DSP专业课程设计方案报告

数据采集处理和控制系统设计一课程设计要求1.基础DSP硬件系统设计要求①基础DSP硬件系统以TMS320C54x系列为关键处理器，包含最小系统、存放器扩展、显示器、键盘、AD、DA等电路模块；②硬件设计画出关键芯片及电路模块之间连接即可，关键考查电路模块方案设计和系统地址分配；③设计方案以电路示意图为主，辅以必需文字说明。2.基础软件设计要求①看懂所给例程，画出例程输出波形示意图；②修改例程程序，使之输出其它波形，如方波、三角波、锯齿波等均可；③设计方案以程序实现为主，辅以必需文字说明。3.课程设计汇报要求①硬件系统设计：设计思绪、设计系统功效、关键芯片选型及使用方法、设计方案说明、电路示意图②软件系统设计：示例程序功效解读及输出波形示意图、设计软件功效、设计思绪、实现源码（带程序注释）③汇报总结 二系统分析利用试验箱模拟信号产生单元产生不一样频率信号，或产生两个频率信号叠加。在DSP中采集信号，而且对信号进行频谱分析，滤波等。经过键盘或串口命令选择算法功效，将计算信号频率或滤波后信号频率在LCD上显示。关键功效以下：(1)对外部输入模拟信号采集到DSP内存，会用CCS软件显示采集数据波形。(2)对采集数据进行以下算法分析：①频谱分析：使用fft算法计算信号频率。②对信号进行IIR滤波或FIR滤波，而且计算滤波前后信号频率。③外部键盘或从计算机来串口命令选择算法功效，而且将结果在LCD上显示。绘制出DSP系统功效框图、使用AD（AltiumDesigner）绘制出系统原理图和PCB版图。在DSP中采集信号，用CCS软件显示采集数据波形，和对采集数据进行算法分析。三硬件设计3.1硬件总体结构3.2DSP模块设计3.3电源模块设计将5V电源电压转换为3.3V和1.6V电源3.4时钟模块设计此处由外部晶振提供时钟信号3.5存放器模块设计DSP上只有一个读写控制信号引脚，而FLASH有两个引脚，将读、写分开，故在OE上接一个非门电路，实现高时读，低时写。FLASH上地址线和数据线和DSP上地址线、数据线相连3.6JATG模块设计3.7TMS320VC5416最小系统PCB版图板上包含了支持TMS320VC5416独立运行时钟电路、复位电路、Flash模块、JTAG仿真接口电路和电源模块等。为节省空间和材料，部分器件放在了反面。四软件设计4.1正弦波信号发生器所给例程输出波形为正弦波，波形以下图所表示：4.2三角波（方波）信号发生器************************************************************************************三角波信号发生程序（括号内为方波）************************************************************************************** .mmregs .def startk1 .usect"k",1outdata1.set0800h(0800h)outdata2.set09ffh(0fffh)outdata3.set0affh(0fffh)outdata4.set0bffh(0fffh)outdata5.set0cffh(0fffh)outdata6.set0dffh(0fffh)outdata7.set0effh(0fffh)outdata8.set0fffh(0fffh)outdata9.set1000h(0fffh)outdata10.set0fffh(0fffh)outdata11.set0effh(0fffh)outdata12.set0dffh(0fffh)outdata13.set0cffh(0fffh)outdata14.set0bffh(0fffh)outdata15.set0affh(0fffh)outdata16.set09ffh(0fffh)outdata17.set08ffh(0800h)outdata18.set07ffh(0000h)outdata19.set06ffh(0000h)outdata20.set05ffh(0000h)outdata21.set04ffh(0000h)outdata22.set03ffh(0000h)outdata23.set02ffh(0000h)outdata24.set01ffh(0000h)outdata25.set00ffh(0000h)outdata26.set01ffh(0000h)outdata27.set02ffh(0000h)outdata28.set03ffh(0000h)outdata29.set04ffh(0000h)outdata30.set05ffh(0000h)outdata31.set06ffh(0000h)outdata32.set07ffh(0000h)//定义输出数据 .textstart:stmh,sp//置堆栈指针stm #k1,ar2//将操作数#k1装入ar2st#outdata1,*ar2//将数据送到*ar2nopnopbegin: st#outdata1,*ar2 portw *ar2,0bfffh//将*ar2内容从D/A转换器输出rpt#7fffh//等候一段时间 nopst#outdata2,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata3,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata4,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata5,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata6,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata7,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata8,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata9,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata10,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata11,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata12,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata13,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata14,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata15,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata16,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata17,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nopst#outdata18,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata19,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata20,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata21,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata22,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata23,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata24,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata25,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata26,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata27,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata28,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata29,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata30,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata31,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop st#outdata32,*ar2 portw *ar2,0bfffhrpt#7fffh nop b begin//循环输出32个数据 .end//代码段结束4.3本系统软件总体步骤4.4关键模块及实现代码FFT算法程序：voidkfft(doublepr[Length],doublepi[Length],intn,intk,doublefr[Length],doublefi[Length],intl,intil){intit,m,is,i,j,nv,l0;doublep,q,s,vr,vi,poddr,poddi;for(it=0;it<=n-1;it++){m=it;is=0;for(i=0;i<=k-1;i++){j=m/2;is=2*is+(m-2*j);m=j;}fr[it]=pr[is];fi[it]=pi[is];}pr[0]=1.0;pi[0]=0.0;p=6./(1.0*n);pr[1]=cos(p);pi[1]=-sin(p);if(l!=0)pi[1]=-pi[1];for(i=2;i<=n-1;i++){p=pr[i-1]*pr[1];q=pi[i-1]*pi[1];s=(pr[i-1]+pi[i-1])*(pr[1]+pi[1]);pr[i]=p-q;pi[i]=s-p-q;}for(it=0;it<=n-2;it=it+2){vr=fr[it];vi=fi[it];fr[it]=vr+fr[it+1];fi[it]=vi+fi[it+1];fr[it+1]=vr-fr[it+1];fi[it+1]=vi-fi[it+1];}m=n/2;nv=2;for(l0=k-2;l0>=0;l0--){m=m/2;nv=2*nv;for(it=0;it<=(m-1)*nv;it=it+nv)for(j=0;j<=(nv/2)-1;j++){p=pr[m*j]*fr[it+j+nv/2];q=pi[m*j]*fi[it+j+nv/2];s=pr[m*j]+pi[m*j];s=s*(fr[it+j+nv/2]+fi[it+j+nv/2]);poddr=p-q;poddi=s-p-q;fr[it+j+nv/2]=fr[it+j]-poddr;fi[it+j+nv/2]=fi[it+j]-poddi;fr[it+j]=fr[it+j]+poddr;fi[it+j]=fi[it+j]+poddi;}}if(l!=0)for(i=0;i<=n-1;i++){fr[i]=fr[i]/(1.0*n);fi[i]=fi[i]/(1.0*n);}if(il!=0)for(i=0;i<=n-1;i++){pr[i]=sqrt(fr[i]*fr[i]+fi[i]*fi[i]);if(fabs(fr[i])<0.000001*fabs(fi[i])){if((fi[i]*fr[i])>0)pi[i]=90.0;elsepi[i]=-90.0;}elsepi[i]=atan(fi[i]/fr[i])*360.0/6.;}}卷积程序：voidConvolveok(//卷积函数double*x, // 原始输入数据double*h, // 冲击响应double*y, // 卷积输出结果UINT16Leng, //序列长度UINT16h_Len){ UINT16m,p,j; doubler,rm; doublexmean=0.0; doublexmid[100]; for(m=0;m<h_Len;m++) { xmid[m]=0.0; } for(m=0;m<Leng;m++) { xmean=x[m]+xmean; } xmean=1.0*xmean/Length; for(m=0;m<Leng;m++) { x[m]=x[m]-xmean; } for(m=0;m<Leng;m++) { for(p=0;p<h_Len;p++) { xmid[h_Len-p-1]=xmid[h_Len-p-2]; } xmid[0]=x[m]; r=0.0; rm=0.0; for(j=0;j<h_Len;j++) { r=xmid[j]*h[j]; rm=rm+r; } y[m]=rm; }}求最大值和次大值函数：voidmax(){intk1,k2;//k1最大值，k2次最大值intr;for(r=0;r<16;r++){if(pr[k1]<pr[r]){k1=r;}}for(r=20;r<64;r++){if(pr[k2]<pr[r]){k2=r;}}f0=250000.0/256*k1;f1=250000.0/256*k2; fc=(f0+f1)/2;}归一化函数：voidavg(){intj;sum=0.0;for(j=0;j<256;j++){sum+=(data_buff[j]/256.0);}for(j=0;j<256;j++){pr[j]=data_buff[j]-sum;pi[j]=0.0;}}FIR滤波器设计函数：voidfirdes(doublenpass)//求h(n){ intt; for(t=0;t<FLen;t++) { h[t]=sin((t-(FLen-1)/2.0)*npass*3.1415926)/(3.1415926*(t-(FLen-1)/2.0)); }if(t==((FLen-1)/2))h[t]=npass;}外部中止2服务函数：voidinterruptExtInt2(void){inti1,j;*(unsignedint*)IFR=0xFFFF;//清除全部中止标志data_buff[i1]=port8002&0x00ff;i1++;if(i1==256){avg();kfft(pr,pi,256,8,fr,fi,0,1);max();npass=fc/250000.0;firdes(npass);Convolveok(data_buff,h,y,256,51);for(j=0;j<256;j++){ yr[j]=y[j];yi[j]=0.0;}kfft(yr,yi,256,8,Yr,Yi,0,1);flag=1;i1=