1、DSP实验报告DSP实验报告软件实验无限冲激响应滤波器(IIR) 算法一实验目的1 掌握设计 IIR 数字滤波器的原理和方法。2 熟悉 IIR 数字滤波器特性。3 了解 IIR 数字滤波器的设计方法。二实验设备PC 兼容机一台，操作系统为 Windows2000( 或 Windows98 ，WindowsXP ，以下默认为Windows2000) ，安装 Code Composer Studio 2.21 软件。三实验原理1 无限冲激响应数字滤波器的基础理论。2 模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。3 数字滤波器系数的确定方法。4 根据要求设计低通 II
2、R 滤波器：要求：低通巴特沃斯滤波器在其通带边缘 1kHz 处的增益为 -3dB ，12kHz 处的阻带衰减为30dB ，采样频率 25kHz 。设计：- 确定待求通带边缘频率 fp1Hz 、待求阻带边缘频率 fs1Hz 和待求阻带衰减 -20log sdB 。模拟边缘频率为： fp1=1000Hz ， fs1=12000Hz阻带边缘衰减为： -20log s=30dB- 用= 2 f/fs 把由 Hz 表示的待求边缘频率转换成弧度表示的数字频率，得到p1 和s1 。 p1=2 fp1/fs=2 1000/25000=0.08 弧度 s1=2 fs1/fs=2 12000/25000=0.96
3、 弧度- 计算预扭曲模拟频率以避免双线性变换带来的失真。由 w=2fs tan( /2) 求得 wp1 和 ws1 ，单位为弧度 / 秒。wp1=2fs tan( p1/2)=6316.5 弧度 / 秒ws1=2fs tan( s1/2)=794727.2 弧度 / 秒- 由已给定的阻带衰减 -20log s 确定阻带边缘增益s 。因为 -20log s=30 ，所以 log s=-30/20 ，s=0.03162- 计算所需滤波器的阶数：因此，一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。- 一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为： H(s)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5)由双线
4、性变换定义 s=2fs(z-1)/(z+1) 得到数字滤波器的传输函数为：因此，差分方程为： yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1 。程序流程图：四实验步骤1 实验准备：- 设置软件仿真模式- 启动 CCS 2 打开工程，浏览程序，工程目录为C:ICETEKVC5416AES61VC5416AES61Lab0502-IIRIIR.pjt 。3 编译并下载程序。4 打开观察窗口：* 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency 进行如下图所示设置。* 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency ，进行如下设置：5 清除显示：在以上打
5、开的窗口中单击鼠标右键，选择弹出式菜单中“ CleAe Display ”功能。6 设置断点：在程序 iir.c 中有注释“ break point ”的语句上设置软件断点。7 运行并观察结果： 选择“ Debug ”菜单的“ Animate ”项，或按 F12 键运行程序。 观察“ IIR ”窗口中时域图形；观察滤波效果。8 退出 CCS五实验结果输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的余弦波叠加而成。如图：通过观察频域和时域图， 得知： 输入波形中的低频波形通过了滤波器， 而高频部分则被衰减。实验代码：#include #define IIRNUMBER 2#define SIGNAL1F
6、 1000#define SIGNAL2F 4500#define SAMPLEF 10000#define PI 3.1415926float InputWave();float IIR();float fBnIIRNUMBER= 0.0,0.7757 ;float fAnIIRNUMBER= 0.1122,0.1122 ;float fXnIIRNUMBER= 0.0 ;float fYnIIRNUMBER= 0.0 ;float fInput,fOutput;float fSignal1,fSignal2;float fStepSignal1,fStepSignal2;float f2P
7、I;int i;float fIn256,fOut256;int nIn,nOut;main() nIn=0; nOut=0; fInput=fOutput=0; f2PI=2*PI; fSignal1=0.0; fSignal2=PI*0.1;/ fStepSignal1=2*PI/30;/ fStepSignal2=2*PI*1.4; fStepSignal1=2*PI/50; fStepSignal2=2*PI/2.5; while ( 1 ) fInput=InputWave(); fInnIn=fInput; nIn+; nIn%=256; fOutput=IIR(); fOutnO
8、ut=fOutput; nOut+; / break point if ( nOut=256 ) nOut=0; float InputWave() for ( i=IIRNUMBER-1;i0;i- ) fXni=fXni-1; fYni=fYni-1; fXn0=sin(double)fSignal1)+cos(double)fSignal2)/6.0; fYn0=0.0; fSignal1+=fStepSignal1; if ( fSignal1=f2PI ) fSignal1-=f2PI; fSignal2+=fStepSignal2; if ( fSignal2=f2PI ) fSi
9、gnal2-=f2PI; return(fXn0);float IIR() float fSum; fSum=0.0; for ( i=0;iGraph-Time/Frequency 进行如下图所示设置。5 清除显示：在以上打开的窗口中单击鼠标右键，选择弹出式菜单中“ CleAe Display ”功能。6 设置断点：在程序 FFT.c 中有注释“ break point ”的语句上设置软件断点。7 运行并观察结果。 选择“ Debug ”菜单的“ Animate ”项，或按 F12 键运行程序。8. 退出 CCS 。5. 实验结果通过观察频域和时域图，程序计算出了测试波形的功率谱，与 CCS
10、 计算的 FFT 结果相近。实验代码：#include #define PI 3.1415926#define SAMPLENUMBER 128void InitForFFT();void MakeWave();int INPUTSAMPLENUMBER,DATASAMPLENUMBER;float fWaveRSAMPLENUMBER,fWaveISAMPLENUMBER,wSAMPLENUMBER;float sin_tabSAMPLENUMBER,cos_tabSAMPLENUMBER;void FFT(float dataRSAMPLENUMBER,float dataISAMPLEN
11、UMBER);main() int i; InitForFFT(); MakeWave(); for ( i=0;iSAMPLENUMBER;i+ ) fWaveRi=INPUTi; fWaveIi=0.0f; wi=0.0f; FFT(fWaveR,fWaveI); for ( i=0;iSAMPLENUMBER;i+ ) DATAi=wi; while ( 1 ); / break pointvoid FFT(float dataRSAMPLENUMBER,float dataISAMPLENUMBER) int x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx; int i,j,k,b,p
12、,L; float TR,TI,temp; /* following code invert sequence */ for ( i=0;iSAMPLENUMBER;i+ ) x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0; x0=i&0x01; x1=(i/2)&0x01; x2=(i/4)&0x01; x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01; x5=(i/32)&0x01; x6=(i/64)&0x01; xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6; dataIxx=dataRi; for ( i=0;iSAMPLENUMBER;i+ )
13、dataRi=dataIi; dataIi=0; /* following code FFT */ for ( L=1;L0 ) b=b*2; i-; /* b= 2(L-1) */ for ( j=0;j0 ) /* p=pow(2,7-L)*j; */ p=p*2; i-; p=p*j; for ( k=j;k128;k=k+2*b ) /* for (3) */ TR=dataRk; TI=dataIk; temp=dataRk+b; dataRk=dataRk+dataRk+b*cos_tabp+dataIk+b*sin_tabp; dataIk=dataIk-dataRk+b*sin
14、_tabp+dataIk+b*cos_tabp; dataRk+b=TR-dataRk+b*cos_tabp-dataIk+b*sin_tabp; dataIk+b=TI+temp*sin_tabp-dataIk+b*cos_tabp; /* END for (3) */ /* END for (2) */ /* END for (1) */ for ( i=0;iSAMPLENUMBER/2;i+ ) wi=sqrt(dataRi*dataRi+dataIi*dataIi); /* END FFT */void InitForFFT() int i; for ( i=0;iSAMPLENUM
15、BER;i+ ) sin_tabi=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER); cos_tabi=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER); void MakeWave() int i; for ( i=0;iSAMPLENUMBER;i+ ) INPUTi=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER*3)*1024; 硬件实验实验 4.2 ：发光二极管阵列显示实验一实验目的通过实验学习使用 5416A DSP 的扩展端口控制外围设备的方法，了解发光二极管阵列的控制编程方法。二实验设备计算机，ICETEK-VC5416-AE实验箱（或ICETEK仿真器ICETEK-VC54
16、16-AE 系统板相关连线及电源） 。三实验原理1 扩展接口ICETEK-VC5416-AE 是一块以 TMS320VC5416ADSP 为核心的 DSP 扩展评估板，它通过扩展接口与实验箱的显示/控制模块连接，可以控制其各种外围设备。2 发光二极管显示阵列的显示是由扩展端口控制，扩展在 IO 接口的两个寄存器 EWR 和SNR提供具体控制。3 实验程序流程图：四实验步骤1 实验准备： 连接实验设备 将 ICETEK-CTR 板的供电电源开关拨动到“开”的位置。2 设置 Code Composer Studio 2.21 在硬件仿真(Emulator) 方式下运行。3 启动 Code Composer Studio 2.21 ：选择菜单 Debug Reset CPU 。4 打开工程文件。5 编译、下载程序。6 运行程序观察结果。7 结束程序运行，退出 CCS 。五实验结果与分析实验结果：可以看到发光二极管依次点亮。分析：本程序使用循环延时的方法，如果想实现较为精确的定时，可使用通用计时器，在通用计时器中断中取得延时，改变显示内容。
