利用dsp实现实时藕牌追治.doc

国家电工电子实验教学中心 DSP课程设计 设 计 报 告 设计题目：利用DSP实现实时信号频谱分析 学 院： 电子信息工程学院 专 业： 通信工程 成 员： 指导老师 ： 侯亚丽 目录 1 设计环境简介 1 1.1 DSP芯片主要特性 1 1.2 BJTU-DSP5502实验板板上资源主要包括： 1 1.3 TMS320VC5502片上外设 1 2 指标及设计要求 2 3 设计思路及原理 2 3.1 整体思路 2 3.2 信号的实时采集与传输 2 3.3 FFT算法 3 3.4 “ping-pong”存储方式 6 4 实验步骤 6 5 实验结果及分析 7 6 实验中遇到的问题及解决方法 9 7 实验感想 9 8 参考文献 10 9 程序清单及源代码 10 设计环境简介 1.1 DSP芯片主要特性 C55x是TI的C5000系列的DSP的子系列，是目前能耗效率很高的DSP处理器，其功耗可低至0.05mW/MIPS. 是54系列发展起来的，和C54x代码兼容，但是速度更快，功耗明显降低，如300MHz的C55x与120MHz的C54x相比，处理速度提高了5倍，功耗只有C54x的1/6. TMS320VC5502的程序／数据存储空间采用统一编址，整个寻址空间大小为16M 字节(bytes)，其中片内DARAM 占64K 字节，ROM 占32K 字节，其余存储空间被映射到片外4 个片选的子空间。 BJTU-DSP5502板支持TMS320VC5502 DSP，工作频率可以高达300MHz，工作的核电压为1.26V，I/O 电压为3.3V。 BJTU-DSP5502实验板板上资源主要包括： DSP芯片1枚(U1)：TMS320VC5502@300MHz SDRAM 1枚(U5)：2M×32bit(8Mbytes) HY57V643220CT FLASH 1枚(U4)：256K×16bit(512Kbytes) SST39VF400A-70 CPLD 1枚(U2)：CY37064VP100 通信接口3个：仿真器JTAG接口(J1)、连接到PC机USB接口(J4)和UART接口(J2) 信号采集和输出端口：立体音输入接口line-in(J5，直接接电脑的语音输出端口)/ 麦克风输入接口(J7)/耳机音频输出接口(J6) 扩展板接口(J9，J10) 1.3 TMS320VC5502片上外设 64bit Timer：4个,TIMER0/TIMER1/Watch Dog TIMER/TIMER3(DSP/BIOS timer) McBSP：3通道, McBSP0/McBSP1/McBSP2 DMA：6通道, DMA0/ DMA1/ DMA2/ DMA3/ DMA4/ DMA5/ DMA6 IIC：1通道 UART：1通道 8／16bit HPI：1通道 2 指标及设计要求 (1) 设计谱分析算法，或调用DSPLIB中FFT函数，实现对信号的频谱分析。 (2) 利用C语言对A/D、D/A进行初始化 (3) 利用C语言对DMA进行初始化 (4) 编写DMA中断服务程序，实现信号的实时谱分析 (5) 利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，对FFT算法结果进行验证。 (6) 信号频谱数据实时输出到Headphone输出接口，并在示波器上进行显示； (7) 在实验板的Line in输入端接入正弦信号，分左右声道分别采集，并分别进行频谱分析; (8) 利用CCS的Profiler工具计算FFT算法所需要的时间，并根据实时性要求进行必要的算法优化 3 设计思路及原理 3.1 整体思路 首先通过DSP的DMA方式对外部信号进行实时采集，外部模拟信号先进行A/D转换，利用MCBSP的接收寄存器接收数据，并将数据存放到DSP存储区中。设计FFT算法或调用DSPLIB中的rfft或cfft频谱分析函数，对信号进行快速傅立叶变换。频谱数据利用DMA方式送到D/A转换器转换为模拟信号在示波器上显示。 3.2 信号的实时采集与传输 DMA控制器可以在不影响CPU的情况下完成数据的传输，因此数据传输速度快，在要求信号实时采集和处理的系统中常采用DMA方式进行信号传输。本设计中输入信号经过A/D转换成数字信号后，将DMA通道4的源地址设为串口的接收寄存器，利用DMA通道4进行传输；而将DMA通道5的目的地址设置为串口的发送寄存器，将信号频谱利用DMA5通道进行传输，此步骤需要对AIC23、McBSP、DMA通道4和DMA通道5进行初始化配置。处理流图如图3.2.1所示。 图 3.2.1 3.3 FFT算法 FFT（Fast Fourier Transformation），即为快速傅