1、數(shù)據(jù)采集處理和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一 課程設(shè)計(jì)要求1.基本DSP硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求基本DSP硬件系統(tǒng)以TMS320C54x系列為核心處理器，包括最小系統(tǒng)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、顯示器、鍵盤、AD、DA等電路模塊；硬件設(shè)計(jì)畫出主要芯片及電路模塊之間的連接即可，重點(diǎn)考查電路模塊方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)地址分配；設(shè)計(jì)方案以電路示意圖為主，輔以必要的文字說(shuō)明。2.基本軟件設(shè)計(jì)要求看懂所給例程，畫出例程輸出波形示意圖；修改例程程序，使之輸出其它波形，如方波、三角波、鋸齒波等均可；設(shè)計(jì)方案以程序?qū)崿F(xiàn)為主，輔以必要的文字說(shuō)明。3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能、主要芯片選型及使用方法、設(shè)計(jì)方案說(shuō)明、電路示意圖軟件系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)：示例程序功能解讀及輸出波形示意圖、設(shè)計(jì)軟件功能、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)源碼（帶程序注釋）報(bào)告總結(jié)二 系統(tǒng)分析利用實(shí)驗(yàn)箱的模擬信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，或者產(chǎn)生兩個(gè)頻率的信號(hào)的疊加。在DSP 中采集信號(hào)，并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，濾波等。通過(guò)鍵盤或者串口命令選擇算法的功能，將計(jì)算的信號(hào)頻率或者濾波后信號(hào)的頻率在LCD 上顯示。主要功能如下： (1)對(duì)外部輸入的模擬信號(hào)采集到DSP 內(nèi)存，會(huì)用CCS 軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形。 (2)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下算法分析： 頻譜分析：使用fft 算法計(jì)算信號(hào)的頻率。 對(duì)信號(hào)進(jìn)行IIR 濾波或FIR 濾波，并且計(jì)算濾波前后信號(hào)的頻率。 外部鍵盤或者從計(jì)算機(jī)

3、來(lái)的串口命令選擇算法功能，并且將結(jié)果在LCD 上顯示。 繪制出DSP系統(tǒng)的功能框圖、使用AD（Altium Designer）繪制出系統(tǒng)的原理圖和PCB 版圖。在 DSP 中采集信號(hào)，用CCS 軟件顯示采集的數(shù)據(jù)波形，以及對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析。三 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件總體結(jié)構(gòu)3.2 DSP模塊設(shè)計(jì)3.3 電源模塊設(shè)計(jì)將5V電源電壓轉(zhuǎn)換為3.3V和1.6V電源3.4 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)此處由外部晶振提供時(shí)鐘信號(hào)3.5 存儲(chǔ)器模塊設(shè)計(jì)DSP上只有一個(gè)讀寫控制信號(hào)引腳，而FLASH有兩個(gè)引腳，將讀、寫分開(kāi)，故在OE上接一個(gè)非門電路，實(shí)現(xiàn)高時(shí)讀，低時(shí)寫。FLASH上的地址線和數(shù)據(jù)線與DSP上的地址線、數(shù)

4、據(jù)線相連3.6 JATG模塊設(shè)計(jì)3.7 TMS320VC5416 最小系統(tǒng) PCB 版圖板上包括了支持TMS320VC5416獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、Flash模塊、JTAG仿真接口電路以及電源模塊等。為節(jié)省空間和材料，部分器件放在了反面。四 軟件設(shè)計(jì)4.1正弦波信號(hào)發(fā)生器所給例程輸出波形為正弦波，波形如下圖所示：4.2三角波（方波）信號(hào)發(fā)生器 *三角波信號(hào)發(fā)生程序（括號(hào)內(nèi)為方波）*.mmregs .defstart k1 .usect k,1outdata1 .set 0800h(0800h)outdata2 .set 09ffh(0fffh)outdata3 .set 0affh(0

5、fffh)outdata4 .set 0bffh(0fffh)outdata5 .set 0cffh(0fffh)outdata6 .set 0dffh(0fffh)outdata7 .set 0effh(0fffh)outdata8 .set 0fffh(0fffh)outdata9 .set 1000h(0fffh)outdata10 .set 0fffh(0fffh)outdata11 .set 0effh(0fffh)outdata12 .set 0dffh(0fffh)outdata13 .set 0cffh(0fffh)outdata14 .set 0bffh(0fffh)outd

6、ata15 .set 0affh(0fffh)outdata16 .set 09ffh(0fffh)outdata17 .set 08ffh(0800h)outdata18 .set 07ffh(0000h)outdata19 .set 06ffh(0000h)outdata20 .set 05ffh(0000h)outdata21 .set 04ffh(0000h)outdata22 .set 03ffh(0000h)outdata23 .set 02ffh(0000h)outdata24 .set 01ffh(0000h)outdata25 .set 00ffh(0000h)outdata

7、26 .set 01ffh(0000h)outdata27 .set 02ffh(0000h)outdata28 .set 03ffh(0000h)outdata29 .set 04ffh(0000h)outdata30 .set 05ffh(0000h)outdata31 .set 06ffh(0000h)outdata32 .set 07ffh(0000h)/定義輸出數(shù)據(jù) .textstart: stm 2000h,sp /置堆棧指針 stm#k1,ar2 /將操作數(shù)#k1裝入ar2 st #outdata1,*ar2 /將數(shù)據(jù)送到*ar2 nop nopbegin:st #outdata

8、1,*ar2portw*ar2,0bfffh /將*ar2內(nèi)容從D/A轉(zhuǎn)換器輸出 rpt #7fffh/等待一段時(shí)間nop st #outdata2,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata3,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata4,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata5,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata6,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst

9、#outdata7,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata8,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata9,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata10,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata11,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata12,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata13,*ar2

10、portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata14,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata15,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata16,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata17,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnop st #outdata18,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata19,*ar2portw*ar2,0

11、bfffh rpt #7fffhnopst #outdata20,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata21,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata22,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata23,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata24,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata25,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7

12、fffhnopst #outdata26,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata27,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata28,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata29,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata30,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #outdata31,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopst #o

13、utdata32,*ar2portw*ar2,0bfffh rpt #7fffhnopbbegin /循環(huán)輸出32個(gè)數(shù)據(jù).end/代碼段結(jié)束4.3 本系統(tǒng)軟件總體流程4.4 核心模塊及實(shí)現(xiàn)代碼 FFT算法程序：void kfft(double prLength,double piLength,int n,int k,double frLength,double fiLength,int l,int il) int it,m,is,i,j,nv,l0; double p,q,s,vr,vi,poddr,poddi; for (it=0; it=n-1; it+) m=it; is=0; for

14、(i=0; i=k-1; i+) j=m/2; is=2*is+(m-2*j); m=j; frit=pris; fiit=piis; pr0=1.0; pi0=0.0; p=6.283185306/(1.0*n); pr1=cos(p); pi1=-sin(p); if (l!=0) pi1=-pi1; for (i=2; i=n-1; i+) p=pri-1*pr1; q=pii-1*pi1; s=(pri-1+pii-1)*(pr1+pi1); pri=p-q; pii=s-p-q; for (it=0; it=0; l0-) m=m/2; nv=2*nv; for (it=0; it=

15、(m-1)*nv; it=it+nv) for (j=0; j=(nv/2)-1; j+) p=prm*j*frit+j+nv/2; q=pim*j*fiit+j+nv/2; s=prm*j+pim*j; s=s*(frit+j+nv/2+fiit+j+nv/2); poddr=p-q; poddi=s-p-q; frit+j+nv/2=frit+j-poddr; fiit+j+nv/2=fiit+j-poddi; frit+j=frit+j+poddr; fiit+j=fiit+j+poddi; if (l!=0) for (i=0; i=n-1; i+) fri=fri/(1.0*n);

16、fii=fii/(1.0*n); if (il!=0) for (i=0; i=n-1; i+) pri=sqrt(fri*fri+fii*fii); if (fabs(fri)0) pii=90.0; else pii=-90.0; else pii=atan(fii/fri)*360.0/6.283185306; 卷積程序：void Convolveok( /卷積函數(shù) double *x,/原始輸入數(shù)據(jù) double *h,/沖擊響應(yīng) double *y,/卷積輸出結(jié)果 UINT16 Leng, / 序列長(zhǎng)度 UINT16 h_Len) UINT16 m,p,j;double r,rm;d

17、ouble xmean = 0.0;double xmid100;for(m=0;mh_Len;m+)xmidm = 0.0; for (m=0; mLeng; m+)xmean = xm + xmean;xmean = 1.0*xmean/Length;for (m=0; mLeng; m+)xm = xm - xmean;for (m=0; mLeng; m+)for (p=0; ph_Len; p+) xmidh_Len-p-1 = xmidh_Len-p-2; xmid0 = xm;r = 0.0;rm= 0.0; for (j=0; jh_Len; j+) r = xmidj * h

18、j;rm = rm + r; ym = rm; 求最大值和次大值函數(shù)：void max() int k1,k2; /k1 最大值，k2 次最大值 int r; for(r=0;r16;r+) if(prk1prr) k1=r; for(r=20;r64;r+) if(prk2prr) k2=r; f0=250000.0/256*k1; f1=250000.0/256*k2; fc=(f0+f1)/2;歸一化函數(shù)：void avg() int j; sum= 0.0; for(j=0;j256;j+) sum+=(data_buffj/256.0); for(j=0;j256;j+) prj=d

19、ata_buffj-sum; pij=0.0; FIR濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)：void firdes(double npass)/求h(n) int t; for (t=0; tFLen; t+) ht=sin(t-(FLen-1)/2.0)*npass*3.1415926)/(3.1415926*(t-(FLen-1)/2.0); if (t = (FLen-1)/2) ht=npass; 外部中斷2服務(wù)函數(shù)：void interrupt ExtInt2(void) int i1,j;*(unsigned int*)IFR=0xFFFF; /清除所有中斷標(biāo)志 data_buffi1 = port80

20、02 & 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;j256;j+) yrj=yj; yij=0.0; kfft(yr,yi,256,8,Yr,Yi,0,1); flag=1; i1 = 0; 4.5 程序運(yùn)行效果采集的數(shù)據(jù)及其FFT計(jì)算結(jié)果51階濾波器H(n)波形濾波前后信號(hào)頻譜圖：由濾波前后高低頻分量的相對(duì)大小證明低通濾波器對(duì)高頻分量的衰減作用比較強(qiáng)，但沒(méi)有完全濾出去采集數(shù)據(jù)波形與濾波后波形比較由圖可見(jiàn)濾波后信號(hào)中的高頻分量得到了較大的衰減，濾波后波形變得平滑。五 課程設(shè)計(jì)總結(jié) DSP芯片有更適合于數(shù)字信號(hào)處理的軟件和硬件資源，非常適合于通用數(shù)字信號(hào)處理的開(kāi)發(fā)，為數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用打開(kāi)了新局面。學(xué)好DSP技術(shù)具有非常重要的意義。