北邮信号与信息处理DSP实验二.doc

信号与信息综合处理实 验 报 告学院： 班级： 姓名： 学号：实验二 FFT实现1. 实验目的进一步熟悉CCS v5的开发环境，掌握调试的要素，并理解FFT的过程。2. 实验原理2.1 FFT变换（1） FFT算法：Xk=n=0N2-1x1(n)WN2kn+WNkn=0N2-1x2nWN2kn，（k=0,1,N-1），（2） 蝶形运算图：（3） 实现函数：DSP_fft(w, N, x, y)。2.2 IFFT变换（1） 算法实现：xn*n=1NDFTX*k，（n=0,1,N-1）（2） 实现流程：2.3 SDRAM（1） EMIFA_Config：在csl_emifa.h中声明了一个结构体EMIFA_Config，用来配置EMIFA。结构体中声明的12个32位无符号整形变量为EMIFA总线的12个接口寄存器；（2） 指定SDRAM数据空间：#pragma DATA_SECTION(sdram_data,.off_ram)；unsigned int sdram_data0x10000；上述代码含义为定义一个全局变量sdram_data0x10000，将它指定到自定义的数据空间段off_ram中，其中函数具体用法为 #pragma DATA_SECTION(函数名或全局变量名,用户自定义在数据空间的段名；（3） CMD文件：DSP系统中存在大量的存储器，CMD文件描述物理存储器的管理、分配和使用情况，用于DSP 代码的定位。3. 程序功能233.1 FFT变换通过给定的旋转因子，利用DSP_fft (w, N, x, y ) 函数，对给定64点序列进行FFT变换，其中N为变换点数，具体说明如下：（1） w64为64点FFT的旋转因子，由tw_fft16x16.exe生成；（2） x128内存放原序列，即输入时域信号的实部虚部按顺序排列；（3） y128内存放FFT变换后的序列，实部虚部按顺序排列；（4） m64内存放FFT变换后64点模值的平方。3.2 IFFT变换利用FFT变换的相关性质，对FFT变换后的序列进行IFFT反变换，并将IFFT后结果存入x2128序列中。3.3 SDRAM内数据读写实现指定序列的读写功能，具体说明如下：（1） x128，y128写入SDRAM，以备后续使用；（2） 从SDRAM内读取x128，与x2128进行比较；（3） 通过DIP按键控制LED灯实现不同灯型的变化。3.4 变换前后数据验证比对x128和x2128序列内各数据，若满足误差在允许范围内，则说明原序列与经历FFT和IFFT后得到的序列一致，点亮LED02，证明此次实验的正确性。4. 程序基本信息44.1 程序模块（1） FFT模块：功能：对给定序列进行64点FFT变换，并将原序列及变换后序列写入SDRAM中；输入接口：无；输出接口：SDRAM，将原序列及变换后序列内各数据写入SDRAM中，以备后续使用。（2） IFFT模块：功能：通过FFT变换相关性质，对变换后的序列进行IFFT反变换；输入接口：无；输出接口：无。（3） SDRAM模块：功能：通过从SDRAM内读出原序列，并与IFFT变换后的是序列进行逐个比较，若误差在一定范围内，则点亮三个LED灯以示正确，否则只有一个LED灯亮；输入接口：SDRAM，读出原始序列，以供后续比较使用；输出接口：LED灯，判断IFFT后结果是否与原序列一致，如果误差在允许范围内，则LED02被点亮，否则LED0被点亮。4.2 代码1 #include dsp_fft.h2 /#include dsp_fft16x32.h3 #include math.h4 #define N 6456 /64点FFT的旋转因子，由tw_fft16x16.exe生成7 const short w2 * N =8 9 0x0000, 0x7FFF, 0x0C8B, 0x7F61, 0x0000, 0x7FFF, 0x18F8, 0x7D89,10 0x0000, 0x7FFF, 0x2527, 0x7A7C, 0x18F8, 0x7D89, 0x2527, 0x7A7C,11 0x30FB, 0x7641, 0x471C, 0x6A6D, 0x471C, 0x6A6D, 0x62F1, 0x5133,12 0x30FB, 0x7641, 0x3C56, 0x70E2, 0x5A82, 0x5A82, 0x6A6D, 0x471C,13 0x7641, 0x30FB, 0x7F61, 0x0C8B, 0x471C, 0x6A6D, 0x5133, 0x62F1,14 0x7641, 0x30FB, 0x7D89, 0x18F8, 0x7D89, -0x18F8, 0x70E2, -0x3C56,15 0x5A82, 0x5A82, 0x62F1, 0x5133, 0x7FFF, 0x0000, 0x7D89, -0x18F8,16 0x5A82, -0x5A82, 0x3C56, -0x70E2, 0x6A6D, 0x471C, 0x70E2, 0x3C56,17 0x7641, -0x30FB, 0x6A6D, -0x471C, 0x18F8, -0x7D89, -0x0C8B, -0x7F61,18 0x7641, 0x30FB, 0x7A7C, 0x2527, 0x5A82, -0x5A82, 0x471C, -0x6A6D,19 -0x30FB, -0x7641, -0x5133, -0x62F1, 0x7D89, 0x18F8, 0x7F61, 0x0C8B,20 0x30FB, -0x7641, 0x18F8, -0x7D89, -0x6A6D, -0x471C, -0x7A7C, -0x2527,21 0x0000, 0x7FFF, 0x30FB, 0x7641, 0x0000, 0x7FFF, 0x5A82, 0x5A82,22 0x0000, 0x7FFF, 0x7641, 0x30FB, 0x5A82, 0x5A82, 0x7641, 0x30FB,23 0x7FFF, 0x0000, 0x5A82, -0x5A82, 0x5A82, -0x5A82, -0x30FB, -0x7641,24 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x7FFF, 0x0000, 0x7FFF, 0x0000, 0x7FFF2526 ;2728 /输入时域信号，i=0:63, x=1000*cos(i*pi/32)+1000*cos(i*pi/16)29 /实部虚部顺序排列30 short x2*N =31 32 2000, 0, 1975, 0, 1904, 0, 1788, 0, 1631, 0, 1437, 0, 1214, 0, 968, 0, 707, 0, 439, 0, 173, 0,33 -84, 0, -324, 0, -541, 0, -729, 0, -883, 0, -1000, 0, -1079,0,-1119,0,-1122,0,-1090,0,-1027,0,34 -938, 0, -829, 0, -707, 0, -578, 0, -449, 0, -326, 0, -217, 0,-125, 0, -57, 0, -14, 0, 0, 0,35 -14, 0, -57, 0, -125, 0, -217, 0, -326, 0, -449, 0, -578, 0, -707, 0, -829, 0, -938, 0, -1027, 0,36 -1090, 0, -1122, 0, -1119, 0, -1079, 0, -1000, 0, -883, 0, -729, 0, -541, 0, -324, 0, -84, 0,37 173, 0, 439, 0, 707, 0, 968, 0, 1214, 0, 1437, 0, 1631, 0, 1788, 0, 1904, 0, 1976, 038 ;3940 short x12*N = 0;41 short x22*N = 0;4243 /存储FFT之后的结果44 short y2*N =45 46 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,47 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,48 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,49 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 050 ;5152 #include 53 #include 54 #include 55 #include 56 #include 57 #include dsk6416.h58 #include dsk6416_led.h5960 static EMIFA_Config MyEmifaConfig =61 62 EMIFA_GBLCTL_RMK63 (64 EMIFA_GBLCTL_EK2RATE_FULLCLK,/1 X EMIF input clock65 EMIFA_GBLCTL_EK2HZ_CLK,/eclkout2 continue output during hold66 EMIFA_GBLCTL_EK2EN_ENABLE,/eclkout2 enable output67 EMIFA_GBLCTL_BRMODE_MRSTATUS,/bus request is memory access or refresh pending/in progress68 EMIFA_GBLCTL_NOHOLD_DISABLE,69 EMIFA_GBLCTL_EK1HZ_CLK,/eclkout1 continue output during hold70 EMIFA_GBLCTL_EK1EN_ENABLE,/eclkout1 enable output71 EMIFA_GBLCTL_CLK4EN_ENABLE,/clkout4 output enable72 EMIFA_GBLCTL_CLK6EN_ENABLE/clkout6 output enable73 ),74 0xffffffd3,/64BIT SDRAM75 /0xffffff33,/32BIT SDRAM76 /0xffffff93,/16bit SDRAM77 /0xffffff83,/8bit SDRAM78 0xffffffe3,79 0x22a28a22,80 0x22a28a22,81 EMIFA_SDCTL_RMK82 (83 EMIFA_SDCTL_SDBSZ_4BANKS,/SDRAM bank size 4 banks84 EMIFA_SDCTL_SDRSZ_11ROW,/row number = 1185 EMIFA_SDCTL_SDCSZ_8COL,/column number = 886 EMIFA_SDCTL_RFEN_ENABLE,/SDRAM refresh enable87 /EMIFA_SDCTL_INIT_NO,/SDRAM 配置完每个CE空间后，不初始化88 EMIFA_SDCTL_INIT_YES,/SDRAM 配置完每个CE空间后，初始化89 EMIFA_SDCTL_TRCD_OF(2),/TRCD = (Trcd / Tcyc) - 190 EMIFA_SDCTL_TRP_OF(2),/TRP = (Trp / Tcyc) - 1,3个91 EMIFA_SDCTL_TRC_OF(8),92 EMIFA_SDCTL_SLFRFR_DISABLE/self refresh mode disable93 ),94 EMIFA_SDTIM_RMK95 (96 EMIFA_SDTIM_XRFR_DEFAULT,/EXT TIMER default97 EMIFA_SDTIM_PERIOD_OF(2083)/refresh period,clockout1 = 10ns98 ),99 EMIFA_SDEXT_RMK100 (101 EMIFA_SDEXT_WR2RD_OF(0),/cycles between write to read command = 1,subtract 1 is 0102 EMIFA_SDEXT_WR2DEAC_OF(1),/cycles between write to precharge = 2103 EMIFA_SDEXT_WR2WR_OF(1),/cycles between write to write = 2104 EMIFA_SDEXT_R2WDQM_OF(1),/cycles between read to bex = 2105 EMIFA_SDEXT_RD2WR_OF(0),/cycles between read to write = 1106 EMIFA_SDEXT_RD2DEAC_OF(1),/107 EMIFA_SDEXT_RD2RD_OF(0),/108 EMIFA_SDEXT_THZP_OF(2),/Troh = 3 cycle109 EMIFA_SDEXT_TWR_OF(1),/Twr = 1 clock +6 ns110 EMIFA_SDEXT_TRRD_OF(0),/Trrd = 12ns111 EMIFA_SDEXT_TRAS_OF(5),/Tras = 42ns112 EMIFA_SDEXT_TCL_OF(1)/cas latency = 3 clock113 ),114 0x00000002,115 0x00000002,116 0x00000002,117 0x00000002118 ;119120 #pragma DATA_SECTION(sdram_data,.off_ram);121 unsigned int sdram_data0x400000;122123 void main()124 125 int i, mN;126 Uint32 good_flag;127 good_flag = 0;128129 DSK6416_init();130 DSK6416_LED_init();131132 /初始化CSL133 CSL_init();134135 /配置EMIFA136 EMIFA_config(&MyEmifaConfig);137138 for(i = 0; i 0x400000; i+)139 140 sdram_datai = 0;141 142143 /FFT 会改变xi的值，故先将其存入SDRAM144 printf(xi:);145 for(i = 0; i 2*N; i+)146 147 sdram_datai = xi;148 printf(%d ,xi);149 150 printf(n);151152 /FFT153 DSP_fft(w, N, x, y);154155 /FFT 结果yi的值，存入SDRAM156 printf(yi:);157 for(i = 0; i 2*N; i+)158 159 sdram_datai + 2*N = yi;160 printf(%d ,yi);161 162 printf(n);163164 /FFT 结果yi的模值平方165 printf(mi:);166 for(i = 0; i N; i+)167 168 mi = y2*i*y2*i + y2*i + 1*y2*i + 1;169 printf(%d ,mi);170 171 printf(n);172173 /IFFT 将yi共轭 除以增益系数N （即FFT点数）174 for(i = 0; i 2*N; i+)175 176177 if(i%2=1) yi = -yi;178 yi = yi/N;179 180181 /IFFT 利用FFT进行IFFT182 DSP_fft(w, N, y, x2);183184 /IFFT FFT会修改yi 重新把yi从SDRAM中读出185 printf(yi from SDRAM:);186 for(i = 0; i 2*N; i+)187 188 yi = sdram_datai + 2*N;189 printf(%d ,yi);190 191 printf(n);192193 /IFFT 将FFT的结果共轭即为IFFT结果194 printf(x2i:);195 for(i = 0; i 2*N; i+)196 197 if(i%2=1) x2i = -x2i;198 printf(%d ,x2i);199 200 printf(n);201202 /FFT 将xi的值从SDRAM中读出 赋给x1i203 printf(x1i:);204 for(i = 0; i 2*N; i+)205 206 x1i = sdram_datai;207 printf(%d ,x1i);208 209 printf(n);210211 /将IFFT的结果x2i 与 FFT前的数据x1i 进行比较212 for(i = 0; i 10)215 216 good_flag = 0;217 break;218 219 good_flag = 1;220 221222 if(good_flag = 1)223 224 DSK6416_LED_on(0);225 DSK6416_LED_on(1);226 DSK6416_LED_on(2);227 DSK6416_LED_off(3);228 printf(IFFT RESULT IS OK!n);229 230 else231 232 DSK6416_LED_on(0);233 DSK6416_LED_off(1);234 DSK6416_LED_off(2);235 DSK6416_LED_off(3);236 printf(IFFT RESULT IS FAILED!n);237 2384.3 流程图（1） SDRAM配置流程图（2） SDRAM配置流程图5. 组内分工6. 功能测试239240234566.1 软件平台（1） 查看变量：通过View-Variables可以查看各个变量的值。（2） 图形显示工具：CCSv5中提供了一个高级图形和图像可视化工具。它可通过图形形式显示数组，并且可采用多种格式。查看m序列中的数值，即观测FFT变换后各点模值的平方。（3） Console控制台显示：xi:初始序列，即需要进行FFT变换的64点的实部、虚部按序排列；yi:FFT的结果，即变换后64点的实部、虚部按序排列；mi:FFT变换所得各点模值平方；x2i:IFFT变换结果，即反变换后64点实部、虚部按序排列；x1i:从SDRAM读出的xi原始序列；结论：“IFFT RESULT IS OK!”代表变换前后数据一致，否则显示“IFFT RESULT IS FAILED!”。（4） 代码优化：如果没有进行软件流水，程序运行结束时，clock显示为：17736121，即程序共需要17736121 个时钟周