西电DSP上机实验报告

DSP上机报告及发展综述目录实验一VISUALDSP++的使用入门--------------------2实验二用SIMULATOR模拟数字信号处理--------------8实验三信号数据采集与谱分析----------------------18实验四数据采集与滤波处理------------------------26综述DSP技术的发展与应用-----------------------29实验一VISUALDSP++的使用入门一、实验目的1、熟悉VISUALDSP++的开发环境。针对ADSP－21065LSHARCDSP，利用几个用C、C++和汇编语言写成的简单例子来描述VISUALDSP＋十编程环境和调试器（debugger）的主要特征和功能。2、对于运行在其它类型SHARC处理器的程序只需对其链接描述文件（．LDF）做一些小的变化，用于ADSP－21065L硬件仿真。二、实验内容实验一：启动VisualDSP++，建立一个用C源代码的工程（Project），同时用调试器来评估用C语言所编写代码的性能；实验二：创立一个新的工程，修改源码来调用一个汇编（asm）程序，重新编译工程，用调试器来评估用汇编语言所写程序的性能；实验三：利用调试器的绘图（plot）功能来图形显示一个卷积算法中的多个数据的波形；实验四：利用调试器的性能统计功能（Statisticalprofile来检查练习三中卷积算法的效率。利用所收集到的性能统计数据就能看出算法中最耗时的地方。三、实验步骤及结果实验一：1、进入VisualDSP＋＋，显示VisualDSP++的集成开发和调试环境窗口。选择菜单中的Session\NewSession\SHARK\ADSP-21065LSHARKprocessingSimulator.此过程为将要编1译运行的程序建立了一个Session.2、选择菜单File中Open打开Project\E:\float\unit_1\dot_product_c\dotprodc．dpj。（注：练习中将float压缩包解压与E盘）3、在菜单Project中选择BuildProject来对工程进行编译。在本例子中，编译器会检测到一个未定义的错误，显示为：“．＼dotprod_main.c”，line115：error＃20：identifier“itn”isundefineditni；双击该行文字，光标会自动定位出错行，再该行中将“itn”改为“int”,重新编译后没有错误。这时工程已被成功编译，此时在菜单Debug中点击Run,则进入调试状态。4、调试无误后，再菜单中选择Tool\LinearProfiling\NewProfile,在弹出的对话框中，进行如下图的参数设置：实验结果如下：2实验二：1、从菜单ProjectGroup中选取AddNewProject项，在弹出的工程保存对话框中，将工程名定义为Newproject，并保存在E：\float\unit_1\dot_product_asm目录下。2、选取菜单Project\AddtoProject\file(s)…项，按住Ctrl键来同时选中dotprod_main.c，dotprod.c，dotprod_func．asm和dotprodasm.ldf文件，点击“Add”3将这几个文件加到工程中,然后进行编译，本例中有一个错误，此错误处于dotprodam.ldf源文件中，具体位置为INPUT_SECTIONS（dotprod.doj（seg_pmco）dotprod.doj（pm_codel）dotProd.doj(pm_code2）dotProd.doj（pm_code3）），将上语句改为INPUT_SECTIONS(dotprod.doj(seg_pmco)dotprod.doj(pm_codel)dotProd_func.doj(pm_code2)dotprod.doj(pm_code3))，重新进行编译，无误后进行调试。3、在菜单中选择Tool\LinearProfiling\NewProfile,在弹出的对话框中，进行如下图的参数设置：实验结果如下：4实验结果分析：分析实验一和实验二的实验结果，发现对于完成同一种功能，相对于C语言，汇编语言运算效率更高。实验三：1、在菜单中选择File\E:\float\unit_1\convolution\debug\convolution．dxe。并在随后的源文件对话框中选择文件convolution.cpp。可以在C代码源文件中看到四个全局数组：Table、Input、Output和Impulse。2、编译调试无误后，可以完成绘图工作，具体操作如下：View\DebugWindows\Plot\New5则可弹出绘图对话框，再本例中进行如下的参数设置：实验结果如下：实验四：（1）在菜单中选择File\E:\float\unit_1\convolution\debug\convolution．dxe。并在随后的源文件对话框中选择文件convolution.cpp。（2）打开LinerProfiling窗口，然后对程序进行编译调试，则可在LinerProfiling窗口中展现出卷积程序的执行情况。实验结果如下：6实验二用SIMULATOR模拟数字信号处理一、实验目的了解如何利用SIMULATOR实现基本的信号处理方法。二、实验内容实验一：时域卷积运算实验二：DFT运算实验三：时域相关运算实验四：利用相关函数计算信号的功率谱三、实验步骤及结果实验一：1、在菜单中选择File\E:\float\unit_2\Conv\conv.asm.将输入文件改为VARinputx[LENGTH_X]=pulse1.dat;VARinputy[LENGTH_Y]=sin64.dat;2、在菜单中选择View\DebugWindow\Plot\New进行绘图，分别作出inputx,inputy,output的图像。实验结果如下：7实验结果分析：两个序列卷积，卷积后系列的长度为原来两序列长度的和再减一，所以在画图设置中，应该注意输出output的长度。实验二：1、启动运行VisualDSP++,在菜单中建立一个新的session,即进行一下操作:Session\NewSession\ADSP-21062SHARKPresessor.2、将位于将E：\float\unit_2\DFT_MOD目录下的源文件调入到开发环境中。83、编译程序前，在下述程序行中将输入数据文件改为square64.dat即.VARinput[N]=square64.dat。4、对程序进行编译，并在绘图窗口中观察结果。实验结果如下：9实验三：1、调入程序，在菜单中执行以下操作：File\Open\Project\E:\unit_2\Corr\Corr.asm.2、选择数据文件，将输入数据inputx改为trig64,inputy改为trig64,可得三角波的自相关函数。3、将输入数据inputx改为trig64,inputy改为sin64,可得三角波与正弦波的互相关函数。4、编译程序，并用绘图窗口绘图。10实验结果如下：11实验结果分析：设原函数是f(t)，则自相关函数定义为R(t)=f(t)*f(-t)，其中*表示卷积；设两个函数分别是f(t)和g(t)，则互相关函数定义为R(u)=f(t)*g(-t)，它反映的是两个函数在不同的相对位置上互相匹配的程度。实验四：1、调入程序，在菜单中执行以下操作：File\Open\Project\E:\unit_2\psd\psd.asm.2、选择数据文件，将输入数据inputx改为square32,inputy改为square32,可得方波的自12相关谱。3、将输入数据inputx改为square32,inputy改为trig32,可得方波与三角波的互相关谱。4、编译程序，并用绘图窗口观察输出结果。实验结果如下:13141516实验结果分析：练习一：由冲击函数卷积的性质可知，单位冲击函数与正弦波函数卷积的结果是对正弦波函数进行平移，多个冲击函数与其卷积则是进行平移叠加。练习二：由方波的DFT的性质可知，方波的DFT变换结果是抽样函数，其实部位偶函数，虚部为奇函数。练习三：由信号的相关可以用信号的卷积表示，只有当两个信号完全一样时，其相关结果才会出现一个比较大的峰值（相关峰（两个信号完全重合时的卷积值最大））所以三角波的自相关结果会出现一个大的相关峰（三角波的峰值和峰值重合时）和两个小的峰值（由于信号时“偶对称”的），还有一个波谷（说明此时的两个信号相关性最弱），同理三角波和17正弦波的互相关结果则是，当正弦波的波峰与三角波的波峰相重合是的相关值最大，而正弦波的波谷和三角波的波峰重合时相关值最小，相关性最大。练习四：由维纳-欣钦(Wiener-Khintchine)定理可知，功率有限信号的功率谱函数与自相关函数构成一对傅里叶变换，功率有限信号的互功率谱函数与互相关函数构成一对傅里叶变换。实验结果中的方波自相关函数的DFT变换对应其功率谱函数，方波与三角波的互相关函数的DFT变换对应其互功率谱函数。通过加窗与不加窗信号的FFT结果我们可以看出，加窗后其信号的能量发散了，使得频谱展宽，波动更加剧烈，还造成了一定的频谱混叠（三角波对比明显），主要是因为信号加窗截断所引起的频谱泄露和谱间干扰。实验三信号数据采集与谱分析一、实验目的1、让学生了解信号的自相关知识。2、让学生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。二、实验内容1、利用ADSP21065L-EZ-KIT评估板的硬件资源，通过板上codec对输入信号进行采样，取出其中一段数据，然后计算其自相关。计算结果可以通过主机用VisualDSP++的plot功能描绘出来，也可以用示波器实时查看。2、利用ADSP21065L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。三、实验步骤及结果自相关：1、连接硬件关闭PC机的电源，按照硬件连接图正确连接各个硬件设备，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。2、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，运行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…\DSP_exp\unit_3\acorr目录下的源文件（acorr.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和acorr.ldf）加入到工程中。3、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。4、编译链接和观察结果编译链接该工程，没有错误后运行程序。必须注意在Settings菜单中有几项必须正确设置，设置和运行EZ_KIT板方法请上节的有关内容。正确的设置Settings后，才可以从示波器上看到输出结果。在程序中恰当位置设置断点（如sample_code函数中的data_count=0程序行），可以利用VisualDSP++的PLOT功能观察采样数据和相关结果。5、改变信号类型再观察调节信号发生器，利用示波器监视其输出幅度为0.5-1Vpp，频率为1-2kHZ。分别产生正弦波和三角波，观察并记录示波器上的输出结果，或者利用VisualDSP++的Plot功能进18行观察和记录。谱分析：1、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，确保正确连接各个硬件设备。2、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…\DSP_exp\unit_3\Fft目录下的源文件（Fft.C、065L_hdr.asm、Buf