中南大学dsp2812实验报告

DSPf2812实验报告实验项目AD采样及其频谱分析学生姓名周群创指导教师陈宁专业班级电子信息1101目录AD采样及基2FFT频谱分析 3一、实验要求： 3二、实验设备及环境 3三、实验原理及其步骤 3四、实验结果及其分析 10AD采样及基2FFT频谱分析一、实验要求：编写基2-FFT变换的程序，要求对从2812的A/D口实时输入的正弦信号进行频谱分析，并验证采样定理。二、实验设备及环境安装ccs3.3的操作系统，dsp系统实验箱三、实验原理及其步骤学会使用f2812对外部信号进行采样然后进基2-FFT变换，求出信号的频谱快速傅里叶变换（FFT）算法离散傅里叶变换作为信号处理中最基本和最常用的运算，在信号处理领域占有基础性的地位，离散傅里叶变换定义为：k=0,1,…，N1,如果直接按照公式进行计算，求出N点X(k)需要N2次复数乘法，N（N1）次复数加法，如此推算，进行1024点傅里叶变换共需要4194304次实数乘法，这对于实时处理是无法接受的。而傅里叶快速（FFT）算法的提出使傅里叶变换成为一种真正实用的算法。第一步输入数据的组合和位倒序把输入序列作位倒序是为了在整个运算最后的输出中得到的序列是自然顺序。首先，把原始输入的2N=1024个点的实数序列a(n)当成N=512点的复数序列d(n)。偶数地址是d(n)的实部，奇数地址是d(n)的虚部。然后，复数序列经过位倒序，存储在DATA数据处理缓冲器中。在用VC55X进行位倒序组合时，使用位倒序寻址方式，AR0存放的整数N是FFT点数的一半，一个辅助寄存器指向一个数据存放的单元。当使用位倒序寻址把AR0加到辅助寄存器时，地址以位倒序的方式产生，进位是从左到右。第二步N点复数FFT在DATA数据处理缓冲器里进行N点复数FFT运算。用Q15格式把正弦和余弦表存储在两个分离的表中，每个表有512个数据，对应从0到180度。512点的复数FFT分为九级，最后结果D[K]=F{d(n)}=R[K]+JI[k]R[K]，I[k]分别是D[k]的实部和虚部，D[K]存储到DATA数据处理缓冲器。第三步分离复数FFT的输出为奇、偶部分利用DFT变换的共轭对称性，分离FFT输出为偶实数RP[k]、奇实数RM[k]、偶虚数IP[k]和奇虚数IM[k]：RP[k]=RP[N-k]=0.5*(R[k]+R[N-k])RM[k]=-RM[N-k]=0.5*(R[k]-R[N-k])IP[k]=IP[N-k]=0.5*(I[k]+I[N-k])IM[k]=-IM[N-k]=0.5*(I[k]-I[N-k])RP[0]=R[0]IP[0]=I[0]RM[0]=IM[0]=RM[N/2]=IM[N/2]=0RP[N/2]=R[N/2]IP[N/2]=I[N/2]RP[k]和IP[k](偶数部分)存储在上半部分，RM[k]和IM[k]存储在下半部分。第四步产生2N点的复数FFT输出序列a(n)的FFT：A[k]=A[2N-k]=AR[k]+jAI[k]实数FFT输出按照实数/虚数的自然顺序填满整个4N个字节的数据处理缓冲器。由于最后所得的FFT数据是一个复数，为了能方便观察该信号的频谱特征，对所得结果进行处理，取实部和虚部的平方和。即求该信号的功率DIT―FFT运算和程序框图倒序程序框图F2812fft程序#include"DSP281x_Device.h"//DSP281xHeaderfileIncludeFile#include"DSP281x_Examples.h"//DSP281xExamplesIncludeFile#include"f2812a.h"#include"math.h"#definePI3.1415926#defineSAMPLENUMBER128voidInitForFFT();voidMakeWave();//voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]);intINPUT[SAMPLENUMBER],DATA[SAMPLENUMBER];floatfWaveR[SAMPLENUMBER],fWaveI[SAMPLENUMBER],w[SAMPLENUMBER];floatsin_tab[SAMPLENUMBER],cos_tab[SAMPLENUMBER];voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]){ intx0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx; inti,j,k,b,p,L; floatTR,TI,temp; /**********followingcodeinvertsequence************/ for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0; x0=i&0x01;x1=(i/2)&0x01;x2=(i/4)&0x01;x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01;x5=(i/32)&0x01;x6=(i/64)&0x01; xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6; dataI[xx]=dataR[i]; } for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { dataR[i]=dataI[i];dataI[i]=0; } /**************followingcodeFFT*******************/ for(L=1;L<=7;L++) {/*for(1)*/ b=1;i=L-1; while(i>0) { b=b*2;i--; }/*b=2^(L-1)*/ for(j=0;j<=b-1;j++)/*for(2)*/ { p=1;i=7-L; while(i>0)/*p=pow(2,7-L)*j;*/ { p=p*2;i--; } p=p*j; for(k=j;k<128;k=k+2*b)/*for(3)*/ { TR=dataR[k];TI=dataI[k];temp=dataR[k+b]; dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k]=dataI[k]-dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p]; dataR[k+b]=TR-dataR[k+b]*cos_tab[p]-dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k+b]=TI+temp*sin_tab[p]-dataI[k+b]*cos_tab[p]; }/*ENDfor(3)*/ }/*ENDfor(2)*/ }/*ENDfor(1)*/ for(i=0;i<SAMPLENUMBER/2;i++) { w[i]=sqrt(dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i]); }}/*ENDFFT*/main(){ inti; InitForFFT(); MakeWave(); for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { fWaveR[i]=INPUT[i]; fWaveI[i]=0.0f; w[i]=0.0f; } FFT(fWaveR,fWaveI); for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { DATA[i]=w[i]; } while(1); //breakpoint}voidInitForFFT(){ inti; for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { sin_tab[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER); cos_tab[i]=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER); }}voidMakeWave(){ inti; for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { INPUT[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER*3)*1024; }}F2812AD采样程序#include"DSP281x_Device.h"//DSP281xHeaderfileIncludeFile#include"DSP281x_Examples.h"//DSP281xExamplesIncludeFile//Prototypestatementsforfunctionsfoundwithinthiserruptvoidadc_isr(void);//Globalvariablesusedinthisexample:Uint16LoopCount;Uint16ConversionCount;Uint16Voltage1[1024];Uint16Voltage2[1024];Uint16Voltage3[1024];main(){InitSysCtrl();//初始化cpuDINT;//关中断InitPieCtrl();//初始化pie寄存器IER=0x0000;//禁止所有的中断IFR=0x0000;InitPieVectTable();//初始化pie中断向量表//Interruptsthatareusedinthisexamplearere-mappedto//ISRfunctionsfoundwithinthisfile.EALLOW;//ThisisneededtowritetoEALLOWprotectedregisterPieVectTable.ADCINT=&adc_isr;EDIS;//ThisisneededtodisablewritetoEALLOWprotectedregistersAdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1; //ResettheADCmodule asm("RPT#10||NOP"); //Mustwait12-cycles(worst-case)forADCresettotakeeffectAdcRegs.ADCTRL3.all=0x00C8; //firstpower-uprefandbandgapcircuitsAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=0x3; //Powerupbandgap/referencecircuitryAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1; //PoweruprestofADC//EnableADCINTinPIEPieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6=1;IER|=M_INT1;//EnableCPUInterrupt1EINT;//EnableGlobalinterruptINTMERTM;//EnableGlobalrealtimeinterruptDBGMLoopCount=0;ConversionCount=0;//ConfigureADC=0x0001;//Setup2conv'sonSEQ1AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0;//SetupADCINA3as1stSEQ1conv.AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1;//SetupADCINA2as2ndSEQ1conv.AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1=1;//EnableEVASOCtostartSEQ1AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1=1;//EnableSEQ1interrupt(everyEOS)//ConfigureEVA//AssumesEVAClockisalreadyenabledinInitSysCtrl();EvaRegs.T1CMPR=0x0080;//SetupT1comparevalueEvaRegs.T1PR=0x10;//SetupperiodregisterEvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC=1;//EnableEVASOCinEVAEvaRegs.T1CON.all=0x1042;//Enabletimer1compare(upcountmode)//WaitforADCinterruptwhile(1){LoopCount++;}}interruptvoidadc_isr(void){Voltage1[ConversionCount]=AdcRegs.ADCRESULT0>>4;Voltage2[ConversionCount]=AdcRegs.ADCRESULT1>>4;Voltage3[ConversionCount]