实验3信号发生器实验.ppt

利用DSP实现信号滤波的框图,信号输入输出电路图,信号源,toDSP的McBSP1,fromDSP的McBSP1,信号输出端口,fromAD50,信号输入输出电路图,实验3信号发生器实验,一、实验目的二、实验原理三、实验内容四、实验思考题,一、实验目的,1.学习并掌握D/A转换器的初始化设置及其应用2.学习并掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握任意信号波形(如三角波、锯齿波、矩形波等信号)产生的原理和算法。3.比较产生信号的两种主要方法(查表法和计算法)的优缺点。,1.TLC320AD50C的内部结构及工作原理2.D/A转换器的初始化与编程3.产生连续的波形的方法,二、实验原理,TLC320AD50C是TI公司生产的一个SIGMA-DELTA型16位串行A/D、D/A转换电路。采样速率：可通过DSP编程来设置，最高可达22.05kb/s。内含抗混叠滤波器和重构滤波器。在DAC之前有一个插值滤波器：保证输出信号平滑，在ADC之后有一个抽取滤波器：提高输入信号的信噪比。,1.TLC320AD50C的内部结构及工作原理,TLC320AD50C的内部结构,TLC320AD50C的7个寄存器,Register1(1)输出增益(2)DAC操作模式：16bit或(15+1)bitRegister2(1)phone模式(2)ADC操作模式：16bit或(15+1)bitRegister4(1)放大器增益(2)fs=MCLK/(128N)(D7=0)或fs=MCLK/(512N)(D7=1)(3)利用PLL：fs=MCLK/(128N)或PLL旁路：fs=MCLK/(512N),寄存器图,寄存器图,DAC操作模式：16bit或(15+1)bit,/*OpenHandsetCodec*/hHandset=codec_open(HANDSET_CODEC);/*Setcodecparameters*/*DACin15-bitmode*/codec_dac_mode(hHandset,CODEC_DAC_15BIT);/*16KHzsamplingrate*/codec_sample_rate(hHandset,SR_16000);,2.D/A转换器的初始化与编程,函数原型在codec.h中，程序代码在drv5402.lib和dsk5402.lib中,2.D/A转换器的初始化与编程,AD50允许对输入输出信号进行增益调节。如果需要对输入信号进行增益调节，可以利用如下语句：,/*6dBgainonanaloginputtoADC*/codec_ain_gain(hHandset,CODEC_AIN_6dB);,寄存器地址描述在codec.h中,/*Setcodecparameters*/codec_adc_mode(hHandset,CODEC_ADC_15BIT);/*ADCin15-bitmode*/codec_aout_gain(hHandset,CODEC_AOUT_MINUS_6dB);/*-6dBgainonanalogoutputfromDAC*/,2.A/D转换器的初始化与编程,如果使用A/D转换器，其编程方法和D/A编程方法相似。,/*Waitforsamplefromhandset*/while(!MCBSP_XRDY(HANDSET_CODEC);/*writetohandsetcodec*/*(volatileu16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=data;,2.数据输出,对A/D、D/A转换器编程完成后，DSP将数据通过串行口MCBSP1发送出去。,利用DSP和D/A转换器可以产生连续的正弦波信号，以及矩形波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。产生连续的波形的方法一般有两种：查表法和计算法,3.产生连续的波形的方法,(1)产生波形方法：查表法,事先将需要输出的数据计算好，存储在DSP中，然后依次输出就可以了。优点：速度快，可以产生频率较高的波形，而且不占用DSP的计算时间。缺点：需要占用DSP的内部的存储空间，尤其对采样频率比较大的输出波形。这样，需要占用的内部的空间将更大，而DSP内部的存储空间有所限制，所以查表法的应用场合十分有限。,查表法(以正弦波为例),设周期为1的正弦信号，对此信号一个周期采用256个点()，作为原始数据，存入正弦波信号的表格中。如果利用DSP十六进制整型数表示，还需将原始数据(十进制小数格式)乘以32767，变成DSP是16位整型格式(Q15格式数据)。,(2)计算法(以正弦波为例),采用计算的方法依次计算数据而后输出，然后再计算而再输出。优缺点正好和查表法相反。优点：不占用DSP的存储空间缺点：占用DSP的计算时间，执行程序的开销变大。,计算法(以正弦波为例),如果要计算一个角度x的正弦和余弦值，可以使用泰勒级数进行近似计算。也可以使用递归的差分方程计算正弦和余弦值。yn=2cos(a)*yn-1-yn-2其中：a=2pf0/fS为角度的计算步长。f0是正弦信号的频率，fS是D/A转换速率。,计算法(以正弦波为例),在产生周期性的正弦信号时，必须以一定的D/A转换速率fS将各个样点值送往D/A转换器。正弦信号每个周期的样点数N由正弦信号的频率f0及D/A转换速率fS决定：,计算法(以正弦波为例),例如，当利用递归的差分方程产生正弦信号时，若设定D/A转换速率fS=16000Hz，则产生f0=1000Hz的正弦波信号时，存在，此时a=2f0/fS=2/N=2/16=0.3927首先在程序中计算出cos(a)及初始值y0和y1。cos(a)=0.9238795；y0=sin(0)=0；y1=sin(a)=0.382683；n2以后的yn的值，通过递归计算得出。,查表法部分参考程序,s16SINE_TABLE=0 x00324,0 x00647；/存放原始数据表，256字/输出信号频率的计算：f=fs/(256/N)，一个周期取点数为Ni=i+1;/62.5HZ/i=i+10;/625HZ/i=i+100;/6250HZi,三、实验内容,1分别利用计算法和查表法产生1000Hz的余弦波信号，比较两者的特点，并使用示波器观测产生信号的频率和幅度。2.分别利用泰勒级数及递归差分方程计算法产生1000Hz的正弦波信号，比较其输出。3利用计算法产生其他非正弦类周期信号波形，如周