生医《数字信号处理》期末大作业
2015/11/18
一、设计FIR 带阻滤波器 （一）、试验数据的产生
分别产生两个高斯分布、零均值的白噪声数据()1u n 和()2u n ，其功率都为
20.1u σ=，让()1u n 和()2u n 分别通过一个FIR 系统，可得到输出()1v n 和()2v n ，令
()()12()v n v n jv n =+
在()v n 上再加上四个复正弦信号，幅度分别为12346,12,12,2a a a a ====，归一化频率分别是''''12340.12,0.23,0.24,0.16,f f f f ====这样可得到已知的试验信号()n x 。该FIR 系统由5个FIR 子系统级联而成：
12345[1,1.98,0.9801][1, 1.98,0.9801]
[1, 1.8418,0.9801][1, 1.5,0.9801][1, 1.2727,0.9801]
b b b b b ==-=-=-=-
1. 画出该FIR 系统的归一化对数幅频响应，离散谱的分点数4096N =；
(归一化是指所有的数据被最大值去除，因此最大值处为零dB)
2．写出得到()n x 的计算过程。令所得到的数据长度256=N ，描绘该波形（实部和虚部），并存储之；
答：分析题意可将解题步骤分为以下几步：
第一步：用randn()函数产生均值为零，功率为0.1（即方差为0.1）的高斯分布的白噪声)(1n u ，
)(2n u
clear;
u0=randn(1,500000);%调用randn,得到均匀分布的伪随机数u0（n ）; u0=u0*sqrt(0.1); %sqrt(p)是伸缩系数； power_u0=var(u0); %求u0的方差；
subplot(2,1,1); %将当前绘图窗口分为2行1列，绘制第1副子图；
plot(u0(1:200)); %画连续曲线，采用u0(1)到u(200)这200个点； grid on ; %给绘图窗口加网格； xlabel('n'); %定义x 轴坐标为n; ylabel('x(n)'); %定义y 轴坐标为x(n); u1=randn(1,500000); u1=u1*sqrt(0.1); power_u1=var(u1); subplot(2,1,2); plot(u1(1:200)); grid on ; xlabel('n'); ylabel('x(n)');
020406080
100
120140160180200
n
x (n )
020406080
100120140160180200
n
x (n )
图 1两个高斯分布的白噪声
第二步：)(1n u 和)(2n u 通过由5个FIR 子系统（54321,,,,b b b b b ）级联而成的FIR
系统，得到输出)(),(21n v n v ，令)()()(21n jv n v n v +=，在)(n v 上加四个已知幅度（4321,,,a a a a ）和归一化频率（4'3'2'1',,,f f f f ）的复正弦信号，得到已知的试验信号)(n x 。
分析可得：由已知的5个FIR 子系统的54321,,,,b b b b b ，可知系统的
)(),(),(),(),(54321n h n h n h n h n h ，从而得到总的FIR 系统的系统函数)(*)(*)(*)(*)()(54321z H z H z H z H z H z H =， 最终的试验信号)(n x )()()()()()(654321n v n v n v n v n v n v +++++=，求幅频响应则调用freqz （）函数。
clear;
clf; %清除当前绘图窗口的图形； b1=[1,1.98,0.9801]; %FIR 子系统b1； b2=[1,-1.98,0.9801];%FIR 子系统b2；
h1=conv(b1,b2); %因b1,b2系统级联，求b1与b2的卷积； b3=[1,-1.8418,0.9801]; h2=conv(h1,b3); b4=[1,-1.5,0.9801]; h3=conv(h2,b4); b5=[1,-1.2727,0.9801]; h=conv(h3,b5);
[H,w]=freqz(h,1,4096,'whole',1);
%求系统的频率响应，w 是返回频率轴坐标向量；
%频率轴的分点数N=4096,'whole'指定计算的频率范围是从0到Fs=1；
%Fs 是抽样频率，Fs=1，频率轴给出归一化频率； H=abs(H); %求幅频响应；
H1=max(H); %取H1为幅频响应最大值；
H=H/H1; %归一化是指所有的数据被最大值去除； H=20*log10(H); %FIR 系统的归一化对数幅频响应； plot(w,H); %画连续曲线 ylabel('系统的归一化对数幅频响应'); grid on ;
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91
系统的归一化对数幅频响应
图2
第三步：写出得到()n x 的计算过程。令所得到的数据长度256=N ，描绘该波形（实部和虚部），并存储之；
N=256;
u1=randn(1,500000); u1=u1*sqrt(0.1);
u2=randn(1,500000);
u2=u2*sqrt(0.1);
n=[0:N-1];
a1=6;a2=12;a3=12;a4=2;
f1=0.12;f2=0.23;f3=0.24;f4=0.16;
b1=[1,1.98,0.9801];
b2=[1,-1.98,0.9801];
b3=[1,-1.8418,0.9801];
b4=[1,-1.5,0.9801];
b5=[1,-1.2727,0.9801];
h1=conv(b1,b2);h2=conv(h1,b3);h3=conv(h2,b4);h=conv(h3,b5); v1=conv(u1,h); v2=conv(u2,h);
v=v1+i*v2;
x1=v1(1:N)+a1*cos(2*pi*f1*n)+a2*cos(2*pi*f2*n)+a3*cos(2*pi* f3*n)+a4*cos(2*pi*f4*n);
x2=v2(1:N)+a1*sin(2*pi*f1*n)+a2*sin(2*pi*f2*n)+a3*sin(2*pi* f3*n)+a4*sin(2*pi*f4*n);
x=x1+i*x2;
subplot(221);
stem(x1,'.');
grid on;
xlabel('N');
ylabel('x(n)的实部'); subplot(222); stem(x2,'.'); grid on ; xlabel('N');
ylabel('x(n)的虚部'); subplot(223); stem(x,'.') xlabel('N'); ylabel('x(n)');
N
x (n )的实部
0100
200300
N
x (n )的虚部
0100
200300
N
x (n )
（二） 设计FIR 带阻滤波器
设计一FIR 带阻滤波器，滤去()n x 在1f '处的正弦，分别使用窗函数法和Chebyshev 一致逼近法设计滤波器。通带衰减约为0.1dB ，阻带衰减约为-30dB ，带边频率自己指定。
1．试确定该滤波器的阶次
2. 给出该滤波器的幅频响应及()n h；
二、设计一多通带线性相位FIR滤波器（见书P319 习题7.7）
试用切比雪夫等纹波逼近法设计一多通带线性相位FIR滤波器。对归一化频率，0.1~0.15及0.3~0.36为通带，其余为阻带，阻带边缘频率分别为0.05, 0.18, 0.25, 0.41。
H。再令滤波器长度为55，请分别给定首先画出该理想滤波器幅频响应的图形()ωj d e
通带和阻带的加权值（三组wtx值），研究不同加权值对滤波器性能的影响，要求输出滤波器抽样响应、幅频及相频响应
要求：
1 写出较为详细的报告，对实现步骤、所得结果等作较为深入的分析；
2 提交电子文档和程序。电子版作业提交给课代表，之后通过email发到
我的QQ邮箱，要求每位同学写明：题目、班级、姓名、学号。
DSP上机实验报告
实验一： VISUAL DSP++的使用入门 1.实验一的目的 实验一的主要目的是熟悉VISUAL DSP++的开发环境。针对ADSP－21065L SHARC DSP，利用几个用C、C++和汇编语言写成的简单例子来描述VISUAL DSP＋十编程环境和调试器（debugger）的主要特征和功能。 2.实验一的4个基本练习 练习一： 启动Visual DSP++，建立一个用C源代码的工程（Project），同时用调试器来评估用C语言所编写代码的性能； 练习二： 创立一个新的工程，修改源码来调用一个汇编（asm）程序，重新编译工程，用调试器来评估用汇编语言所写程序的性能； 练习三： 利用调试器的绘图（plot）功能来图形显示一个卷积算法中的多个数据的波形； 练习四： 利用调试器的性能统计功能（Statistical profile来检查练习三中卷积算法的效率。利用所收集到的性能统计数据就能看出算法中最耗时的地方。 3.实验步骤： （1）练习一实验步骤： Step l 进入Visual DSP＋十并打开一个工程（Project） 进入Visual DSP＋＋，显示Visual DSP++的集成开发和调试环境窗口（Integrated Development and Debugger Environment，简称IDDE）。 选择菜单File 中Open 打开文件： …DSP_exp\unit_1\dot_product_c \dotprodc．dpj。 Dotprodc工程由定义数组和计算数组点积和的两个C语言源文件dotprod_main.ｃ(主程序)和dotprod.c（子程序）以及一个描述程序和数据存储位置的链接描述文件dotprodc．ldf。 Step 2 编译dotprodc工程 在菜单Project中选择Build Project来对工程进行编译。此时，输出窗口显示程序编译时的各种状态信息（包括出错和编译进程信息）。当编译检测到错误时，将在输出窗口出现相应的出错信息，用鼠标双击它，编译器将自行打开源文件。这时可对源文件编辑、修改错误，再次进行编译。当编译不再有错时，输出窗口将显示“Build completed successfully”。
1.2812芯片定点32位。 2.2000系列用于自动化的原因功能比较强。 2812 IO口供电电压3.3V，内核供电电压1.8V或1.9V 2812 编译时.CMD是什么文件，.out是什么文件.obj是什么文件? .CMD是链接命令文件，.out 是最终可执行文件，.obj是目标文件。 2812 3个通用定时器是多少位，DSP采用段的概念，各个段的都有什么意思?32位；已初始化的断：包含真实的指令跟数据，存放在程序存储空间；未初始化的段：包含变量的地址空间，存放在数据存储空间。 2812 时钟150M时，低速、高速外设时钟是多少M？低速37.5M，高速75M DSP总线结构是什么样子? 改进型哈弗结构 2812 CPU的中断有可屏蔽中断和不可屏蔽中断，分别是哪些? 可屏蔽中断：1~14 14个通用中断；DLOGINT数据标志中断；RTOSINT实时操作系统中断。不可屏蔽中断：软件中断（INTR指令和TRAP指令）；硬件中断，非法指令陷阱；硬件复位中断；用户自定义中断。 2812实际寻址空间是多少? 00000~3FFFF（4M） 2812 1个事件管理器能产生8路PWM波。注意老师多半出的2个事件管理器16路 DSP有3组数据总线，分别是什么？程序数据总线、数据读数据总线、数据写数据总线。ADC模块有多少组采样通道？8*2=16路 SCI和SPI口哪一个需要设置波特率？SCI 把目标文件下载到实验板怎么操作？File→load program CAN通讯的最大带宽是多少？1M 加上看门狗，2812cpu定时器一共有多少个？3个通用定时器，4个事件管理定时器，1个看门狗，总共8个。 2812DSP流水线深度为8。 TI公司生产的最牛dsp是667x有8个核，320G mac /s。注：mac是乘法累加G=109 2812AD满量程转换时，转换寄存器的值是多少？0xFFF0 2812CPU最小系统：主芯片，电源模块，时钟电路，复位电路，JTAG。 DSP生产厂家是TI公司，ADI公司，飞思卡尔公司。 TI公司的DSP芯片类型有C2000，C5000，C6000。系列 DSP工程开发，需要编写4个文件：头文件，库文件，源文件，CMD链接文件。 2812有2个事件管理器EVA、EVB，每一个事件管理器包含哪几个功能？通用定时器；比较单元；捕获单元；正交编码电路。 2812通用定时器计数周期怎么算？T=(TDDRH:TDDR+1)*(PRDH:PRD+1) /150 μs 2812在什么情况下工作于微处理器模式？MP/=1 2812中断系统有一部分挂在PIE上面，这些都属于可屏蔽中断，那么能够响应中断的条件是什么？INTM置0响应总中断，其他的置1响应。（INTM=0，IFR=1，IER=1，PIEIFR=1，PIEIER=1，PIEACR=1） 2812在进行引导时第一条程序在什么位置？0x3FFFC0 注：就是程序运行的起始地址，2^20byte=1M 2812AD转换器的输入电压0~3V。 2812片内flash有128k*16位。 2812的OTP模块是可编程模块可以多次擦写吗？不可以，是一次擦写。
第一套 一、填空题（共30分，每空1分） 1．DSP的狭义理解为数字信号处理器，广义理解为数字信号处理方法。2．在直接寻址中，指令代码包含了数据存储器地址的低7 位。当ST1中直接寻址编辑方式位CPL =0 时，与DP相结合形成16位数据存储器地址；当ST1中直接寻址编辑方式位 CPL =1 时，加上SP基地址形成数据存储器地址。 3．TMS320C54有两个通用引脚，BIO和XF，BIO 输入引脚可用于监视外部接口器件的状态；XF 输出引脚可以用于与外部接口器件的握手信号。 4．累加器又叫做目的寄存器，它的作用是存放从ALU或乘法器/加法器单元输出的数据。它的存放格式为Array 5．桶形移位器的移位数有三中表达方式：立即数；ASM ；T低6位6．DSP可以处理双16位或双精度算术运算，当C16=0 位双精度运算方式，当C16=1 为双16位运算方式。 7．复位电路有三种方式，分别是上电复位；手动复位；软件复位。8．立即数寻址指令中在数字或符号常数前面加一个# 号，来表示立即数。 9．位倒序寻址方式中，AR0中存放的是FFT点数的一半。 10．一般，COFF目标文件中包含三个缺省的段：．text 段；．data 段和．bss 段。11．汇编源程序中标号可选，若使用标号，则标号必须从第一列开始；程序中可以有注释，注释在第一列开始时前面需标上星号或分号，但在其它列开始的注释前面只能标分号。 12．’C5402有23条外部程序地址线，其程序空间可扩展到1M ，内程序区在第0页。 二、简答（共40分） 1．TMS320C54x有多少条16位总线？这些总线各有什么作用？（6分） 答：’C54x共有4组8条16位总线 1条程序总线（PB）：传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。 3条数据总线（CB、DB、EB）：CB和EB传送从数据存储器读出的操作数；EB传送写到存储器中的数据。 4条地址总线（PAB、CAB、DAB、EAB）传送相应指令所学要的代码。 2．TMS320C54x片内存储器一般包括哪些种类？如何控制存储器片内或片外的分配？（6分） 答：TMS320C54x的片内存储空间分为3个可选择的存储空间：64K的程序空间，64K的数据空间和64K的I/O空间，所有TMS320C54x芯片都包括RAM、SARAM、DARAM。 程序空间：MP/MC=1 4000H~FFFFH 片外 MP/MC=0 4000H~EFFFH 片外FF00H~FFFFH 片内 OVL Y=1 0000H~007FH 保留0080H~007FH 片内 OVL Y=0 0000H~3FFFH 片外 数据空间：DROM=1 F000H~FEFFH 只读空间FF00H~FFFH 保留 DROM=0 F000H~FEFFH 片外 3．当TMS320C54x CPU接收到可屏蔽的硬件中断时，满足哪些条件中断才能被响应？（6 分）
DSP 练习题 1.举几个DSP应用的例子，并说明DSP在系统中承担的任务。 DSL IP HV AC Modem。 2.简述数字信号处理器从哪几个方面提高做数字信号处理的能力。 3.TI公司的DSP的系列是怎样划分的，它们的主要应用领域是什么？列举代表型号，及 它们的主要指标。 4.TMS320C5509 片内有多少ROM和RAM？定位于何处？ 5.比较TMS320C55x 系列DSP和已学过的单片机和通用微处理器的结构和指令系统的特 点。 6.说明定点处理器和浮点处理器的优缺点。 7.说明处理器芯片中含有的JTAG接口的作用。 8.编写C语言程序计算：z=x/y，其中-1 一、简答题：（要求：手写，须写出各题必要的知识点，本大题共30分，每小题5分。） 1、可编程DSP芯片有那九大特点？ 2、TMS320C54x芯片的流水线操作共有多少个操作阶段,每个阶段执行什么任务，完成一条指令需要那些操作周期？ 3、DSP系统硬件设计过程都有那些步骤？ 4、TMS320C54x的数据寻址方式各有什么特点，应该应用在什么场合场所？ 5、链接器能完成什么工作？链接器命令文件中，MEMORY命令和SECTION命令的任务是什么？ 6、什么是“自举”？ 二、分析题：（要求：手写，结果需要有一定的分析计算过程，本大题共55分，每小题5分。） 1、已知：（80H）= 20H，（81H）= 30H。 LD #0, DP LD 80H, 16，B ADD 81H, B 运行以上程序后，DP、B分别等于多少？ 2、回答标准串行口数据的发送和接收过程。 3、已知：A = FFFD876624, T = 0000,则运行EXP A指令后，A和T各为多少？ 4、已知：B = 420D0D0D0D, T = FFF9,则运行NORM B指令后，B和T各为多少？ 5、在不含循环的程序中，RPTZ ＃9语句和其前一句、后一句以及后第二句各运行几次？ 6、说明语句： STM #0080H, IMR的功能？ 7、已知中断向量TINT = 014H，中断向量地址指针IPTR = 0111H,求中断向量地址是多少？ 8、已知(30H)=50H，AR2=40H，AR3=60H，AR4＝80H MVKD 30H, *AR2 MVDD *AR2, *AR3 MVDM *AR3, *AR4 运行以上程序后，(30H)，（40H）、*AR3，AR4的值分别是多少？ 9、在堆栈操作中，PC当前地址为4020h，SP当前地址为0013h，运行PSHM AR7后，PC和SP的值分别是多少？ 10、请仔细分析下列程序代码，并说明每句程序代码的作用。 sample.out -m sample.map -stack 100 sample.obj meminit.obj -l rts.lib MEMORY { PAGE 0: VECT: origin = 0xff80, length 0x80 PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, length 0x400 PAGE 1: DATA: origin = 0x800, length 0x400 } SECTIONS { DSP历年期末考试及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 试卷1 一．填空题（本题总分12分，每空1分） 1．TMS320VC5402型DSP的内部采用条位的多总线结构。2．TMS329VC5402型DSP有个辅助工作寄存器。 3．在链接器命令文件中，PAGE １通常指________存储空间。 4．TI公司DSP处理器的软件开发环境是__________________。 5．直接寻址中从页指针的位置可以偏移寻址个单元。 6．TMS320C54x系列DSP处理器上电复位后，程序从指定存储地址________单元开始工作。7．MS320C54X DSP主机接口HPI是________位并行口。 8.TMS320VC5402型DSP处理器的内核供电电压________伏。 9. C54x系列DSP上电复位后的工作频率是由片外3个管脚；；来决定的。 二．判断题（本题总分10分，每小题1分，正确打“√”，错误打“×”）1．DSP 处理器TMS320VC5402的供电电压为5V。（）2．TMS320VC5402型DSP内部有8K字的ROM，用于存放自举引导程序、u律和A律扩展表、sin函数表以及中断向量表。（）3．MEMORY伪指令用来指定链接器将输入段组合成输出段方式，以及输出段在存储器中的位置。（）4. DSP的流水线冲突产生的原因是由于DSP运行速度还不够快。（）5．DSP和MCU属于软件可编程微处理器，用软件实现数据处理；而不带CPU软核的FPGA 属于硬件可编程器件，用硬件实现数据处理。（）6. C54x系列DSP的CPU寄存器及片内外设寄存器映射在数据存储空间的0000h-0080h中。 （）7.TMS320C54X 系列DSP可以通过设置OVL Y位实现数据存储空间和程序存储空间共享片内ROM。（） 8. TMS320VC5402型DSP汇编指令READA的寻址范围为64K字。（） 9.在TMS320VC5402型DSP所有中断向量中，只有硬件复位向量不能被重定位，即硬件复位向量总是指向程序空间的0FF80H位置。（）10. C54x系列DSP只有两个通用的I/O引脚。（）三．程序阅读题（本题总分30分，每小题10分） 1. 阅读下面的程序，回答问题。 .bss x, 8 LD #0001H,16,B STM #7,BRC STM #x,AR4 RPTB next-1 ADD *AR4,16,B,A STH A,*AR4+ next: LD #0,B 问题：（1）寄存器“BRC”的功能是什么？ （2）汇编语句“ADD *AR4,16,B,A”执行了多少次？ （3）执行语句“LD #0001H,16,B”后，累加器B的内容是多少？ 2.已知DSP的三个时钟引脚状态CLKMD1-CLKMD3=111,外部晶振=10MHz，参数设置表： DSP的 数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。DSP有两种含义：Digital Signal Processing（数字信号处理）、Digital Sign al Processor（数字信号处理器）。我们常说的DSP指的是数字信号处理器。数字信号处理器是一种适合完成数字信号处理运算的处理器。20世纪60年代以来，随着计算机和信在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信 号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。顾名思义,DSP主要应用在数字信号处理中，目的是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快，这就决定了DSP的特点和关键技术。适合数字信号处理的关键技术：DSP包含乘法器、累加器、特殊地址产生器、领开销循环等；提高处理速度的关键技术：流水线技术、并行处理技术、超常指令（VLIW）、超标量技术、DMA等。从广义上讲，DSP、微处理器和微控制器（单片机）等都属于处理器，可以说DSP是一种CPU。DSP和一般的CPU又不同，最大的区别在于：CPU是冯.诺伊曼结构的；DSP是数据和地址空间分开的哈佛结构。 世界上第一个单片 DSP 芯片应当是1978年 AMI公司发布的 S2 811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980 年，日本 NEC 公司推出的μP D7720是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。在这之后，最成功的DSP 芯片当数美国德州仪器公司（Texas Instruments，简称TI）的一系列产品。TI 公司在1982年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS 320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代 DSP 芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX，集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第 DSP 原理及应用 大作业 ——快速傅立叶变换 专业：XXXX 姓名：XXX 学 号：08201081XX 指导老师： XX 时间：2XXXX 快速傅立叶变换(FFT )实验 一、设计目的 1.在理论学习的基础上，通过本实验，加深对FFT的理解，熟悉FFT子程序。 2.熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法 3?了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题以便在实际中正确应用FFT。 4.掌握用窗函数法设计FFT快速傅里叶的原理和方法； 5 ?熟悉FFT快速傅里叶特性； 二、所需设备 PC 兼容机一台，操作系统为Windows2000(或Windows98 , WindowsXP，以下 默认为Windows2000)，安装Code Composer Studio 2.0 软件。 三、设计内容 本试验要求使用FFT变换求一个时域信号的频域特性，并从这个频域特性求出该信号的频 率值。使用c语言实现对FFT算法的仿真，然后使用DSP汇编语言实现对FFT 的DSP 编程。本实验采用软件仿真，不需设置硬件。 四、设计原理 在各种信号序列中，有限长序列信号处理占有很重要地位，对有限长序列，我 们可以使用离散Fouier变换(DFT)。这一变换不但可以很好的反映序列的频谱特性,而且易于用快速算法在计算机上实现，当序列x(n)的长度为N时，它的DFT N 1 1 N-1 X(k)=》x(nW,n⑷x(n)=石送X(kW「n 定义为：心，W N =e反换为：N心有限长序 列的DFT是其Z变换在单位圆上的等距采样，或者是序列Fourier变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。 FFT并不是与DFT不同的另一种变换，而是为了减少DFT运算次数的一种快速算法。它是对变换式进行一次次分解，使其成为若干小点数的组合，从而减少运算量。常用的FFT是以2为基数的，其长度N=2L，它的效率高，程序简单使用非常方便，当要变换的序列长度不等于2的整数次方时，为了使用以2为基数的FFT,可以用末位补零的方法，使其长度延长至2的整数次方。 在运用DFT进行频谱分析的过程中可能产生几种问题：⑴混叠 序列的频谱时被采样信号的周期延拓，当采样速率不满足Nyquist定理时， 就会发生频谱混叠，使得采样后的信号序列频谱不能真实的反映原信号的频谱。 避免混叠现象的唯一方法是保证采样速率足够高，使频谱混叠现象不致出现，即在确定采样频率之前，必须对频谱的性质有所了解，在一般情况下，为了保证高于折叠频率的分量不会出现，在采样前，先用低通模拟滤波器对信号进行滤波。 ⑵泄漏 实际中我们往往用截短的序列来近似很长的甚至是无限长的序列，这样可以使用较短的DFT来对信号进行频谱分析，这种截短等价于给原信号序列乘以一个矩形窗函数，也相当于在频域将信号的频谱和矩形窗函数的频谱卷积，所得的频谱是原序列频谱的扩展。 泄漏不能与混叠完全分开，因为泄漏导致频谱的扩展，从而造成混叠。为了减少泄漏的影响，可以选择适当的窗函数使频谱的扩散减至最小。 DFT是对单位圆上Z变换的均匀采样，所以它不可能将频谱视为一个连续函数，就一定意义上看，用DFT来观察频谱就好像通过一个栅栏来观看一个图景一样，只能在离散点上看到真实的频谱，这样就有可能发生一些频谱的峰点或谷点被尖桩的栅栏”所拦住，不能别我们观察到。 减小栅栏效应的一个方法就是借助于在原序列的末端填补一些零值，从而 变动DFT的点数，这一方法实际上是人为地改变了对真实频谱采样的点数和位置，相当于搬动了每一根尖桩栅栏”的位置，从而使得频谱的峰点或谷点暴露出来。 一、单项选择题：（每小题2分，共30分） 1、下面对一些常用的伪指令说法正确的是：（ D ） A、.def所定义的符号，是在当前模块中使用，在别的 模块中定义的符号； B、.ref 所定义的符号，是当前模块中定义，并可在别 的模块中使用的符号； C、.sect命令定义的段是未初始化的段； D、.usect命令定义的段是未初始化的段。 2、要使DSP能够响应某个可屏蔽中断，下面的说法正确的 是( B) A、需要把状态寄存器ST1的INTM位置1，且中断屏蔽 寄存器IMR相应位置0 B、需要把状态寄存器ST1的INTM位置1，且中断屏蔽 寄存器IMR相应位置1 C、需要把状态寄存器ST1的INTM位置0，且中断屏蔽 寄存器IMR相应位置0 D、需要把状态寄存器ST1的INTM位置0，且中断屏蔽 寄存器IMR相应位置1 3、对于TMS320C54x系列DSP芯片，下列说法正确的 是………… ( C ) A、 8位DSP B、32位DSP C、定点型DSP D、浮 点型DSP 4、若链接器命令文件的MEMORY部分如下所示： MEMORY { PAGE 0: PROG: origin=C00h, length=1000h PAGE 1: DATA: origin=80h, length=200h } 则下面说法不正确的是（） A、程序存储器配置为4K字大小 B、程序存储器配置 为8K字大小 C、数据存储器配置为512字大小 D、数据存储器取名 为DATA 5、在串行口工作于移位寄存器方式时，其接收由（）来启动。 A、REN B、RI C、REN和RI D、TR 6、执行指令PSHM AR5之前SP=03FEH，则指令执行后SP=（ A ） A、03FDH B、03FFH C、03FCH D、0400H 7、TMS320C54X DSP采用改进的哈佛结构，围绕____A__组_______位总线建立。 A、8，16 B、16，8 C、8，8 D、16， 16 8、TMS320C54X DSP汇编指令的操作数域中， A 前缀 DSP 作业 1．DSP 芯片有哪些主要特点? 答：DSP 的主要特点有： 1.哈佛结构 2.多总线结构 3.流水线结构 4.多处理单元 5特殊的DSP 指令 6.指令周期短 7.运算精度高 8.硬件配置强。 2．简述典型DSP 应用系统的构成。 答：输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行数模变换将信号变换成数字比特流，根据奈奎斯特抽样定理，对低通模拟信号，为保持信号的不丢失，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的2倍。 输入 输出 输出 3．简述DSP 应用系统的一般设计开发过程。如何选择DSP 芯片? 答：DSP 应用系统的一般开发过程有：系统需求说明；定义技术指标；选择DSP 芯片及外围芯片；软件设计说明、软件编程与测试；硬件设计说明、硬件电力与调试；系统集成；系统测试，样机、中试与产品。 DSP 芯片的选择：1.DSP 芯片的运算速度 2. DSP 芯片的价格 3. DSP 芯片的硬件资源（存储器、ADC 、PWM 等等） 4.DSP 芯片运算精度 5.芯片开发工具：软件 硬件 6..DSP 芯片功耗 7．其他：封装、应用场合、售后服务等。 4．常用的DSP 芯片有哪些? 答：C20x 、C24x 、C5x 、C54x 、C62xx 、C3x 、C4x 、C67xx 。 5．DSP 控制器的应用领域有哪些? 答：（1）信号处理：数字滤波、快速FFT 、相关运算、谱分析、自适应铝波、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。 （2）通信：调制解调器、数据压缩、回拨抵消、多路复用、传真、自适应均衡、数据加密、扩频通信、纠错编码、可视电话等。 （3）语言：语音邮件、语音存储、语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认等。 （4）图形/图像：图像增强、动画、机器人视觉、二维/三维处理器、图像压缩与传输等。 （5）军事：导航、雷达处理、声纳处理、导弹制导等。 抗混叠滤波 A/D DSP 芯片 D/A 平滑滤 题目温度采集分析系统设计 学生姓名 学号 专业电子信息工程 指导教师 时间 2018.1.1 摘要：本课题设计基于TMS320F28335型号DSP的高速度、宽范围、高精度的温度采集系统方案。系统以TMS320F28335为控制核心,通过测温电路采集温度数据,经AD转换后给DSP 控制器，通过FIR滤波器计算出温度值,DSP通过RS232接口上传温度值到电脑上位机显示温度，通过LCD12864显示温度及时间，重点介绍AD转换接口电路以及系统控制软件的设计过程。 一、功能设计要求 设计一个电池供电野外温度采集分析系统，功能包括： 1.每小时采集环境温度10次，进行FIR滤波 2.每天通过串口发送单天平均气温 3.有三个按键：K1切换温度/时间显示。K2、K3修改时间，K2=time+，K3=time- 4.当电池电压低于安全值时，发送报警信息 二、硬件设计 1.系统方案： 该系统包括温度采集电路模块、TMS320F28335芯片、A/D转换部分和LCD液晶显示，首先要初始化A/D转换模块，然后等待中断，当产生中断后对采集到的模拟信号进行处理，并通过低频率的FIR滤波后得到一天的温度输出，为确保转换精度要进行多次取值求平均，转换结果放在结果寄存器的高12位上，通过编程将处理后的温度值送到LCD上进行显示。设计采用热敏电阻PT100组成的温度采集电路，利用热敏电阻输出电压值与温度间的函数关系式，检测温度的变化；然后将采集的温度送入TMS320F28335的片上A/D，将电压转换为数字信号，并通过低频率的FIR滤波后得到一天的温度输出；最后通过LCD12864显示结果。 图1 系统方案 2.主控方案：TMS320F28335主控芯片 控制芯片32位TMS320F28335芯片,该DSP芯片专门用于控制领域,最高可在150 MHz主频下工作,可进行双16 ×16乘加和32 ×32乘加操作,运算与控制速度快,并带有18 K×16位片上SRAM和128 K×16位片上FLASH;并带有两个事件管理模块,可以同 无限冲激响应滤波器（IIR）算法及实现 姓名：徐旭日 学号：20130700332 专业班级：电子信息工程（2）班 指导老师：王忠勇 日期：2016/6/2 摘要：21世纪是数字化的时代，随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发 展成为一门主流技术。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。这些优势决定数字滤波器的应用越来越广泛。数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，被广泛应用于语音图像处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。本课题通过软件设计IIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真：应用DSP集成开发环境—CCS调试程序，用TMS320F2812实现IIR数字滤波。具体工作包括：对IIR数字滤波器的基本理论进行分析和探讨。应用DSP集成开发环境调试程序，用TMS320F2812来实现IIR数字滤波。通过硬件液晶显示模块验证试验结果，并对相关问题进行分析。 关键词：数字滤波器；DSP；TMS320F2812；无限冲激响应滤波器（IIR）。 引言：随着数字化飞速发展，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论及算法 随着计算机技术和微电子技术的发展得到飞速发展，被广泛应用于语音图像处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。数字信号处理由于运算速度快，具有可编程的特性和接口灵活的特点，使得它在许多电子产品的研制、开发和应用中，发挥着重要的作用。采用DSP芯片来实现数字信号处理系统是当前发展的趋势。 在数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。数字滤波是语音和图像处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本处理算法。在许多信号处理应用中用数字滤波器替代模拟滤波器具有许多优势。数字滤波器容易实现不同幅度和相位频率特性指标。用DSP芯片实现数字滤波除具有稳定性好、精度高、不受环境影响外，还具有灵活性好的特点。用可编程DSP芯片实现数字滤波可通过修改滤波器的参数十分方便的改变滤波器的特性。 原理： 1．无限冲激响应数字滤波器的基础理论。 利用模拟滤波器成熟的理论及其设计方法来设计IIR数字低通滤波器是常用的方法。 H s，再按照一 设计过程是：按照数字滤波器技术指标要求一个过渡模拟低通滤波器() a H s转换成数字低通滤波器函数H(z)。由此可见，设计的关键问题就 定的转换关系将() a H s转换成z平面上的H（z）。 是要找到这种关系，将s平面的() a H s从s平面转换到z平面的方法有多种，但工程上常用的是脉冲响 将系统函数() a 应不变法和双线性变换法。在课题中我们采用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器。 通过采用非线性频率压缩的方法，将整个模拟频率轴压缩到±π/T之间，再用 D S P历年期末试卷及答 案精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8- 试卷1 一．填空题（本题总分12分，每空1分） 1．TMS320VC5402型DSP的内部采用条位的多总线结构。2．TMS329VC5402型DSP有个辅助工作寄存器。 3．在链接器命令文件中，PAGE １通常指________存储空间。 4．TI公司DSP处理器的软件开发环境是__________________。 5．直接寻址中从页指针的位置可以偏移寻址个单元。 6．TMS320C54x系列DSP处理器上电复位后，程序从指定存储地址________单元开始工作。 7．MS320C54X DSP主机接口HPI是________位并行口。 型DSP处理器的内核供电电压________伏。 9. C54x系列DSP上电复位后的工作频率是由片外3个管脚；；来决定的。 二．判断题（本题总分10分，每小题1分，正确打“√”，错误打“×”）1．DSP 处理器TMS320VC5402的供电电压为5V。（） 2．TMS320VC5402型DSP内部有8K字的ROM，用于存放自举引导程序、u 律和A律扩展表、sin函数表以及中断向量表。 （ ） 3．MEMORY伪指令用来指定链接器将输入段组合成输出段方式，以及输出段在存储器中的位置。（ ） 4. DSP的流水线冲突产生的原因是由于DSP运行速度还不够快。 （） 5．DSP和MCU属于软件可编程微处理器，用软件实现数据处理；而不带CPU 软核的F P G A属于硬件可编程器件，用硬件实现数据处理。 （）6. C54x系列DSP的CPU寄存器及片内外设寄存器映射在数据存储空间的0000h-0080h中。 （） 7. TMS320C54X 系列DSP可以通过设置OVLY位实现数据存储空间和程序存储空间共享片内ROM。 （ ） 1.举几个DSP应用的例子，并说明DSP在系统中承担的任务。 （1）通信：在蜂窝电话中，DSP协调各种芯片合理而快速的工作，并兼有开发和测试的功能。 （2）军事：在雷达图像处理中，使用DSP进行目标识别和实时飞行轨迹估计。 （3）家用电器：在高清晰数字电视中，采用DSP实现关键的MPEG2译码电路。 2.数字信号处理有哪几种实现方式，各有什么优缺点或特点？ (1)利用X86处理器完成优点：处理器选择范围较宽，主板及外设资源丰富，有多种操作系统可供选择，开发、调试较为方便。缺点：数字信号处理能力不强，硬件组成较为复杂，系统体积、重量较大，功耗较高，抗环境影响能力较弱。 (2)利用通用微处理器完成优点：可选范围广，硬件组成简单，系统功耗低，适应环境能力强。缺点：信号处理的效率较低，内部DMA通道较少。 (3)利用可编程逻辑阵列（FPGA）进行实现优点：适合高速信号处理，具有专用数字信号处理结构。缺点：开发需要较深的硬件基础，调试困难。 (4)利用数字信号处理器实现优点：大规模集成性、稳定性好，精度高，可编程性，高速性能，可嵌入性，接口和集成方便。缺点：成本较单片机高，甚至高于PC机，DSP技术更新速度快，开发和调试工具不尽完善，不如PC机方式编程和修改方便。 (5)用ASIC芯片实现优点：集成程度高，简化系统结构。缺点：功能单一，一般用于大批量消费电子。 3.简述数字信号处理器从哪几个方面提高做数字信号处理的能力。 存储器及总线结构；流水线；硬件乘法累加单元；零开销循环，特殊的寻址方式；高效的特殊指令；丰富的运算类指令。 4.比较TMS320C55x 系列DSP和已学过的单片机和通用微处理器的结构和指令系统的特点。 与单片机及通用微处理器相比，DSP有以下特点：分工精细，部件更多，硬件配置强；DSP字长为15/16位，而单片机字长仅为8位，运算精度高；流水线结构使在数字信号处理中用的最多的乘法运算在一个时钟周期内完成，而51单片机需要更多个时钟周期；55系列DSP内有12条独立总线，大大提高了运算能力，能够完成更复杂的功能；指令系统丰富，尤其运算类指令很多，更适宜做DSP运算。 5.说明定点处理器和浮点处理器的优缺点。 定点处理器：价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。浮点处理器：运算精度高，但价格稍贵，功耗也较大。 6.说明处理器芯片中含有的JTAG接口的作用。 JT AG接口是DSP的调试接口，可以利用JT AG接口完成程序的下载、调试和调试信息输出，通过该接口可以查看DSP的存储器、寄存器等的内容，如果DSP连接了非易失存储器，如Flash存储器，还可以通过JT AG接口完成芯片的烧录。 7.说明PLL的工作原理和作用，芯片内含有PLL有何优点？ 作用：利用两个电信号的相位误差，通过环路自身调整作用，实现频率准确跟踪的系统。 原理：由鉴相器，环路滤波器和压控振荡器三个部件组成闭合系统，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。 优点：芯片内含有PLL可以起到时钟倍频的作用。 8.举几个采用差分信号传输数据的例子？ USB、RS485、网线、CAN总线、LV DS 9.C55x芯片上有哪些电源和地引脚，应该怎样连接这些引脚？ 地引脚部分：VSS是数字地，为I/O和内核引脚接地；AVSS是模拟地，为10位A/D接地；ADVSS为10位A/D的数字部分接地；USBPLLVSS是数字地，为USB的PLL接地。电源引脚部分：CVDD：为CPU内核提供专用电源；DV DD：为USB模块的I/O引脚提供专用电源；AV DD ：为10位的A/D提供专用电源；USBVDD：为USB模块的I/O引脚提供专用电源。数字电源和模拟电源分开接；电源要接去耦合电源。 10.TMS320C55x 存储空间结构是怎样的？ C55x DSP的存储空间包括统一的数据/程序空间和I/O空间。数据空间用于访问存储器和内存映射寄存器，程序空间用于CPU从存储器中读取指令，而I/O空间用于CPU与片内(芯片没有IO选通引脚)外设寄存器之间的双向通信。 11.详细解释Smem，Xmem，dst，src，Cmem 的含义。 Smem：16位数据存储值；Xmem：双数据存储器访问；Cmem：系数间接寻址操作数；dst：目的操作数：累加器，或辅助寄存器的低16位，或临时寄存器；src：源操作数：累加器，或辅助寄存器的低16位，或临时寄存器。 12.分别解释*（AR2-T1）, *（AR5+T0B）的含义。 *（AR2-T1）：在生成地址后，AR2减去T1中16位带符号的常数。*（AR5+T0B）：在生成地址之后，AR5加上T0中16位带符号的常数，按位倒序模式相加。 13.ADD Smem，dst 列出所有Smem可能的具体形式。 西工大DSRt作业 实验1基于CCS的简单的定点DSF程序 一、实验要求 1、自行安装CCS3.3版本，配置和运行CCS 2、熟悉CCS开发环境，访问读写DSP勺寄存器AC0-AC3 AR0-AR7, PC, T0-T3 3、结合C5510的存储器空间分配，访问DSR的内部RAM 4、编写一个最简单的定点DSP程序，计算下面式子 y=0.1*1.2+35*20+15*1.6 5、采用定点DSP进行计算，确定每个操作数的定点表示方法，最后结果的定点表示方法，并验证结果 6、对编写的程序进行编译、链接、运行、断点执行、单步抽并给出map映射文件 二、实验原理 DSP芯片的定点运算---Q格式（转）2008-09-03 15:47 DSP 芯片的 定点运算 1. 数据的溢出： 1＞溢出分类：上溢（oveflow ）: 下溢（underflow ） 2＞溢出的结果：Max Min Min Max un sig ned char 0 255 sig ned char -128 127 un sig ned int 0 65535 signed int -32768 32767 上溢在圆圈上按数据逆时针移动；下溢在圆圈上顺时钟移动。 例：signed int : 32767+1 = —32768 ; -32768-1 = 32767 unsigned char : 255+1 = 0; 0-1 = 255 3＞为了避免溢出的发生，一般在DSP中可以设置溢出保护功能。当 发生溢出时，自动将结果设置为最大值或最小值。 2. 定点处理器对浮点数的处理： 1＞定义变量为浮点型(float , double ),用C语言抹平定点处理器和浮点处理器 2＞放大若干倍表示小数。比如要表示精度为0.01的变量，放大100倍去运算，3＞定标法：Q格式：通过假定小数点位于哪一位的右侧，从而确定小 数的精度。Q0 :小数点在第0位的后面，即我们一般采用的方法Q15 小数点在第15位的后面，0~ 14位都是小数位。转化公式：Q= (int ) (F X pow(2, q)) F =(float ) (Qx pow (2,—q)) 3. Q格式的运算 1＞定点加减法：须转换成相同的Q格式才能加减 2＞定点乘法：不同Q格式的数据相乘，相当于Q值相加 3＞定点除法：不同Q格式的数据相除，相当于Q值相减 4＞定点左移：左移相当于Q值增加 5＞定点右移：右移相当于Q减少 4. Q格式的应用格式 实际应用中，浮点运算大都时候都是既有整数部分，也有小数部分的。 所以要选择一个适当的定标格式才能更好的处理运算。一般用如下两 种方法： 试卷1 一?填空题(本题总分12分，每空1分) 1 . TMS320VC540 2 型DSP的内部采用_________________ 条___________ 位的多总线结构。 2 . TMS329VC5402 型DSP有 ____________________ 个辅助工作寄存器。 3 ?在链接器命令文件中，PAGE 1通常指__________ 储空间。 4 . TI公司DSP处理器的软件开发环境是___________________ 。 5?直接寻址中从页指针的位置可以偏移寻址_______________ 个单元。 6 . TMS320C54X 系列DSP处理器上电复位后，程序从指定存储地址________________ 元开始工作。 7 . MS320C54X DSP 主机接口 HPI 是_____________ 并行口。 8. TMS320VC5402 型DSP处理器的内核供电电压______________ 。 9. C54x系列DSP上电复位后的工作频率是由片外3个管脚__________ ; ________ ; ____ 来决定的。 二.判断题(本题总分10分，每小题1分，正确打“V”，错误打“X”) 1 . DSP处理器TMS320VC540 2 的供电电压为 5V。() 2 . TMS320VC5402 型DSP内部有8K字的ROM，用于存放自举引导程序、u律和A律扩展表、sin函数表以及中断向量表。 () 3 . MEMORY伪指令用来指定链接器将输入段组合成输出段方式，以及输出段在存储器中 的位置。() 4. DSP的流水线冲突产生的原因是由于DSP运行速度还不够快。()dsp大作业
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