（信号与信息处理专业论文）ndk01型dsp实验开发系统研制与开发.pdf

. n d k - 0 1实验系统舍弃了通过仿真器的控制方式，直接通过并行接 口同微机连接，使得各学校用最少的价格得到了功能强大的产品; 3 .便于学习:系统是否便于学习是本系统能否被广泛应用的关 键之一，为此研制了全中文、专门面向 n d k - 0 1开发系统的实时调 试环境 ，它可对 v c 5 4 1 0 的内部资源进行全方位的监控 ，可把所要 调 试 的程 序载入 数字信 号处理板 ，完成单步运 行 、全速运 行、设置 断点运行等调试，并可随时暂停程序的运行，查看寄存器、内存等 的内容以检验程序是否正常运行，并可把内存的数据转化为图象进 行直观观察; 4 丰富的实验内容:为满足各方面的需要编制了针对各层次的 不同实验;其中既有针对初学者的 d s p基本指令实验、采样定理及 实验;又有针对有一定数字信号处理理论基础的 f i r滤波器设计及 实验、i i r滤波器设计与实验、f f t变换实验、自相关实验和低频 频谱分析实验;还有为研究人员提供的 d c t变换实验、wv d实验 和自适应滤波器的实现等实验;此外还有面向应用的 a 律压缩实 验、数字录音实验等多种实验; 5 .我们为系统编写了全面的中文资料，在此基础上以 n d k - 0 1 系统为平台，进行进一步的扩展与开发。 通过我们的努力，己经完全达到了以上的要求，目前国内还没 有同类产品出现，该系统有一定的独创性和先进性，相信会对我国 d s p技术的推广作出贡献。 在 n d k - 0 1 型 d s p实验开发系统的研制过程中，张泽老师在选 题、研制过程中给予了全面的指导和认真、细致的帮助。在n d k - 0 1 型实验开发系统的软件研制中和实验的开发过程中任志刚和汪春梅 同学都进行了大量的实际工作，闻亭公司的朱明浩先生在资料提供 等方面也提供了大量的帮助，在这里向他们表示真诚的感谢。 n d k - 0 1 型d s p 实验开发系统的研制与开发 摘 要 为了解决数字信号处理理论与实践相脱节的问题，并为研究者提供一个 先进、实用的数字信号处理器的开发平台， 特此研制了n d k - 0 1 型 d s p实 验开发系统。本文第一章着重介绍了该实验开发系统的硬件设计，并详细说 明了系统 a / d转换芯片 m a x 1 2 4 6和 d / a转换芯片 m a x 5 3 1与处理器 t ms 3 2 0 v c 5 4 1 0多通道自动缓存串口的连接与初始化设置;第二章则介绍 了n d k - 0 1 型 d s p实验开发系统软件调试环境的实现原理与 具体功能;第 三章则是在n d k - 0 1 型实验开发系统的基础上开发的数字信号处理实验，本 文主要围绕离散余弦变换 ( d c t ) 和 wi g n e r - v i l l e 分布 ( wv d )的程序编 制、实验结果等方面进行介绍，并将实验结果同 ma t l a b仿真的结果进行了 对比和分析。 关键词: d s p 实验开发系统、 调试环境、 离散余弦变换、 wi g n e r - v i l l e 分布 概述 自 从 七 十 年 代 末 第 一 块 数 字 信 号 处 理 器( d ig it a l s ig n a l p r o c e s s o r ) 推 出 以来，数字信号处理就从早期的非实时、应用通用计算机的方式过渡到实 时、应用专用的数字信号处理芯片的阶段。图1 显示了早期的数字信号处理 流程，图2 则是现代数字信号处理流程。从中，我们可看到二者的区别。正 是这种变化才使得数字化取代模拟技术成为电子、信息领域的发展趋势。 $o la fa , io 环 a /d c杯9盯 d /a c ii;刀 图1 早期数字信号处理流程 图2 现代数字信号处理流程 数字信号处理技术正在取代模拟信号处理而成为信号处理的主流。在数 字信号处理器发展的初期，d s p芯片价格昂贵、 硬件设计复杂，所以只被 应用于军事、航天等很少的领域。然而， 超大规模集成电路的密度每十八个 月增长一倍、价格减少一半 ( 即摩尔定律)，数字信号处理器的性价比己经 达到了一般用户可接受的程度，数字信号处理器在国内的广泛应用己经是指 日可待。无疑，培养未来电 子信息技术人刁 的大专院校迫切需要一种功能强 大、简单易用的 d s p实验平台来帮助学生了解和掌握数字信号处理器的使 用。 为此，我们设计并开发了 这样一种数字信号处理器平台 一n d k - 0 1 型 d s p 实验开发系统。 它以t m s 3 2 0 v c 5 4 1 0 处理器为中心，由串行a / d转换 系统、串行 d / a转换系统、并行 a / d转换系统、容量巨大的扩展内 存和方 便快捷的并行 h p i 接口组成了功能强大的 d s p硬件平台。针对中国用户我 们还 f 发了 纯中文的调试环境，并针对不同层次的用户设计了十多个数字信 号处理的实验。我们有理由相信该 实验开发系统会为数字信号处理器技术的 学习和推广作出贡献。 第一章n d k - 0 1 型实验开发系统的硬件设计 开发本实验系统的目的在于为实验者提供一个功能强大、容易扩展、 性 能 稳 定 的 实 验 平 台 。 因此 ，我 们 设 计 了 以德 州 仪 器 公 司 的 t ms 3 2 0 v c 5 4 1 0数字信号处理器为核心的硬件平台。选择该处理器的原因 是德州仪器公司在数字信号处理器领域处于主导地位，无论从产品的先进性 还是技术支持都十分良 好。v c 5 4 1 0是德州公司 c 5 4 x系列中较为先进的产 no f ，一与 该系列中其它型号相比在各方面都有相当大的改进。如 m c b s p串 口、 d m a功能、增强型 h p i 接口 等最新技术，它代表了c 5 4 x系列处理器 的最新成就。 1 . 1 n d k - 0 1 型d s p 实验开发系统的总体结构 一套完整的数字系统应具备模数转换、数模转换部分、处理器部分、 寄存器部分， 必要的话还应有与其它数字系统的 接口， n d k - 0 1 型d s p 实验 开发系统就完整地包括了这些部分。 串行冉 刃c max1 2 46 藻脚暇嘿肇 、 、 、 a n o m w ，_ _ _ _ _ _ 并行h p i 接口 并行a 瓜c tlc5 5 1 0 vc5 4 1 0 数字信号 扩展总线 接口 申行d / a c max5 3 1 2 5 6 k x 1 6 位 扩展内存 图1 - 1 n d k - 0 1 型d s p 实 验开发系统组成框图 图 1 - 1 是n d k - 0 1 型d s p实验开发系统的组成框图。其中，处理器采 用了t m s 3 2 0 v c 5 4 1 0 处理器， 它是1 6 位定点数字信号处理器， 其工作频率 是 i o o mh z ; v c 5 4 1 0处理器片内己经内置了 6 4 k随机存储器、1 6 k只读存 储器。为了满足大量数据处理的需要，我们又在数字信号处理板上扩展了 2 5 6 k x l 6 位静态随机存储器;系统的模数转换部分由两部分组成1 2 位串 行模数转换器 ma x 1 2 4 6 ，其最高转换速率可达 1 3 3 k / s ，另外还有 8 位并行 模数转换器 t l c 5 5 1 0 ，它的最高转换速率可达 2 0 m / s ;数模转换部分由 ma x 5 3 1 组成，它是1 2 位数模转换器，最高数模转换速率4 0 k / s ;实验开发 系统与微机的数据接口 是通过处理器的 h p i 接口相连的，连接时只要把开 发系统的并行接口与微机的并行接口相连即成，通过该接口微机可控制开发 系统运行的全过程，随时了解开发系统运行状况，并读取处理器的寄存器、 存储器的内容;为了满足可扩展的要求，系统预留了数据总线、地址总线、 串行总线的扩展接口，对于己 经拥有仿真器的用户，系统还预留有仿真器接 日，用户只需在板子上连接插针即可。 r m a x 1 2 4 6厂 v c 5 4 1 0 n c 5 4 0 9 数 字 信 号 处 理 器 输入 1 输入 2 目目1接口 图1 - 2 n d k - 0 1 型d s p 实验开发系统示意图 4 图1 - 2 是n d k - 0 1 型d s p 实验开发系统的示意图，其中输入1 和输入2 是模数转换器 ma x 1 2 4 6的模拟输入端，输出是数模转换器 m a x 5 3 1的模 拟信号输出端，电源接+ 5 伏直流电源，与微机相连的并口 线接h p i 接口。 1 .2 t ms 3 2 0 v c 5 4 1 0 数字信号处理器的 结构与扩展内 存 c 5 4 x系列定点数字信号处理器是德州仪器公司用来取代 c 2 x , c 5 x系 列的新一代数字信号处理器，它的体积更小，耗电更低，更适应移动通讯等 领域的应用。 c 5 4 x系列产品具有相同的c p u结构，而区别则在于新产品具有更快的 运行速度，更大的内 存空间和更先进的片内外设。以v c 5 4 1 0 为例:其运行 速度己 经从c 5 4 x 系列 初始的4 0 m i p s ( 每秒百万次 ) 提高到l 0 0 m i p s ， 随 机存 储器从c 5 4 2 的1 0 k 提高到6 4 k 字长， 只读存储器从c 5 4 2 的2 k 提高到1 6 k 字长，程序寻址空间扩大到8 m，串行接口从以前的标准串口 升级到现在的 存储器外设 玉l附 i , y ; i ! : 丫 子; 1才 。 二 不 一 1 c ) .: j 丫 成价彻 沙护 月川1 1 1 1 1 1 1 1 . y ir illii:d f ( ms : y ) p : 7 7 .rrf l ldj t f u 丫 义 刃水 川杏帅邝 1 sr ii ill湍 :4 1 i i, 表 1 - 1 m a x 5 3 1 双极性编码表 1 . 5 h p i 接口 与扩展接口 系统与微机的连接是通过 h p i 接口 相连的，h p i 是主机接 ! 的缩写 ( h o s t p o rt i n t e r f a c e )， 它为主机提供了 访问数字信号处理器内存的并行通 道，且通过这一通道可实现处理器的程序加载。 图 卜 1 0是 h p i 接口的结构框图， h d ( 7 - 0 )是接口的数据线， 它接入 h p i 接口的控制寄存器、地址寄存器和数据寄存器，而这三个寄存器接入处 理器的d ma总线并通过d m a总线连接处理器的存储器。 inlednceom rorsg rtnli 图1 - 1 0 h p i 接口的结构框图 h p i 接 i 的控制寄存器主要控制数据的传送、中断的 产生并显示h p i 接 v -1 的工作状态:地址寄存器保存 h p i 接c 7 所要访问的内存地址，井可 通过 控制信号使得地址寄存器保持原值或侮次访问地址递增;数据寄存器是数据 转送的中i fd 环节，它即可保存从处理器内存读取的数据，等待主机读取数 据，或者保存 1 三 机送来的数据，并通过 d ma通道把数抓送到对应的内存地 i i i : . 为增强系统的扩展性，我们为实验开发系统提供了数据总线接口、地址 总线接日、串行接口和仿真器接口。在数据、地址总线接口中还引出了控制 信号、 c l k o u t信号，但应注意的是除了数据总线是5 v信号外，其余都足 3 . 3 v信 、 少 图 ( 1 - 1 1 ) 串 行总线接口j p 3 1卜 、 引 一-下万 多 于 图( 1 - 1 2 ) 地址总线接口jim和数据总线接口j p 2 第二章n d k - 0 1 型实 验开发系 统的软 件调试 环境 硬件的设计、研制仅仅是整个实验开发系统研制的一个组成部分，如果 没有完善的软件与之配套，它只能是一个运行固定程序的板卡，但配以功 能全面的软件调试环境，就可在硬件系统的基础上进行程序调试、功能检 验和进行实验。 一个完善的调试环境必须能够完成以 下功能: 程序的 载入:从机器语言 到汇编语言的反编译;进行程序的调试一一这里包括设置断点、单步运 行、全速运行、暂停运行等功能;读取处理器资源并显示这里处理器 资源包括全局寄存器、mc b s p串口寄存器、d ma寄存器、处理器的程序空 间、数据空间等:另外调试环境还可把数据空间的数据转变为图形进行显 不 。 2 . 1 调试环境的运行原理 调试环境主要由两部分组成，一部分是v c 5 4 1 0 数字信号处理器的内核 程序， 这个内 核程序实际上就是处理器的 操作系统，它即要完成执行程序的 载入、控制，又要完成对处理器所有资源的访问，这部分程序是采用 v c 5 4 1 0专用汇编语言 编制的;调试环境的另一部分是微机的主体程序，主 体程序所要完成的功能是处理板的自 检、调试内 核的载入，接下来主体程序 会通过处理器内驻留的内核程序来控制处理板的运行。图2 - 1 是调试环境的 组成框图。 图2 - 1 调试环境组成框图 v c 5 4 1 0处理板上的驻留程序内核主要分为三部分，它们分别是中断向 量表、处理单元和堆栈区。中断向 量表主要用来处理中断，并根据中断的 性 质将其引导到处理单元，堆栈区主要放置中断发生或子程序调用时程序中断 或调用前的程序运行地址以及处理单元中用到的寄存器的原始值。以下将就 程序具体说明: . s e t s e c t . t e x t , 0 x 8 0 . s e t s e c t . b s s , 0 x 1 0 0 0 . t e x t d g o t o s t a rt i mr=# 2 0 0 h r e t u rn e n a b l e ;为t e x t 段分配地址 :为b s s 段分配地址 ;中断向量表;初始化后从s t a r t 开始运行 ;处理器可接受h i n t中断 ;不可屏蔽中断 n o p n o p n o p d g o t o i nt m t r a p x =1; 软件中断 关掉所有中断 5 2 * 1 6 e n a b l e o c - 3 f : 为中断1 8 - 3 0 保留空间 4 0 ; i n t o 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e;4 4 ; i n t l 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e;4 8 ; i n t 2 中断 ， p八ul， traintintint n o p n o p n o p t i n t r e t u r n e n a b l e; 4 c ; 定时器中断 n o p n o p n o p r e t u r n e n a b l e; 5 0 ; r i n t o 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e;5 4 ; x i n t o 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e; 5 8 ; r i n t 2 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e; 5 c ; x i n t 2 中断 n o p n o p n o p r e t u rn e n a b l e; 6 0 ; i n t 3 中断 n o p n o p n o p g o t o n o p n o p m a in; 6 4 ; 主机到d s p 中断 rinto蒯rintz耐int3hpiint 2 4 * 1 6 o h o h ; 6 8 - 7 f ; 保留空im s t at1 aux3 aux1 . wo r d o h aux 2 . wo r d o h al ow . wo r d o h ahi . wo r d o h agr d . wo r d o h s t a r t : p ms t=# o o a o h s p = # s t k p t r t r a p ( 2 ) m ain . o v l y = l ; i p t r = l 指向中断向 量表的启始位w. 8 0 h ; s p 指向堆栈地址. ; 软件中断，等待命令 d a t a ( s t a t i ) = s t 1 ; 保存s t l 的内 容 d a t a ( a u x 3 ) = a r 3 ; 保存a r 3 的内 容 d a t a ( a u x i ) = a r l ; 保 存a r l 的内 容 d a ta ( a u x 2 ) = a r 2 ; 保 存a r t 的内 容 d a t a ( a l o w ) = a l ; 保 存累 加器a 低1 6 位的 内 容 d a t a ( a h i ) = a h; 保存累 加器a高1 6 位的内 容 d a t a ( a g r d ) = a g; 保存累加器a保护位的内 容 e x e c md h p i c = # 8 h; 向h p i 控制寄 存器送出中 断 接受标志 n o p n o p wa i t a = h p i c a循 环 执行 直到 下 一 个命 令 到 来 h p ic = # 2 h; 设 置h p i 控 制寄 存 器 n o p n o p a r l = # i 0 0 2 h ; a r l 指向数据长 度 a r 3 =d a t a ( c o mma n d ); a r 3 = c o m m a n d a r 2 = d a t a ( d u p d a d d r ) a l = d a t a ( p u d d a d d r ) i f ( * a r 3 - ! = 0 ) g o t o n x t l ; r e p e a t ( * a r l ) p r o g ( a ) =* a r 2 + g o t o e x e c md a r 2 =下传地址 上传地址 c o m m a n d = 0 : 上传数据或下传程序 n x t i if ( * a r 3 - != 0 ) g o t o n x t 2 ; c o m m a n d = 1 :上 传 程序 或 下传 数 据 r e p e a t ( * a r l ) * a r 2 + p r o g ( a ) g o t o e x e c m d n x t 2 i f ( * a r 3 - ! = 0 ) g o t o e x e c m d ; c o m m a n d = 2 :运行 a r l = p o p ( ); 丢弃t r a p ( 2 )返回地址 a r l = d a ta ( p u d d a d d r ) ; 得 到 程 序 运行 地 址 p u s h ( a r l ); 将地址放到堆栈 r e s t o 爬 s 1 1 = d a t a ( s t a t i ) ; 重新 载入s t l a r 3 = d a t a ( a u x 3 ); 重新 载入a r 3 a r l = d a t a ( a u x i ); 重新载入a r l a r 2 = d a t a ( a u x 2 ); 重新载入a r 2 a l = d a t a ( a l o w) a h = d a t a ( a h i ) a g = d a t a ( a g r d ) i f r=# 2 0 0 h r e t u rn e n a b l e . s p a c e 3 0 * 1 6 ; 清除h i n t中断 ; 返回应用程序 s t k p t r . wo r d$ . e n d 第三章 数字信号处理实验的设计 在 n d k - 0 1 型 d s p实验开发系统的研制中，我们特别注意了实验的开 发，特别是根据使用者的需要开发了一系列程序。其中既有针对初学者的 d s p基本指令实验、采样定理及实验;又有针对有一定数字信号处理理论 基础的使用者的f i r滤波器设计及实验、i i r滤波器设计与实验、f f t变换 实验、自相关实验和低频频谱分析的窗函数实验;还有为研究人员提供的 d c t变换实验、wv d实验和自 适应滤波器的实现等实验;此外还有针对应 用的 a律压缩实验、数字录音实验等多种实验。在本章中将重点介绍 d c t 变换和 wv d分布实验的原理、程序编制、运行结果，并用 m a t l a b进行结 果的验证。 3 . 1 离散余弦变换 ( d c t )实验 由于傅里叶变换有着明确的物理意义 ( 即变换域反映了信号包含的频率 内容)，因此傅里叶变换是信号处理中最基本也是最常用的变换。除了傅里 叶变换之外，人们还提出了很多其他类型的变换，它们有各自的理论与应用 背景。 离散余弦变换 ( d c t )，和傅里叶变换一样，是正弦类正交变换的一 种。d c t在数字信号处理中有着广泛的应用，如数据压缩、模式识别、 we i n e r 滤波等等。还较多的应用于语音、图像处理等，取得了显著的成 果。 a h m e d 和 r a o 于 1 9 7 4 年首先给出了离散余弦变换 ( d c t )的定义。 给定序列x ( n ) , n = 0 , 1 ,， n - 1 ， 其离散余弦变换定义为: x ,.(0，一 1 x , (k)一 福 变换的核函数: 艺x ( n ) ( 2 n + 1 ) k ; r 2 n k = 1 .2 ,，n- 1 间妇艺间 c k， 一 得 9 k cos ( 2 n + 1 ) k i r 2n k . n = 1 ，2 ,. . ，n- 1 是实数，式中系数: 1 / 扼k = 0 9 k= k #0 这样，若 x ( n ) 是实数， 那么它的 d c t也是实数:而对傅里叶变换，若 x ( n ) 是实数，其 d f t一般是复数。由 此可以 看出， d c t避免了复数运算。 d c t的这个性质有着很大的优越性。 d c t变换在图象处理、数据压缩中都有着重要意义，但如果没有快速 算法其应用就会受到很大限制，幸运的是d c t变换也有着类似于f f t的快 速算法。 根据d c t 的定义， d c t 变换也可写成如下形式: 厅2 n - i一 之k x , (k ，一 v n “ “ 一“ “ z x 2, (n ) 一 “ 由上式可知，计算一个n点d c t可以通过2 n点f f t 来实现。 具体步骤如下: 1 、 将x ( n ) 补n 个零 形 成2 n点 序列x z n ( n ) ; 2 、 用f f t 求x z n ( n ) 的d f t ， 得x 2 1 ( k ) ; 3 、 将x 2 n ( k ) 乘 以 因 子e - j k n 1 2 n ， 然 后 取 实 部 ， 得x 2 n ( k ) ; 4 、 令 x ,(0)一 摇 x 2n (0) x ,. (k)一 福 x 一 (、) 即完成n点d c t 的计算。 3 . 1 . 2 d c t变换的d s p 实现 美国一位程序专家曾经说过一个好的 d s p程序就象一首好的乐曲一 样，应当精练、和谐， 在 d s p的程序设计中就会真切体会到这一点。事实 上出于 d s p内部结构和用途的考虑， d s p的编程远较其它程序编制复杂。 首 先 d s p的编程必须注意实时性，这是因为 d s p处理的都是实时信号， d s p必须在尽量小的延迟内完成信号的处理并返回处理结果;其次 d s p的 程序必须精练。有过 d s p实际编程经验的人都知道数字信号处理器可提供 用来编程的内存 卜 分有限，编程者必须高效率的应用有限的内存资源编制精 干、高效的 d s p 应用程序。在 d c t快速算法的实现中就特别注意了以上问 德州公司为了 提高 d s p的运行效率特别开发了一系列并行处理指令， 如果能够大量运用并行指令就会提高程序的运行效率，因此在 f f t中应用 了大量3 衬示 指令。举例如下: * a r 3 =h i ( b ) a s m ji b=* a r 3 + + 1 6 * a r 2 = h i ( a ) l 时， h ( k ) = 0 2 ， 得 到 中 间 信 号 g (k ) : 设 。 m 一 青 m ， 即 在 一 个 周 期 内 取 m 点 g ( k ) = x ( k ) x ( - k ) h ( k ) h ( - k ) 则w , ( 0 , 5 2 ) = 2 艺g ( k ) e - 2 m = 0 , 1 ,2 ,m - 1 3 . 信 号 移 位 : 由 于 此 时 的 琐 域、 时 域 信 号 都 是 离 散 的 ， 因 此 可 用 d f t来实现 w v d ， 但应注意频域两个相临点之间频率分辨率是 2 f ,/ m ， 而 不 是d f t中 的f g/ m 。 做d f t 时， 应将时 域 信号 从k = - l , ， l 移到k = 0 , 1 ,2 . . 2 l - l ， 移位方法如下: g ( k ) 0 5k -l g ( k ) = g ( k - 2 l - 2 ) l + 2 -k -2 l + l 4 . f f t 运算:运用快速傅立叶变换无疑会增加程序的效率，以便完 成实时性处理， 因此m取大于2 l + 2 的2 的整数次 幂， 此时应在g ( k ) 后补零，得 w ( o , m ) = 2 艺 g ( k ) e 3 .2 .2 wi n g e r - v i l l e r 分布的d s p 实现 w in g e r - v i l le r 分 布的d s p 实 现首 先 要 对 信号 加 窗 进行 截 取， 在本 程 序中 采用1 0 2 3 点b l a c k m a n 窗对采样信号进行截取， 之后得到中间信号g ( k ) ， 移 位后进行f f t 快速运算得到w i n g e r - v i l l e r 分布的运行结果。 程序首先对采样数据进行处理:程序的采样数据被分为两块，其长度都 是1 0 2 4 字长，程序首先判断数据块是否存满以及是哪一块数据被存放满; 之后对存满的数据块进行处理: w a i t : n o p f r e t =# 0 a = t fl a g l +1 6 b = a - t fl a g 2 + 1 6 i f ( b e q ) g o t o w a i t;数据缓存区是否存满 t fl a g 2 = h i ( a ) 接下来程序进行加窗，其加窗后的数据从 1 8 0 0 h开始放置: a r 2 = # 1 8 0 0 h a r 4 = # wi n if ( a n e q ) g o t o m o v l; 区 分 缓 存区 位 置 b r c = # o x 3 f e;加窗 d b l o c k r e p e a t ( n e x t 0 0 - 1 ) a r 3 = # 3 0 0 0 h t =* a r 4 + b=* a r 3 +*t * a r 2 + = h i( b ) n e x t 0 0 : 计算中间变量并移位，并且在数据尾部添零: b r c = # 1 f e h: 得到g ( k ) 并 移位 a r t = # 1 b f e h a r 3 = # 1 8 0 0 h d b lo c k r e p e a t ( n e x t 0 l 一 1 ) a r 4 = # 1 d f e h b=* a r 3 +* a r 2 - * a r 4 - = h i ( b ) n e x t 0 l : a r 4# 1 d f f h =# 0* a r 4 b r c = # i f d h a r t = # 1 b f e h a r 3 = # 1 8 0 0 h d b l o c k r e p e a t ( n e x t 0 2 - 1 ) a r 4 = # 1 e 0 0 h b=* a r 3 +* a r 2 - * a r 4 + = h i ( b ) +0 n e x t 0 2 g o t o r e a l t t t m o v l : b r c = # o x 3 f e d b l o c k r e p e a t ( n e x t 1 0 - 1 ) a r 3 = # 3 4 0 0 h t =* a r 4 + b =* a r 3 +* t * a r 2 + 二 h i ( b ) n e x t 1 0 : b r c = # l f e l t a r 2 = # l b f e h a r 3 = # 1 8 0 0 h d b l o c k r e p e a t ( n e x t i i 一 1 ) a r 4 = # 1 d f e h b二* a r 3 +* a r 2 - * a r 4 - = h i ( b ) +0 ne x t 1 l : a r 4=# 1 d f l h * a r 4 =# 0 b r c = # l f d h a r 2 = # 1 b f e h a r 3 = # 1 8 0 0 h d b l o c k r e p e a t ( n e x t 1 2 - 1 ) a r 4 = # 1 e 0 0 h b=* a r 3 +* a r 2 - * a r 4 + = h i ( b ) +0 n e x t 1 2 : 进行f f t 变换: r e a l f ft : dp =# 0 o vm =# 0 f r c t=# 1 as m =# 0 f f t变换 d a t a p a g e i s s e t t o 0 a a n d b a c c u m u l a t o r s o v e r fl o w n o r m a l l y f r a c t i o n a l mo d e i s o n ac c u mu l a t o r s h i ft mo d e b i t s c al l b i t r e v cal l f ft c a l l u n p a c k c a l l p o w e r g o t o w a it; 回 到 程 序 启 始 图3 - 1 2 是w v d程序的流程图: 结束 图3 - 1 2 wv d程序流程图 3 . 2 .3 wi n g e r - v i l l e r 分布的结果与仿真 为了验证程序的运行，选用了正弦信号作为系统的输入信号，并进行了 m a t la b 仿真。 图 3 - 1 3 是正 弦 信号 进行 w in g e r - v i l le r 分布 运算后的 仿真结 果，其中正弦信号的频率是 s k h z 。从图中可以 看到正弦信号进行 wv d分 布运算后，其中除了 对应频率的谱线外，在频率为0 处还有交叉项，其交叉 项的幅度是正 常频率处的两倍， 这是因为正弦信号包括两条谱线，分别位于 士。 ， 处， 它们做w v d运算的 交叉项 位与二者频率的中 点， 即。 = 0 处。 在 图中实际只显示了频率轴的正半轴，因此一 。、 处的谱线没有被显示出来。 一 。 舒一一一一， 家厂 一一 一-贪 霜一 一一 一下石 石 一d 。 口 。 图3 - 1 3 m a t l a b 仿真结果 图 3 - 1 4是正弦信号进行 wv d运算后的结果，正弦信号的频率为 2 .6 k h z ，图中可看到正弦信号在正频率处的谱线以及在交叉项位置的谱 线，且交叉项处幅度是正弦信号的正频率处幅度的两倍。 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 ( hx j 图3 - 1 4正弦信号进行wv d的结果 理想的wv d运算应把加窗后的信号进行希尔伯特变换再进行逆变换取 得解析信号，然后对解析信号进行 wv d运算，这样可把 wv d运算的频率 分辨率扩大一倍，而使得对模拟信号的模数转换率只要大于模拟信号最高频 率的两倍即可。但在本程序中考虑到为得到解析信号要进行大量的运算，不 能满足实时性的要求;并且 c 5 4 x系列数字信号处理器的数据位只有 1 6 位，而为了得到解析信号要先进行f f t正 变换处理后再进行 f f t逆变换， 处理器不能满足精度的要求，因此只采用了 简化的w v d算法，使用该 算法 应注意模数转换率应要大于模拟信号最高频率的四倍。 总结 经过项目 所有参与人员的努力，n d k - 0 1 型d s p 实验开发系统的开发工 作己经取得了阶段性的成果，现在已经进入了小批量试生产阶段。经过我们 对各方面调查，国内还没有同类型的系统。因此，该实验系统具有一定的创 新性，功能也完全能够满足从 d s p技术入门到使用、开发的需要。接下来 要做的工作是扩展软件调试环境的功能，增加系统实验的范围，使之扩展到 诸如图象处理、语音压缩等领域。 d s p技术的发展日新月异，必须不断地学习才能跟上技术的发展和进 步，并且我们的工作还存在着很多需要改进之处，希望各位老师给予宝贵的 批评和帮助。 参考文献 1 、t e x a s i n s t r u m e n t s , t ms 3 2 0 c 5 4 x d s p r e f e r e n c e s e t , v o l u m e 1 : c p u a n d p e r i p h e r a l s , 1 9 9 6 2 , t e x a s i n s t r u m e n t s , t ms 3 2 0 c 5 4 x d s p r e f e r e n c e s e t , v o l u m e 2 : mn e mo n i c i n s t r u c t i o n s e t , 1 9 9 6 3 , t e x a s i n s t r u me n t s , t ms 3 2 0 c 5 4 x d s p r e f e r e n c e s e t , v o l u me 3 : a l g e b r a i c i n s t r u c t i o n s e t ，1 9 9 6 4 . t e x a s i n s t r u m e n t s , t ms 3 2 0 c 5 4 x d s p r e f e r e n c e s e t , v o l u m e 4 : a p p l i c a t i o n s g u i d e , 1 9 9 6 5 . t e x a s i n s t r u me n t s , t ms 3 2 0 c 5 4 x d s p r e f e r e n c e s e t v o l u m e 5 : e n h a n c e d p e r i p h e r a l s , 1 9 9 9 6 , t e xas