DSP技术及应用课程实验指导手册

DSP技术及应用课程实验指导手册通信与电子工程学院2009-2010(1)实验一卷积运算（含VisualDSP++基础练习）1、实验目的（1）熟悉VisualDSP++集成开发调试环境的使用（2）理解并调试卷积运算的编程实现2、实验设备安装了VisualDSP++软件的PC机，VisualDSP++版本为4.5以上。3、实验内容及原理（1）熟悉VisualDSP++的使用，主要内容包括：创建、打开和维护工程；编译链接并执行程序；设置断点、观察变量和寄存器值的变化等。（2）理解并调试卷积运算程序：对于离散线性时不变系统，设输入为x[m][n]，单位脉冲响应为h[m][n]，则系统的输出y[m][n]可表示为x与h的卷积，可用公式表示如下：21]][[]][[]][[2121kkknkmhkkxnmy要求在VisualDSP++环境下对例程进行编译、运行和调试。4、实验步骤第一部分：（1）创建一个工程（以自己姓名的全拼命名），选择BF533作为处理器。（2）生成一个打印HelloDSP!的带main函数的c文件，并加入工程中。（3）关闭当前工程，然后再次打开该工程。（4）生成一个新的Session并选中它，选用软件模拟器（simulator）作为目标平台。（5）完成编译、链接并执行，观察执行结果（在输出窗口打印出HelloDSP!）。第二部分：（1）在VisualDSP++下打开工程conv_2d_533.dpj，将其设置为活动工程（在该工程名上点击邮件，选中SetAsActiveProject）。（2）利用菜单项'Session'-'SelectSession'，选择一个ADSP-BF533模拟器session，没有的话则创建一个。（3）执行菜单项'Project''BuildProject'（或用F7）编译该项目，这将自动加载可执行文件，程序会停在主程序的入口处。（4）执行菜单项'Debug''Run'（或用F5），程序执行到程序末尾的断点___lib_prog_term处，此时程序处于暂停状态。（5）执行菜单项'View''DebugWindows''ImageViewer…'，打开ImageConfiguration窗口，按下图分别对input和output分别进行配置，然后点击OK。则在ImageViewer窗口可以观察到输入图像与输出图像。（6）执行菜单项'Debug''Reset'，停止程序执行。然后在重复第（3）步，接下来执行'Register''Core''DataRegisterFile'、'Register''Core''DAGRegister'、'Register''Core''PRegister'，打开寄存器窗口；再执行'View''DebugWindows''Expressions'打开表达式计算窗口，添加input、output、buffer等变量以便观察其值的变化。还可执行'Memory''BlackfinMemory'来观察内存，在其输入框中输入input、buffer等即可看到其地址和内容。（7）做好第六步的准备后，反复执行'Debug''Stepinto'（或F11键）进行单步执行，注意观察寄存器和变量的变化情况，理解每条语句的作用。（8）根据实验结果，结合代码阅读，理解conv_2d.asm文件main函数每个部分的功能（如第31行到37行将input中8-bit对齐的数据变换成16位存放到buffer中）。5、实验报告内容要求（1）记下output的最终结果（2）解释第31行到37行零开销循环的执行流程和作用（3）请描述input图和output图的区别，并结合3×3低通滤波算子解释其原因。实验二数字滤波器实现1、实验目的（1）理解并调试数字滤波器的编程实现（2）理解并掌握函数参数的传递机理（3）理解并掌握c程序调用汇编实现的函数的方法2、实验设备安装了VisualDSP++软件的PC机，VisualDSP++版本为4.5以上。3、实验内容及原理有限冲激响应FIR滤波器是在数字信号处理中经常使用的两种基本的滤波器之一，另一个为无限冲激响应IIR滤波器。FIR滤波器有以下特点：(1)系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零；(2)系统函数H(z)在处收敛，极点全部在z=0处（因果系统）；(3)结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。在程序实现上，用汇编语言实现，共有四个参数，分别为输入序列、输出序列、输入样本的数目（必须是偶数）、fir_state_r16结构指针（指向滤波器参数）。该函数的测试则是用c程序来调用。在此遵从的协议是：汇编语言中声明函数体__fir，c程序中则调用_fir(*)。从函数体__fir中可以了解参数的压栈与出栈过程。4、实验步骤（1）在VisualDSP++下打开工程fir.dpj，将其设置为活动工程（在该工程名上点击邮件，选中SetAsActiveProject）。（2）利用菜单项'Session'-'SelectSession'，选择一个ADSP-BF533模拟器session，没有的话则创建一个。（3）执行菜单项'Project''BuildProject'（或用F7）编译该项目，这将自动加载可执行文件，程序会停在主程序的入口处。（4）执行菜单项'Debug''Run'（或用F5），程序执行到程序末尾并停在指令IDLE处，此时程序处于暂停状态。（5）执行菜单项'View''DebugWindows''Plot''New…'，打开PlotConfiguration窗口，按下图分别对input和output分别进行配置，然后点击Add添加。然后即可在Plot窗口观察到输入与输出数据。（6）执行'View''DebugWindows''Expressions'打开表达式计算窗口，在该窗口中可以添加IN、OUT、h、delay等变量名，观察其值。（7）执行菜单项'Debug''Reset'，停止程序执行。然后在重复第（3）步，接下来在调用_fir的函数处设置断点，或反复执行'Debug''Stepinto'（或F11键）进行单步执行。当进入__fir函数体后，注意观察参数的出栈过程，并利用第一个实验提供的方法来观察寄存器和变量的变化情况，理解每条语句的作用。（8）记录实验结果，特别是OUT的结果。5、实验报告内容要求（1）记下OUT的最终结果（2）记录Plot窗口中IN和OUT的曲线（3）总结函数参数的入栈和出栈操作实验三4×4键盘实验1、实验目的（1）学习键盘扫描原理，学习基于ADSP-BF53x处理器的I/O扩展键盘程序设计方法。（2）理解并掌握ADSP的中断处理机制2、实验设备安装了VisualDSP++软件的PC机，VisualDSP++版本为4.5以上。ADSP_BF533_EZ_KIT_Lite实验台DM-KIT-EXBSSK-BF533（DM-KIT-EXBSSK模块、DM-KIT-EXBCMOS-130mp模块、DM-KIT-EXBTFT模块)4×4键盘3、实验内容及原理内容：利用ADSP-BF53x处理器EBIU读取CPLD内部的键盘控制器键值寄存器，并将相应的键值信息打印出来。原理：BF53x通过EBIU接口和CPLD连接，利用CPLD在内部设计出键盘控制器，进行键值的行列扫描，将键值返回给键值寄存器，BF53x通过读取键值寄存器获得键盘的键值，根据键值做相应的处理。下图是矩阵键盘的硬件连接图，PA3～PA0为行线输入端，PA7～PA4为列线输出端，PA0-PA7全部接上拉电阻。PA7～PA4向所有的列线分别且循环输出低电平即0111，1011，1101，1110；读取各行线PA3～PA0的状态，若行线状态全为高电平，则表明无键按下，若行线状态中有低电平，则表明有键按下。即：PA7～PA4四条列扫描线在每次输出低电平期间，同时读取各行线PA3~PA0的状态，确定键值。例如：PA7～PA4输出1011，此时若读取PA3～PA0的状态为1110，则表明按键S2被按下。将键盘8条扫描线与BF53x地址空间的0x203E0000相连接，对应如下表（逻辑1表示高电平，逻辑0表示低电平）。在程序中不断向该地址循环写入0xfe,0xfd,0xfb,0xf7，经短暂延时后，再读取该地址的值。最后根据得到的值，判断被按下的键4、实验步骤（1）在DM-KIT-EXBSSK-BF5xx上插入4×4按键。（2）DM-KIT-EXBSSK-BF5xx采用内部供电模式，直接为DM-KIT-CBBF53x上电。（3）运行VisualDSP++，根据实际情况，将DM-EDU-SSKBF53x板与VisualDSP++连接。（4）加载DM_BF53x_KEYBOARD.dpj工程文件，编译并运行（5）将4×4键盘接入DM-KIT-EXBSSK-BF53x上的键盘接口，编译并运行。观察输出窗口的内容。5、实验报告内容要求（1）记录自己的按键过程和输出窗口对应的输出。（2）解释函数Init_timer0_Interrupts中语句的功能（3）列出按键’0’～’9’、’A’～’F’对应的键值实验四图像采集与处理1、实验目的（1）学习基于ADSP-BF533处理器PPI接口的CMOS图像采集原理（2）理解并掌握ADSP的中断处理机制及DMA配置及使用方法2、实验设备安装了VisualDSP++软件的PC机，VisualDSP++版本为4.5以上ADSP_BF533_EZ_KIT_Lite实验台DM-KIT-EXBSSK-BF533（DM-KIT-EXBSSK模块、DM-KIT-EXBCMOS-130mp模块、DM-KIT-EXBTFT模块)3、实验内容及原理利用ADSP-BF533处理器PPI总线接口单元与DM-KIT-EXBCMOS-130mp连接，通过对CMOS配置实现图像采集和处理功能。系统整体框图如下：系统硬件包括DM-KIT-EXBCMOS-130mp模块，它能驱动三款CMOS摄相头模组，分别为CN00303R0FD030万像素，CN01305Z3HH4130万像素，TGA130V10130万像素，它们选用的图像传感器分别为PO3030K，PO3130D，OV9653。本实验采用OmniVision公司的OV9653图像传感器为核心的型号为TGA130V10的CMOS摄相头模块。OV9653CMOSSensor，输出130万像素，支持SXGA、VGA、QVGA、QQVGA、CIF、QCIF、QQCIF输出模式；数据输出格式：YCbCr4:2:2、YUV4:2:2、8BitBayerdata、5:6:5RGB、5:5:5RGB、CCIR656；寄存器读写采用标准I2C总线结构。4、实验步骤（1）将DM-KIT-EXBCMOS-130mp与DM-KIT-EXBSSK连接，CMOS模组朝向外侧。（2）将EZKIT和计算机连接好。（详细操作请参照EZKIT手册说明）。（3）为DM-KIT-EXBSSK-BF533选择合适的供电方式，为EZKIT上电。（4）运行VisualDSP++，根据实际情况，将EZKIT板与VisualDSP++连接。（5）加载DM_BF53x_CMOS_OV9653.dpj工程文件，编译并运行，等待中断。（6）产生中断后会打印如图2信息，说明捕捉图象成功。待打印出如图2的信息后，选择菜单栏中的Debug菜单下的Halt，将程序停下。（7）运行菜单项View-DebugWindows-Imageviewer，弹出如下会话框，如下图设置，设置结束后点击OK，在ImageViewer窗口观察拍摄到的图像。（8）（可选步骤）要采集1280*1024大小的图片，把dm_bf5xx.h头文件中的下面这段注释掉的代码还原，定义CAPTURE_MODE_SXGA。即将//#defineCAPTURE_MODE_SXGA//定义摄像头采集图片的大小为1280*1024更改