卷积运算及算法的DSP实现[精制甲类].doc
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1、发现运用+1 现代信号处理课程设计 课程设计报告课程设计报告 设计题目设计题目 卷积运算及算法的卷积运算及算法的 DSPDSP 实现实现 发现运用+2 目 录 第 1 章 总序.1 1.1 设计目的与背景.1 1.2 设计要求.1 1.3 设计思路简介.1 第 2 章 系统开发平台与环境.2 2.1 CCS 开发环境.2 2.2 ICETEK-F2821-A 开发实验 板.2 第 3 章 卷积算法设计过程 .3 3.1 卷积算法设计总框图 .3 3.2 卷计算法设计的原理 .3 第 4 章 系统软件设计.5 4.1 程序流程图.5 4.2 程序源代码.6 第 5 章 系统仿真.11 5.1 仿
2、真设置.11 5.2 仿真图.12 第 6 章 总结.16 发现运用+3 参考文献.17 第第 1 章章 绪论绪论 1.11.1 设计目的与背景设计目的与背景 1 1)设计背景)设计背景 卷积是在信号与线性系统的基础上或背景中出现的,脱离这个背景单独谈 卷积是没有任何意义的,除了那个所谓褶反公式上的数学意义和积分(或求 和,离散情况下)。 信号与线性系统,讨论的就是信号经过一个线性系统以后发生的变化 (就是输入输出和所经过的所谓系统,这三者之间的数学关系)。所谓线性 系统的含义,就是,这个所谓的系统,带来的输出信号与输入信号的数学关 系式之间是线性的运算关系。 因此,实际上,都是要根据我们需要
3、待处理的信号形式,来设计所谓的 系统传递函数,那么这个系统的传递函数和输入信号,在数学上的形式就是 所谓的卷积关系。卷积关系最重要的一种情况,就是在信号与线性系统或数 字信号处理中的卷积定理。利用该定理,可以将时间域或空间域中的卷积运 算等价为频率域的相乘运算,从而利用 FFT 等快速算法,实现有效的计算, 节省运算代价。 DSP(数字信号处理器)与一般的微处理器相比有很大的区别,它所特有 的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供 了便利,本文选用 F2812 作为 DSP 处理芯片,通过对其编程来实现卷积。 2 2)设计目的)设计目的 通过本次设计掌握并熟悉 dsp
4、 的应用以及 ICETEK-F2812-A 的平评估板的 使用,了解卷积算法的原理和计算方法,以及其特性与特点,并学习卷积 算法的程序实现。 并且通过本次设计来提高自己的动手实践能力,增加我们对本专业的各 种芯片的了解,增强我们的专业素养。 1.21.2 设计要求设计要求 利用 C 语言在 CCS 环境中编写一个卷积算法程序,并能利用已设计好的 卷积器对一些常用信号进行卷积运算处理。 1.31.3 设计思路简介设计思路简介 在 TMS320C54x 系统开发环境 CCS(Code Composer Studio)下对卷积 发现运用+4 的 DSP 实现原理进行讨论。利用 C 语言设计相应的算法
5、,通过实验仿真, 从输入信号和输出信号的时域和频域曲线可看出在 DSP 上实现的卷积算法 能完成预定的计算任务。 第第 2 章章 系统开发平台与环境系统开发平台与环境 2.12.1 CCSCCS 开发环境开发环境 DSP 开发工具: PC 机+目标板+仿真器+CCS 开发环境 一般是先在 CCS 开发环境下编写程序(使用 C 语言、汇编语言或者两 者混合)CCS 内置软仿真 simulator 提供了编译,调试,运行功能。其作 用主要是检测目标程序运行的正确性和连贯性!但不能够实时查看和控制。 当程序成功运行通过后,通过仿真器(XDS510 或者 XDS560)与目标板连接, 安装仿真器驱动,
6、然后 load program 到目标板,运行,利用仿真器提供 的 RTDX 可实时查看存储器和寄存器变化。 2.22.2 ICETEK-F2821-AICETEK-F2821-A 开发实验板开发实验板 发现运用+5 第第 3 章章 卷积算法设计过程卷积算法设计过程 3.13.1 卷积算法设计总框图卷积算法设计总框图 开 始 初始化 DSP 产生输入信号 将卷积信号X(m)和 H(m)输 入在同一个坐标系内 翻转:将 H(m)以 m=0 的垂 直轴为轴翻褶成 H(-m) 移位:将 H(-m)移位 n,即 得 H(n-m) 取移位值 n 发现运用+6 3.23.2 卷积算法设计的原理卷积算法设计
7、的原理 1 1)卷积算法基础理论)卷积算法基础理论 卷积的基本理论和公式 卷积和:对离散系统“卷积和”也是求线性时不变系统输出响应(零状态 响应)的主要方法。 卷积和的运算在图形表示上可分为四步: A)翻褶 现在亚变量坐标 M 上作出 X(m)和 H(m),将 m=0 的垂直轴为轴翻 褶成 H(-m)。 B)移位 将 H(-m)移位 n,即得 H(n-m)。当 n 为正整数时,右移 n 位。当 n 为负整数时,左移 n 位。 C)相乘 再将 H(n-m)和 X(m)的相同 m 值的对应点值相乘。 D)相加 把以上所有点的对应点的乘积叠加起来,即得 Y(n)值。 依上法,取 n=,-2,-1,0
8、,1,2,3,各值,即可得全部 Y(n) 值。 相乘:再将 H(n-m)和 X(m)的相同 m 值的对应点值 相乘 相加:把以上所有点的对应点 的乘积叠加起来,即得 Y(n) 值。 N 值取遍整 个坐标轴 结 束 YES 发现运用+7 第第 4 章章 系统软件设计系统软件设计 4.14.1 程序流程图程序流程图 开始 打印“volume example tartedn” 执行 processing1()子程序 执行 processing2()子程序 执行 processing3()子程序 发现运用+8 While(TRUE ) 执行 dataIO2()子程序 执行 dataIO()子程序 执行
9、 processing4()子程序 结束 YES NO 执行 processing4()子程序 程序的自编函数及其功能 1)processing(int *input2,int *output2) 调用形式:processing1(int *input2,int *output2) 参数解释:input2、output 为两个整型指针数组。 返回值解释:返回一个“TURE”,让主函数的 While 循环保持连续。 功能说明:对输入的 input2 buffer 波形进行截取 m 点,再以零点的 Y 轴为对称轴进行翻褶,把生成的波形上的各点的值存入以 OUTPUT2 指针 发现运用+9 开始的一
10、段地址空间中。 2)processing2(int *output2,int *output3) 调用形式: processing2(int *output2,int *output3) 参数解释:output2、output3 为两个整形指针数组。 返回值解释:返回了一个“TREN”,让主函数的 While 循环保持连续。 功能说明:对输出的 output2 buffer 波形进行作 n 点移位,然后把生成 的波形上的各点的值存入以 OUTPUT3 指针开始的一段空间中。 3)processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 调用形式:pr
11、ocessing3(int *input1,int *output2,int *output4) 参数解释:output2、output4、input1 为三个整型指针数组。 返回值解释:返回了一个“TRUE”,让主函数的 While 循环保持继续。 功能说明:对输入的 input2 buffer 波形和输入的 input1 buffer 做卷 积和运算,然后把生成的波形上的各点的值存入以 OUTPUT4 指针开始的 地址空间中。 4)processing4(int *input2,int *output1) 调用形式:processing4(int *input2,int *output1)
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