DSP实验数据采集和谱分析报告

DSP上机实验报告三学院：电子工程学院班级：学号：姓名：实验三：数据采集和谱分析实验目的理解离散傅立叶变化的原理，掌握DFT的快速算法，同时了解连续信号的采样后的频谱，加深对数字信号处理理论的理解。实验原理：程序结构：程序包括主函数main()、Process_data()、Initialize()和ISR()等4个模块，以及常数和宏定义、全局变量定义部分。其中main()函数完成程序的控制，Initialize()完成CODEC和BF533个部分的初始化，Process_data()完成数据采集和计算，ISR()实现中断控制。程序工作流程：main()首先调用init_codec()，将CODEC和BF533进行初始化，然后调用中断函数ISR()，程序进入数据采集，通过CODEC的A/D采集数据，采集完256点数据后，转入数据处理，并且将处理结果送回CODEC，通过它的D/A转换成模拟信号。连续运行时，程序处于数据采集－>数据处理－>等待－>数据采集(256点)－>……的无限循环中，直到被用户干预停止。数据采集和处理模式的切换：程序设置了全局整形变量Ready2FFT标志当前工作状态。若Ready2FFT==0时，工作在数据采集模式，此模式下中断程序每触发一次，程序从外部的SPORT_RX送一个数据到BF533内部缓冲区InbufLeft[]和InbufRigh[]t,当采集到256个数据后，子程序Process_data()会自动设置Ready2FFT==1，即进入数据处理阶段。数据处理结束后，重新进入数据采集阶段开始新的循环。数据处理方法：当Ready2FFT==1时，程序把采集到的整形数据转化为浮点数据，然后将得到的浮点数据与窗函数进行相乘运算，经过这样预处理后的数据再转换为16位小数型数据，通过调用系统函数rfftrad4_fr16()进行傅里叶变换，再求模值，然后对模值进行适当的处理，最后得到的浮点结果转化为整形数据，输出到示波器。程序中用到的几个主要数据变量的用途说明如下：intwindow; //选择窗函数的形式。0：矩形窗；1：汉明窗。 intCounter0; //采集到的数据样本数计数器 intOutputMum; //发送数据到DAC的索引计数器 inttempdata[FFT_NUM];//存放采样数据，可用plot功能描绘 fract16output[FFT_NUM]; //存放FFT变换后得到的数据 float Magnitude[FFT_NUM];//存放FFT变换后得到的频谱幅度 int OutputBuffer[FFT_NUM]; //存放输出频谱数据实验内容利用ADSPBF533的评估板的硬件资源，完成对信号的采样与FFT变换输出。输出结果可以从示波器上实时地观察到，也可以利用VisualDSP++的plot功能描绘出来。·实验步骤：连接硬件断开所有电源，连接好信号源、EZ-KIT板、微机、示波器等。检查EZ-KIT板上的跳线位置是否正确，按照硬件连接图检查确保正确连接各个硬件设备。加电和启动程序检查无误后，分别打开PC机、信号源、评估板和示波器的电源，启动VisualDSP++，新建一个工程，工程名称自定义，正确设置工程的各个选项，将源程序加入到工程中。选择或者建立正确的会话类型按照要求选择或者建立EZ-KIT类型的会话。编译链接运行程序编译链接该工程。在程序中恰当位置设置断点（如main函数中的“optr=OutputBuffer;”程序行前），利用VisualDSP++软件的Plot功能，分别绘制ADC数据数组tempdata和频谱数组数据Magnitude的数值。改变信号再观察调节信号发生器，利用示波器监视其输出幅度为0.51Vpp，频率为14kHZ。分别产生正弦波、方波和三角波，观察并记录示波器上的输出结果，或者利用VisualDSP++的Plot功能进行记录。6、改变窗函数再观察

修改源程序中main()函数中的windows变量的值，让其等于1（对应于Hamming窗和Blackman窗），重新编译运行程序，重复步骤4)，观察、记录实验结果，对实验结果作出比较，并得出结论。主要源代码：实验结果：输入为1.1Vpp，1kHz方波时，频谱分析结果如下：矩形窗汉明窗实验结果分析：单个矩形波的FFT为Sa函数，矩形序列相当于是单个矩形脉冲与周期脉冲序列的卷积得到的，由数字信号处理的知识可以知道，时域卷积对应于频域相乘。由于周期脉冲序列的DFT仍为周期脉冲序列，只是相邻脉冲间隔变为原来的倒数分之一，所以卷积结果在频域是Sa函数与周期脉冲序列的乘积，即对Sa函数的取样。未加窗时，矩