DSP芯片的单路,多路模数转换(AD)

[《DSP原理及应用》课程实验报告]（软、硬件实验）实验名称：[《DSP原理及应用》实验]专业班级：[ ]学生姓名：[ ]学号：[ ]指导教师：[ ]完成时间：[ ]目录第一部分．基于DSP系统的实验 (1)实验3.1：指示灯实验 (1)实验3.2：DSP的定时器 (3)实验3.5 单路，多路模数转换（AD） (5)第二部分．DSP算法实验 (13)实验5.1：有限冲击响应滤波器（FIR）算法实验 (13)实验5.2：无限冲激响应滤波器(IIR)算法 (17)实验5.3：快速傅立叶变换(FFT)算法 (20)第一部分．基于DSP系统的实验实验3.1：指示灯实验一．实验目的1．了解ICETEK–F2812-A评估板在TMS320F2812DSP外部扩展存储空间上的扩展。

2．了解ICETEK–F2812-A评估板上指示灯扩展原理。

1．学习在C语言中使用扩展的控制寄存器的方法。

二．实验设备计算机，ICETEK-F2812-A实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEK–F2812-A系统板+相关连线及电源）。

三．实验原理1．TMS320F2812DSP的存储器扩展接口存储器扩展接口是DSP扩展片外资源的主要接口，它提供了一组控制信号和地址、数据线，可以扩展各类存储器和存储器、寄存器映射的外设。

-ICETEK–F2812-A评估板在扩展接口上除了扩展了片外SRAM外，还扩展了指示灯、DIP开关和D/A设备。

具体扩展地址如下：C0002-C0003h：D/A转换控制寄存器C0001h：板上DIP开关控制寄存器C0000h：板上指示灯控制寄存器详细说明见第一部分表1.7。

-与ICETEK–F2812-A评估板连接的ICETEK-CTR显示控制模块也使用扩展空间控制主要设备：108000-108004h：读-键盘扫描值，写-液晶控制寄存器108002-108002h：液晶辅助控制寄存器2．指示灯扩展原理3．实验程序流程图开始初始化DSP时钟正向顺序送控制字并延时四．实验步骤1．实验准备连接实验设备：请参看本书第三部分、第一章、二。

DSP工作原理DSP（数字信号处理）工作原理是指数字信号处理器的基本工作原理和运行机制。

DSP是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它能够高效地执行各种数字信号处理算法，广泛应用于音频、视频、通信、雷达、医学影像等领域。

DSP工作原理的核心是数字信号的采样、转换和处理。

下面将详细介绍DSP工作原理的各个环节：1. 采样：DSP工作的第一步是对摹拟信号进行采样，将连续的摹拟信号转换为离散的数字信号。

采样过程中需要考虑采样频率的选择，以避免信号失真或者频谱混叠。

2. A/D转换：采样后的摹拟信号需要经过模数转换器（A/D转换器）转换为数字信号。

A/D转换器将摹拟信号的幅值离散化为一系列数字数值，通常使用的是逐次逼近型或者逐次逼近型的A/D转换器。

3. 数字信号处理：经过A/D转换后，信号被转换为数字形式，可以在DSP中进行数字信号处理。

DSP内部包含了运算器、存储器、时钟等模块，能够高效地执行各种算法。

常见的数字信号处理算法包括滤波、变换、编码解码、调制解调等。

4. D/A转换：经过数字信号处理后，需要将数字信号转换为摹拟信号，以便输出到外部设备。

这一步骤称为数字到摹拟转换（D/A转换）。

D/A转换器将数字信号转换为摹拟信号，使其能够被外部设备正确解读和处理。

5. 输出：经过D/A转换后，数字信号被转换为摹拟信号，可以输出到外部设备，如音频扬声器、显示器等。

输出信号的质量取决于DSP的性能和外部设备的特性。

除了以上基本的工作原理，DSP还具有以下特点：1. 高性能：DSP具有高效的并行处理能力和专门的指令集，能够快速执行各种复杂的数字信号处理算法。

2. 灵便性：DSP芯片的内部结构和算法可以根据不同的应用需求进行优化和定制，以满足特定的信号处理要求。

3. 低功耗：DSP芯片采用了先进的制程技术和功耗优化设计，能够在保持高性能的同时，实现低功耗运行。

4. 实时性：DSP具有快速的响应速度和实时处理能力，能够满足对实时性要求较高的应用场景。

模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。

通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。

本文介绍几款模数转换器芯片电路原理。

1、AD9280AD9280器件是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），主要介绍了AD9280特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

AD9280介绍：AD9280是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），采用单电源供电，内置一个片内采样保持放大器和基准电压源。

它采用多级差分流水线架构，数据速率达32 MSPS，在整个工作温度范围内保证无失码。

AD9280特点：与AD876-8引脚兼容功耗：95 mW（3 V电源）工作电压范围：+2.7V至+5.5V微分非线性（DNL）误差：0.2 LSB省电（休眠）模式AD9280内部结构框图：图1 AD9280的内部结构框图，展示了内部的构成AD9280参考设计电路：图2 AD9280典型应用电路2、AD7541AD7541器件是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器，主要介绍了AD7541特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

AD7541介绍：AD7541A是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器。

该器件采用先进的低噪声薄膜CMOS技术制造，并提供标准18引脚DIP和20引脚表贴两种封装。

AD7541A与业界标准器件AD7541在功能和引脚上均相兼容，并且规格和性能都有所改进。

此外，器件设计得到改进，可确保不会发生闩锁，因此无需输出保护肖特基二极管。

AD7541特点：AD7541的改进版本完整的四象限乘法12位线性度（端点）所有器件均保证单调性TTL/CMOS 兼容型低成本无需保护肖特基二极管低逻辑输入泄漏AD7541内部结构框图：图3 AD7541的内部结构框图，展示了内部的构成AD7541参考设计电路：图4 AD7541典型应用电路3、AD7694AD7694器件是一款3通道、低噪声、低功耗、24位Σ-Δ型ADC，内置片内仪表放大器，主要介绍了AD7694特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

《数模转换模块》目录1.AD含义2.ADC内部结构3.ADC工作原理4.AD实例应用5.总结分析一、AD含义数模转换，就是把模拟信号转换成数字信号。

转换目标：将时间连续，幅值连续的模拟信号转换成时间离散，幅值离散的数字信号。

A/D转换的步骤：采样、保持、量化、编码。

将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间离散的模拟量成为采样，其中采样频率为fs，fs>=2fmax，fmax是输入模拟信号X(t)的最高频率分量的频率，通常fs=(2.5~4)fmax；A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间，这个过程称为保持；将采样-保持电路的输出电压归化为量化单位△（数字量最小单位所对应的最小量的值）的整数倍的过程称为量化；用二进制代码来表示各个量化电平的过程称为编码。

二、ADC内部结构在LF2407的内部含有10位的A/D转换器（ADC），主要有以下特征：1、带内置采样/保持的10位16通道模数转换器；2、自动排序的能力每次可执行最多16个通道的自动转换，每次转换的通道可由程序控制；3、可单独访问的16个结果寄存器用来存储转换结果（RESULT0-RESULT15）;4、多个触发源可以启动A/D转换等等。

在使用A/D转换器时需考虑以下几个问题：1.采样精度2.采样速率3.滤波4.物理量回归。

ADC模块中有两种工作方式：一是两个独立的最多可选择8个模拟转换通道的排序器（SEQ1和SEQ2）可以独立工作在双排序器模式；另一种是级联排序器模式，为最多可选择16个模拟转换通道的排序器模式。

其区别：双排序工作时，SEQ1的结果寄存器为RESULT0-RESULT7，SEQ2的结果寄存器为RESULT8-RESULT15，级联排序时，SEQ的结果寄存器为RESULT0-RESULT15。

双排序启动方式时，SEQ1为软件、外部引脚、EVA事件源，SEQ2为软件、EVB事件源，级联启动方式时，SEQ为软件、外部引脚、EVA事件源、EVB事件源。

DSP工作原理DSP（数字信号处理器）是一种专门用于处理数字信号的微处理器。

它通过对数字信号进行采样、量化、变换、滤波等一系列算法操作，实现信号的处理和分析。

DSP广泛应用于通信、音频、图像、雷达、医学等领域，成为现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。

一、DSP的基本原理DSP的工作原理主要包括信号采集、数字化、算法处理和数字信号重构四个步骤。

1. 信号采集：DSP通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。

模拟信号经过采样后，按照一定的频率进行离散化处理，得到一系列离散的采样点。

2. 数字化：采样得到的离散信号经过量化处理，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

量化过程中，信号的幅度将被划分为有限个离散级别，每个级别用一个数字表示。

3. 算法处理：DSP通过内部的算法单元对数字信号进行处理。

常见的算法包括滤波、变换、编码、解码、调制、解调等。

这些算法通过对数字信号进行运算，改变信号的频谱、幅度、相位等特性，实现信号的增强、修复、压缩等功能。

4. 数字信号重构：处理后的数字信号通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号。

数模转换器将离散的数字信号转换为连续的模拟信号，使得处理后的信号能够在模拟电路中进行进一步的处理或输出。

二、DSP的特点和优势1. 高性能：DSP采用专门的硬件结构和算法，具有高速运算和高精度的特点。

相比于通用微处理器，DSP在数字信号处理方面具有更强的计算能力和处理速度。

2. 灵活性：DSP具有可编程性，可以根据不同的应用需求进行算法的编程和修改。

这使得DSP在不同领域的应用中具有较高的适应性和灵活性。

3. 低功耗：DSP采用专门的架构和优化的算法，能够在处理大量数据的同时保持较低的功耗。

这使得DSP在移动设备、嵌入式系统等对功耗要求较高的场景中具有优势。

4. 实时性：DSP具有快速的响应和处理能力，能够在实时场景下进行高效的信号处理。

这使得DSP在通信、音频、视频等需要实时处理的领域中得到广泛应用。

通用DSP开发系统部分: 开发系统部分: 通用 开发系统部分 USB2.0接口开发系统,支持 接口开发系统, 接口开发系统 支持C2000/VC33/C5000/C6000 的开发应用. 的开发应用. 支持 支持CCS. . 通用开发系统和DSP控制板分离,有利于将来DSP的升级. 同时,也可以脱离实验箱单独从事科研开发使用. DSP主处理板部分: 主处理板部分: 主处理板部分 支持 支持:ICETEK-F2812-A板,ICETEK-VC5509-A板, ICETEK-VC5416-A 板,ICETEK-VC33-AR板,ICETEKC6713-A板,ICETEK-LF2407-A板等.
M c B S P
开环 直流电机
VC5509实验箱控制板:直流电机二 实验箱控制板: 实验箱控制板
CE3 地址 EAB[15:14] AB[13] 译码 AB[3:0] AWE ARD ARD RD CS 扩展总线 CE3 数据锁存 DB[7:0] M INT[2:1] c B 1KHz 位计数器 速度反馈 S PO0 计数脉冲 8位计数器 LED PO1 P 电机控制信号
JTAG仿真 插口头
P3扩展插座
P2扩展插座 音频插座 J8立体声输出 J7耳机输出 J6立体声输入 J5麦克风输入 D1-D4用户可 控指示灯
将DIP开关的状态 存储在指示灯状 态上
+5V电源 插座
复位按钮
标准USB插 座
U5:六路拨动 开关输入
P4扩展插 座
U4:四路用户可 控状态开关
P1扩展 插座
CE3 EAB[15:14] AB[13] AB[3:0] AWE ARD ARD 扩展总线 CE3 DB[7:0] INT[2:1] SPEAKER MOTOR MOTODIR LED 地址 译码 E RS CS1 CS2 R/W 液晶模块 DATA[7:0]

基于ＤＳＰ的ＦＴＵ的研究作者：苏和来源：《中国新技术新产品》2008年第18期摘要：本文提出了以TI公司TMS320LF2407 DSP为核心处理器的馈线自动化远方智能终端(FTU)的设计方案，并根据FTU的硬件原理框图，设计了DSP基本外围电路，编写了FTU 硬件电路的软件实现程序，实现了所设计的FTU的故障定位、故障隔离和供电恢复重要功能。

关键词：FTU；馈线自动化；数字信号处理；故障定位1. 引言馈线自动化的主要作用是在正常情况下监视馈线负荷并优化运行方式，当故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电 [1][2]。

馈线自动化中的关键设备是馈线远方终端FTU(Feeder Terminal Unit)。

FTU是整个馈线自动化系统的基础控制单元，起到联接开关及数据采集与主控制系统的桥梁作用，是对配电负荷开关或环网开关柜进行监控的自动化设备。

在FTU的研究设计方面，以往主要以单片机为主控芯片，随着DSP技术的日趋成熟，将先进的数字信号处理技术应用到配电网自动化系统的FTU设计中来，充分发挥其快速强大的运算和处理能力以及并行运行的能力，以满足配电自动化系统对监控的实时性要求，因此研究基于DSP技术的FTU对于提高我国配电自动化水平具有深远的意义[3][4]。

2 基于DSP的FTU硬件电路设计FTU作为馈线自动化系统中的核心设备，它的功能设计的好坏直接影响到整个配电自动化系统的性能。

FTU除了具备应有的数据采集、通信、三遥（遥测、遥控、）等主要功能外，还必须具备保护功能，保护应该具有单独的通信接口，完成相邻开关保护之间的点对点通信[5]。

基于 TMS320LF2407 DSP芯片设计的FTU的硬件原理结构如图1所示。

2.1 模拟量采集与转换功能配网自动化系统的馈线远方终端进行监控的工作流程是：先通过串行通信口从上位机下载监控程序到 DSP芯片，再由 DSP发出数据采样命令，这时模拟输入信号经过滤波、采样保持、多路转换及模数转换(A／D)以后，转换成数字信号传输给DSP芯片进行运算处理，以完成各种监控功能。

高位高速AD、DA模数转换器（A/D）l 8位分辨率l TLV0831 8 位 49kSPS ADC 串行输出，差动输入，可配置为 SE 输入，单通道l TLC5510 8 位 20MSPS ADC，单通道、内部 S、低功耗l TLC549 8 位、40kSPS ADC，串行输出、低功耗、与 TLC540/545/1540 兼容、单通道l TLC545 8 位、76kSPS ADC，串行输出、片上 20 通道模拟 Mux，19 通道l TLC0831 8 位，31kSPS ADC 串行输出，微处理器外设/独立运算，单通道l TLC0820 8 位，392kSPS ADC 并行输出，微处理器外设，片上跟踪与保持，单通道l ADS931 8 位 30MSPS ADC，具有单端/差动输入和外部基准以及低功耗、电源关闭功能l ADS930 8 位 30MSPS ADC，单端/差动输入具有内部基准以及低功耗、电源关闭功能l ADS830 8 位 60MSPS ADC，具有单端/差动输入、内部基准和可编程输入范围l 10位分辨率l TLV1572 10 位 MSPS ADC 单通道 DSP/(Q)SPI IF S 极低功耗自动断电功能l TLV1571 1 通道 10 位 ADC，具有 8 通道输出、DSP/SPI、硬件可配置、低功耗l TLV1549 10 位 38kSPS ADC 串行输出、固有采样功能、终端与 TLC154、 TLC1549x 兼容l TLV1548 10 位 85kSPS ADC 系列输出，可编程供电/断电/转换速率，TMS320 DSP/SPI/QPSI Compat.，8 通道l TLV1544 10 位 85kSPS ADC 串行输出，可编程供电/断电/转换速率，TMS320 DSP/SPI/QPSI 兼容，4 通道l TLV1543 10 位 200 kSPS ADC 串行输出，内置自检测模式，内部 S，引脚兼容。

= X1(k) + WNkX2(k)
r，k = 0，1，2， … ， N − 1
2
式中，x1(k)和 x2(k)分别为 x1(r)和 x2(r)的 N/2 的 DFT
式中，x1(k)和 x2(k)分别为 x1(r)和 x2(r)的 N/2 的 DFT。
由于对称性，WNk+N/2=-WNk。因此，N 点 DFT 可分为两部分：
对称性： WNk+N/2=-WNk 周期性：WNn(N-k)=WNk(N-n)=WN-nk 利用这些特性，既可以使 DFT 中有些项合并，减少了乘法积项，又可以将 长序列的 DFT 分解成几个短序列的 DFT。FFT 就是利用了旋转因子的对称性和 周期性来减少运算量的。 FFT 的算法是将长序列的 DFT 分解成短序列的 DFT。例如：N 为偶数时， 先将 N 点的 DFT 分解为两个 N/2 点的 DFT，使复数乘法减少一半：再将每个 N/2 点的 DFT 分解成 N/4 点的 DFT，使复数乘又减少一半，继续进行分解可 以大大减少计算量。最小变换的点数称为基数，对于基数为 2 的 FFT 算法，它 的最小变换是 2 点 DFT。 一般而言，FFT 算法分为按时间抽取的 FFT（DIT ＦＦＴ）和按频率抽取 的ＦＦＴ（DIF FFT）两大类。ＤIF FFT 算法是在时域内将每一级输入序列依 次按奇／偶分成２个短序列进行计算。而 DIF FFT 算法是在频域内将每一级输 入序列依次奇／偶分成２个短序列进行计算。两者的区别是旋转因子出现的位置 不同，得算法是一样的。在 DIF FFT 算法中，旋转因子WNk出现在输入端，而在 DIF FFT 算法中它出现在输入端。 假定序列 x(n)的点数 N 是 2 的幂，按照 DIF FFT 算法可将其分为偶序列和

利用dsp进行AD和DA的转换___实验报告开课实验室：2012 年 4 月日学院物电学院年级、专业、班09光信2班姓名）成绩课程名称Dsp实验实验项目名称利用dsp进行AD和DA的转换指导老师签名一、实验目的1．通过实验熟悉VC5509A的定时器。

2．掌握VC5509A片内AD的控制方法。

3．掌握数模转换程序设计方法。

二、实验原理1．TMS320VC5509A模数转换模块特性：-带内置采样和保持的10 位模数转换模块ADC，最小转换时间为500ns,最大采样率为21.5kHz。

-2 个模拟输入通道（AIN0—AIN1）。

-采样和保持获取时间窗口有单独的预定标控制。

2．模数转换工作过程：-模数转换模块接到启动转换信号后，开始转换第一个通道的数据。

-经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存。

-转换结束，设置标志。

-等待下一个启动信号。

3．模数转换的程序控制：模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。

一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在CPU 忙于其他工作时可以少占用处理时间。

设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。

由于TMS320VC5509A DSP芯片内的A/D转换精度是10 位的，转换结果的低10 位为所需数值，所以在保留时应注意将结果的高 6 位去除，取出低10 位有效数字。

1．数模转换操作：利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。

在ICETEK-VC5509-A 板上，使用的是DAC7617 数模芯片，它可以实现同时转换四路模拟信号输出，并有12 位精度，转换时间10μs。

其控制方式较为简单：首先将需要转换的数值通过数据总线传送到DAC7617 上相应寄存器，再发送转换信号，经过一个时间延迟，转换后的模拟量就从DAC7617 输出引脚输出。

2．DAC7617 与TMS320VC5509A的连接：由于TMS320VC5509A DSP 没有数模转换输出设备，采用外扩数模转换芯片的方法。

DSP工作原理DSP（数字信号处理）是一种通过数字计算来处理信号的技术。

它广泛应用于音频、视频、通信和图像处理等领域。

本文将详细介绍DSP的工作原理。

一、DSP的基本概念数字信号处理（DSP）是一种利用数字计算技术来处理信号的方法。

它将连续时间的信号转换为离散时间的信号，并通过算法对信号进行处理。

DSP的核心是数字滤波器，它可以对信号进行滤波、增强、降噪等处理。

二、DSP的工作原理1. 信号采样DSP首先需要对输入信号进行采样，将连续时间的信号转换为离散时间的信号。

采样率决定了信号的频率范围，通常采样率要满足奈奎斯特采样定理，即采样率要大于信号最高频率的两倍。

2. 数字化采样后的信号是模拟信号，需要经过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号。

ADC将模拟信号的幅值转换为对应的数字值，通常使用二进制表示。

3. 数字滤波数字滤波是DSP的核心部分，它可以对信号进行滤波、增强、降噪等处理。

数字滤波器通常由差分方程或频域变换函数表示。

常见的数字滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

4. 数字信号处理算法DSP使用各种算法对信号进行处理。

常见的算法包括傅里叶变换、快速傅里叶变换、卷积等。

这些算法可以对信号进行频域分析、时域分析、滤波等操作。

5. 数字信号重构经过数字滤波和处理算法后，DSP需要将数字信号转换为模拟信号输出。

这一过程通过数模转换器（DAC）完成，DAC将数字信号转换为模拟信号，并恢复信号的幅值。

三、DSP的应用领域1. 音频处理DSP广泛应用于音频处理领域，如音频合成、音频增强、音频降噪等。

通过数字滤波和处理算法，可以实现音频信号的去噪、均衡、混响等效果。

2. 视频处理在视频处理中，DSP可以用于视频编码、解码、图像增强、运动检测等。

通过数字滤波和处理算法，可以提高视频的清晰度、降低噪声、改善图像质量。

3. 通信系统DSP在通信系统中有着广泛的应用，如调制解调、信号解调、信道编码解码等。

DSP工作原理1. 简介数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是一种处理数字信号的技术，它涉及数字信号的获取、处理和分析。

DSP广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学成像等领域。

本文将详细介绍DSP的工作原理。

2. 数字信号处理流程DSP的工作原理可以分为以下几个步骤：2.1 信号采集DSP系统首先需要采集摹拟信号，并将其转换为数字信号。

这一步骤通常通过模数转换器（ADC）完成。

ADC将摹拟信号按照一定的采样频率进行采样，然后将采样后的信号转换为数字信号，以便后续的数字信号处理。

2.2 数字信号处理采集到的数字信号将被送入DSP芯片或者处理器进行数字信号处理。

DSP芯片通常包含一个或者多个数字信号处理器核心，用于执行各种算法和运算。

这些算法和运算可以包括滤波、变换、编码、解码、调制、解调等。

2.3 算法实现DSP芯片中的数字信号处理器核心将执行特定的算法来处理数字信号。

这些算法可以是基于时域的算法，如滤波器、卷积等；也可以是基于频域的算法，如傅里叶变换、小波变换等。

通过这些算法，DSP可以实现对信号的增强、去噪、压缩等处理。

2.4 结果输出处理后的数字信号可以通过数字信号处理器核心的输出端口送往其他设备或者系统。

输出可以是数字信号，也可以通过数模转换器（DAC）转换为摹拟信号，以供其他设备使用。

3. DSP的优势相比于传统的摹拟信号处理，DSP具有以下优势：3.1 灵便性DSP可以通过更改算法和参数来实现不同的信号处理功能，从而具有更高的灵便性。

这使得DSP在各种应用中具有广泛的适应性。

3.2 可编程性DSP芯片具有可编程性，可以根据具体需求进行编程和配置。

这使得DSP能够适应不同的信号处理算法和应用场景。

3.3 高性能DSP芯片通常采用并行处理架构，能够同时处理多个数据流。

这使得DSP具有较高的处理速度和运算能力，能够满足实时信号处理的需求。

3.4 低功耗相比于通用处理器，DSP芯片通常具有较低的功耗。

DSP实验 AD与DA转换§5.7 [实验5.7] 高精度音频A/D与D/A转换实验一、实验目的1.悉DSP中多功能缓冲串口（McBSP）；2.熟悉数字D/A，A/D芯片的功能和结构；3.掌握MCBSP及AIC23的设置和使用方法；4.了解AIC23与MCBSP的硬件结构与连接方式。

二、实验设备1.一台装有CCS软件的计算机；2.DSP实验箱；3.DSP硬件仿真器；三、实验原理为了方便实验，我们首先介绍一下AIC23与MCBSP的原理与使用方法。

1．AIC23基本性能AIC23是德州仪器公司（TI）生产的高性能音频A/D、D/A放大电路。

外围接口工作电压为3.3V，内核工作电压是1.5V，在48kHz采样率条件下，A/D变换信噪比可达100dB，其控制口可由硬件设置为同步置口（SP2）模式或两线制（2-wire），音频数据接口可采用I2S格式、DSP格式、USB格式及最高位或最低位数据调整格式。

音频数据字长可设置为16、24、20、32位，输出可直接驱动耳机，在32Ω条件下输出可达30mW。

内置前置放大器及偏置电路可直接连接麦克风。

该芯片功耗很低，在休眠(power-down)状态下，功耗小于15uW。

2．AIC23内部结构及功能简介AIC23的内部结构框图如下（1）AIC23有两个数字接口，其一是由CS、SDIN、SCLK和MODE构成的数字控制接口，通过它将芯片的控制字写入AIC23，从而控制AIC23功能；另一组是由LRCIN、DIN、LROUT、DOUT和BLCK组成的数字音频接口，AIC23的数字音频信号从这个接口接收或发出。

（2）在模拟信号接口方面，AIC23有四组，一是由RLINEIN和LLINEIN组成的线路输入接口，其内部带可控增益放大器及静音电路，其最大输入模拟信号为1VRMS；第二组是由MICIN构成的MIC接口，内部包含1个5倍固定增益放大器及0~20dB可变增益放大器，该信号与线路输入信号（LINEIN）通过内部模拟开关选择送往A/D变换电路；第三组是由RHPOUT和LHPOUT组成的耳机驱动电路，在电源电压3.3V、负载32Ω的条件下输出功率为30mW，音量从+6dB~-73dB可控，其输入信号来自内部的D/A变换电路同时混合MIC信号，也可放大线路输入信号（即Bypass功能）；第四组是模拟接口ROUT和LOUT，其信号来源于AIC23内部D/A变换电路，标称输出信号为1V有效值（1Vrms）。

数字信号处理器数字信号处理器（DSP）是一种专门的微处理器芯片，其架构的业务需要优化的数字信号处理。

DSP在MOS集成电路芯片上制造。

它们广泛用于音频信号处理，电信，数字图像处理，雷达，声纳和语音识别系统以及常见的消费类电子设备中，例如手机，磁盘驱动器和高清电视（HDTV）产品。

DSP的目标通常是测量，过滤或压缩连续的真实世界模拟信号。

大多数通用微处理器也可以成功执行数字信号处理算法，但是可能无法实时实时地进行这种处理。

而且，专用DSP通常具有更好的电源效率，因此，由于功耗限制，它们更适合于便携式设备（如移动电话）。

DSP通常使用特殊的存储器体系结构，这些体系结构能够同时获取多个数据或指令。

DSP通常还采用离散余弦变换来实现数据压缩技术。

（DCT）特别是DSP中广泛使用的压缩技术。

1 概述数字信号处理算法通常需要对一系列数据样本快速且重复地执行大量数学运算。

信号（可能来自音频或视频传感器）不断地从模拟转换为数字，进行数字处理，然后再转换回模拟形式。

许多DSP应用都有对延迟的限制；也就是说，要使系统正常工作，DSP操作必须在某个固定时间内完成，并且延迟（或批处理）处理是不可行的。

大多数通用微处理器和操作系统可以成功执行DSP算法，但由于功率效率方面的限制，因此不适合在便携式设备（如移动电话和PDA）中使用。

[5]然而，专用DSP将倾向于提供一种成本更低的解决方案，具有更好的性能，更低的等待时间，并且不需要专用的冷却或大型电池。

这种性能的提高导致在商业通信卫星中引入了数字信号处理，其中需要数百甚至数千个模拟滤波器，开关，变频器等来接收和处理上行链路信号，并为下行链路做好准备，并且可以替换为专用DSP会对卫星的重量，功耗，构造的复杂性/成本，操作的可靠性和灵活性产生重大好处。

例如，运营商SES于2018年发射的SES-12和SES-14卫星都是由空客防务和太空公司制造的，使用DSP的容量为25％。

DSP的体系结构专门针对数字信号处理进行了优化。

什么是DSP、AD、DA？它们的作用是什么技术
1.DSP:数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）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。

2.A/D转换器称为模数转换器，可以将模拟信号转换成数字信号的电路。

A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。

在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC。

一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，作用是把数字量转变成模拟的器件。

3.D/A转换器又称数模转换器，简称DAC。

一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，作用是把数字量转变成模拟的器件。

D/A转换器（又称数模转换器，简称DAC），一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，作用是把数字量转变成模拟的器件。

A/D转换器（又称模数转换器，或简称ADC），是指将模拟信号转换成数字信号的电路。

A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。

A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。

在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

PreliminaryTMS320x280x DSP 模数转换器(ADC)参考指南文献编号:ZHCU0042004年11月–修订2005年6月Preliminary内容目 (3)序 (7)1模数转换器(ADC) (11)1.1 (12)1.2 (14)1.2.1顺序采样模式 (15)1.2.2同步采样模式 (15)1.3不间断自动定序模式 (20)1.3.1序列发生器启动/停止模式（具有多个时序触发器的序列发生器启动/停止操作） (22)1.3.2同步采样模式 (24)1.3.3输入触发器说明 (24)1.3.4定序转换期间的中断操作 (25)1.4ADC时钟预分频器 (26)1.4.1ADC模块时钟和采样频率 (27)1.5低功率模式 (27)1.6 (28)1.7序列发生器覆盖功能 (28)1.8内部/外部参考电压选择 (28)1.9 (30)2ADC寄存器 (33)2.1ADC控制寄存器 (34)2.2最大转换信道数寄存器(ADCMAXCONV) (37)2.3自动定序状态寄存器(ADCASEQSR) (39)2.4ADC状态和标志寄存器(ADCST) (39)2.5ADC参考选择寄存器(ADCREFSEL) (40)2.6ADC偏移微调寄存器(ADCOFFTRIM) (41)2.7ADC输入信道选择定序控制寄存器 (41)2.8ADC转换结果缓冲寄存器(ADCRESULTn) (42)A修订历史记录 (45)Preliminary附图目录1-1ADC模块的结构图 (13)1-2顺序采样模式(SMODE=0) (15)1-3同步采样模式(SMODE=1) (15)1-4级联模式下自动定序的ADC结构图 (16)1-5带双序列发生器的自动定序的ADC结构图 (17)1-6不间断自动定序模式的流程图 (22)1-7ePWM触发器启动序列发生器的示例 (23)1-8定序转换期间的中断操作 (26)1-9ADC内核时钟和采样保持(S/H)时钟 (27)1-10到ADC的时钟链 (27)1-11外部参考的外部偏置 (29)1-12 (30)1-13采样0-V参考电压的理想代码分布 (31)2-1ADC控制寄存器1(ADCTRL1)（地址偏移00h） (34)2-2ADC控制寄存器2(ADCTRL2)（地址偏移01h） (35)2-3ADC控制寄存器3(ADCTRL3)（地址偏移18h） (37)2-4最大转换信道数寄存器(ADCMAXCONV)（偏移地址02h） (38)2-5自动定序状态寄存器(ADCASEQSR)（地址偏移07h） (39)2-6ADC状态和标志寄存器(ADCST)（地址偏移19h） (40)2-7ADC参考选择寄存器(ADCREFSEL)（地址偏移1Ch） (40)2-8ADC偏移微调寄存器(ADCOFFTRIM)（地址偏移1Dh） (41)2-9ADC输入信道选择定序控制寄存器(ADCCHSELSEQ1)（地址偏移03h） (41)2-10ADC输入信道选择定序控制寄存器(ADCCHSELSEQ2)（地址偏移04h） (41)2-11ADC输入信道选择定序控制寄存器(ADCCHSELSEQ3)（地址偏移05h） (41)2-12ADC输入信道选择定序控制寄存器(ADCCHSELSEQ4)（地址偏移06h） (42)2-13ADC转换结果缓冲寄存器(ADCRESULTn)-（地址0x7108-0x7117） (42)2-14ADC转换结果缓冲寄存器(ADCRESULTn)-（地址0x0B00-0x0B0F） (42)Preliminary附表目录1-1ADC寄存器 (13)1-2单一工作模式和级联工作模式比较 (18)1-3ADCCHSELSEQn寄存器的值（MAX_CONV1设置为6） (21)1-4ADCCHSELSEQn的值（MAX_CONV1设置为2） (23)1-5 (24)1-6输入触发器 (24)1-7到ADC的时钟链 (27)1-8 (27)2-1ADC控制寄存器1(ADCTRL1)字段说明 (34)2-2ADC控制寄存器2(ADCTRL2)字段说明 (35)2-3ADC控制寄存器3(ADCTRL3)字段说明 (37)2-4最大转换信道数寄存器(ADCMAXCONV)字段说明 (38)2-5各种转换数的MAX_CONV1的位选择 (38)2-6自动定序状态寄存器(ADCASEQSR)字段说明 (39)2-7活动序列发生器的状态 (39)2-8ADC状态和标志寄存器(ADCST)字段说明 (40)2-9ADC参考选择寄存器(ADCREFSEL)字段说明 (41)2-10ADC偏移微调寄存器(ADCOFFTRIM)字段说明 (41)2-11CONVnn位值和所选的ADC输入信道 (42)PreliminaryPreliminary序言ZHCU004–2004年11月–修订2005年6月请先阅读关于本手册本文档描述了TMS320x280x数字信号处理器(DSP)上可用的模数转换器(ADC)的功能和操作。

dsp工作原理
数字信号处理（DSP）的工作原理是将连续的模拟信号转换为
数字形式，然后对其进行数字化处理。

具体工作原理如下：
1. 采样：首先，使用模数转换器（ADC）对模拟信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

采样频率决定了数字信号中的样本数，常用的采样频率包括44.1 kHz（用于音频处理）和48 kHz（用于多媒体处理）。

2. 量化：在采样后，使用量化器将采样值映射为有限数量的离散值。

量化将连续的信号幅度映射到离散的级别上，这个过程会引入量化误差。

3. 编码：对经过量化的信号进行编码，将其表示为二进制数据，方便数字信号的存储和传输。

通常使用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）和压缩编码（如MP3）。

4. 数字信号处理：对已经转换为数字形式的信号进行各种数字信号处理算法，如滤波、信号增强、频谱分析等。

这些算法可以通过数学运算和算法实现。

5. 解码：在数字信号处理的最后阶段，使用解调器对数字信号进行解码，将其转换回模拟信号。

解码器将数字信号恢复成原始的模拟信号，并去除信号中的噪声和失真。

通过以上步骤，DSP实现了对模拟信号的数字化处理，广泛
应用于音频信号处理、图像处理、通信系统、雷达、生物医学信号处理等领域。