基礎，學習能力強了，自己就能比較快的接受新知識，更能適應社會對人的要求。 相信團隊的力量，同時也要提高個人解決問題的能力，讓自己在團隊中發揮的作用，將個人融入團隊中，才能讓自己有更大的收獲。好好珍惜每次鍛煉學習的機會，不斷提升自己，不斷超越自己，成就人生美好的夢想！ 專業班級：微電子學 姓 名 學 號： [關于dsp心得體會]第二篇：數字信號處理(DSP)課程設計報告
第三篇：基于DSP開關電源
第四篇：dsp作業
第五篇：關于dsp心得體會
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