基于DSP的FFT算法實現(xiàn).doc

基于DSP的FFT算法實現(xiàn)1、 FFT的原理快速傅氏變換（FFT）是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅立葉變換的算法進行改進獲得的。它對傅氏變換的理論并沒有新的發(fā)現(xiàn)，但是對于在計算機系統(tǒng)或者說數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用離散傅立葉變換，可以說是進了一大步。 設(shè)x(n)為N項的復(fù)數(shù)序列，由DFT變換，任一X（m）的計算都需要N次復(fù)數(shù)乘法和N-1次復(fù)數(shù)加法，而一次復(fù)數(shù)乘法等于四次實數(shù)乘法和兩次實數(shù)加法，一次復(fù)數(shù)加法等于兩次實數(shù)加法，即使把一次復(fù)數(shù)乘法和一次復(fù)數(shù)加法定義成一次“運算”（四次實數(shù)乘法和四次實數(shù)加法），那么求出N項復(fù)數(shù)序列的X（m）,即N點DFT變換大約就需要N2次運算。當(dāng)N=1024點甚至更多的時候，需要N2=1048576次運算，在FFT中，利用WN的周期性和對稱性，把一個N項序列（設(shè)N=2k,k為正整數(shù)），分為兩個N/2項的子序列，每個N/2點DFT變換需要（N/2）2次運算，再用N次運算把兩個N/2點的DFT變換組合成一個N點的DFT變換。這樣變換以后，總的運算次數(shù)就變成N+2（N/2）2=N+N2/2。繼續(xù)上面的例子，N=1024時，總的運算次數(shù)就變成了525312次，節(jié)省了大約50%的運算量。而如果我們將這種“一分為二”的思想不斷進行下去，直到分成兩兩一組的DFT運算單元，那么N點的DFT變換就只需要Nlog2N次的運算，N在1024點時，運算量僅有10240次，是先前的直接算法的1%，點數(shù)越多，運算量的節(jié)約就越大，這就是FFT的優(yōu)越性。數(shù)字信號處理器(DSP)是一種可編程的高性能處理器，近年來發(fā)展很快它不僅適用于數(shù)字信號處理，而且在圖像處理、語音處理、通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用通用的微處理器在運算速度上很難適應(yīng)信號實時處理的要求聯(lián)滬處理器中集成有高速的乘法器硬件，能快速地進行大量數(shù)據(jù)的乘法和加法運算?？焖俑道锶~變換(FFT)的出現(xiàn)使得DFr在實際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用2、 基于DSP的FFT算法實現(xiàn) 用C語言實現(xiàn)FFT算法/*fft programe*/#include typedef.h #include math.h struct compx EE(struct compx b1,struct compx b2) struct compx b3 ; b3.real=b1.real*b2.real-b1.imag*b2.imag ; b3.imag=b1.real*b2.imag+b1.imag*b2.real ; return(b3);void FFT(struct compx*xin,int N) int f,m,nv2,nm1,i,k,j=1,l ; /*int f,m,nv2,nm1,i,k,j=N/2,l;*/ struct compx v,w,t ; nv2=N/2 ; f=N ; for(m=1;(f=f/2)!=1;m+) ; nm1=N-1 ; /*變址運算*/ for(i=1;i=nm1;i+) if(ij) t=xinj; xinj=xini; xini=t ; k=nv2 ; while(kj) j=j-k ; k=k/2 ; j=j+k ; int le,lei,ip ; float pi ; for(l=1;l=m;l+) le=pow(2,l); / 這里用的是L而不是1 lei=le/2 ; pi=3.14159 ; v.real=1.0 ; v.imag=0.0 ; w.real=cos(pi/lei); w.imag=-sin(pi/lei); for(j=1;j=lei;j+) /*double p=pow(2,m-l)*j; double ps=2*pi/N*p; w.real=cos(ps); w.imag=-sin(ps);*/ for(i=j;i=N;i=i+le) /* w.real=cos(ps); w.imag=-sin(ps);*/ ip=i+lei ; t=EE(xinip,v); xinip.real=xini.real-t.real ; xinip.imag=xini.imag-t.imag ; xini.real=xini.real+t.real ; xini.imag=xini.imag+t.imag ; v=EE(v,w); return ;/*main programe*/#include#include#include#include typedef.h float result257;struct compx s257;int Num=256 ;const float pp=3.14159 ;main() int i=1 ; for(;i0x101;i+) si.real=sin(pp*i/32); si.imag=0 ; FFT(s,Num); for(i=1;i0x101;i+) resulti=sqrt(pow(si.real,2)+pow(si.imag,2); 3、ICETEK-F2812-A的實驗板調(diào)試步驟1實驗準(zhǔn)備(1)連接實驗設(shè)備： (2)準(zhǔn)備信號源進行AD 輸入。取出2 根實驗箱附帶的信號線(如右圖，兩端均為單聲道語音插頭)。用1 根信號線連接實驗箱底板上信號源I模塊(圖10-1 中單實線框中部分)的“波形輸出”插座(圖10-1中的3 或4)和“A/D 輸入”模塊(圖10-1中虛線框中部分)的“ADCIN0”插座(圖10-1 中的A)，注意插頭要插牢、到底。這樣，信號源I的輸出波形即可送到ICETEK-F2812-A評估板的AD 輸入通道0。用1 根信號線連接實驗箱底板上信號源II模塊(圖10-1中雙實線框中部分)的“波形輸出”插座(圖10-1 中的c或d)和“A/D 輸入”模塊的“ADCIN1”插座(圖10-1中的B)，注意插頭要插牢、到底。這樣，信號源II的輸出波形即可送到ICETEK-F2812-A評估板的AD 輸入通道1。設(shè)置信號源I：-調(diào)整撥動開關(guān)“頻率選擇”(圖10-1 中的5)撥到“100Hz1KHz”檔(圖10-1中10)。-將“頻率微調(diào)”(圖10-1 中的6)順時針調(diào)到頭(最大)。-調(diào)整撥動開關(guān)“波形選擇”(圖10-1 中的7)撥到“三角波”檔(圖10-1 中的11)。-將“幅值微調(diào)”（圖10-1 中的8）順時針調(diào)到頭（最大）。設(shè)置信號源II：-調(diào)整撥動開關(guān)“頻率選擇”(圖10-1 中的e)撥到“100Hz1KHz”檔（圖10-1 中的j）。-將“頻率微調(diào)”（圖10-1 中的f）順時針調(diào)到頭（最大）。-調(diào)整撥動開關(guān)“波形選擇”（圖10-1 中的g）撥到“正弦波”檔（圖10-1 中的k）。-將“幅值微調(diào)”（圖10-1 中的h）順時針調(diào)到頭（最大）。將兩個信號源的電源開關(guān)(圖10-1 中的2和b)撥到“開”的位置。2設(shè)置Code Composer Studio 2.21在硬件仿真（Emulator）方式下運行請參看本書第一部分、四、2。3啟動Code Composer Studio 2.21請參看本書第一部分、五、2。選擇菜單DebugReset CPU。4打開工程文件-工程目錄：C:ICETEK-F2812-A-EDUlabDSP281x_examplesLab0305-AD ADC.pjt。-在項目瀏覽器中，雙擊adc.c，打開adc.c 文件，瀏覽該文件的內(nèi)容，理解各語句作用。5編譯、下載程序。6打開觀察窗口-選擇菜單“View”、“Graph”、“Time/Frequency”做如下設(shè)置，然后單擊“OK”按鈕；-選擇菜單“View”、“Graph”、“Time/Frequency”做如下設(shè)置(圖10-3)，然后單擊“OK”按鈕；-在彈出的圖形窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Clear Display”。通過設(shè)置，我們打開了兩個圖形窗口觀察兩個通道模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。7 設(shè)置信號源由于模數(shù)輸入信號未經(jīng)任何轉(zhuǎn)換就進入DSP，所以必須保證輸入的模擬信號的幅度在0-3V之間。必須用示波器檢測信號范圍，保證最小值0V最大值3 V，否則容易損壞DSP芯片的模數(shù)采集模塊。8運行程序觀察結(jié)果-單擊“Debug”菜單，“Run”項，運行程序；-停止運行，觀察“ADCIN0”、“ADCIN1”窗口中的圖形顯示；-適當(dāng)改變信號源，按F5 健再次運行，停止后觀察圖形窗口中的顯示。注意：輸入信號的頻率不能大于10KHz，否則會引起混疊失真，而無法觀察到波形，如果有興趣，可以試著做一下，觀察采樣失真后的圖形。9選擇菜單Fileworkspacesave workspacs As，輸入文件名SY.wks 。10退出CCS4、DSP板調(diào)試結(jié)果之波形及波形分析DSP板有多種調(diào)試方法，下面使用的一種為觀測其示波器波形的方法，通過波形，我們可以看出此板子的性能。使用通用定時器Timer1/2/3/4產(chǎn)生PWM，選擇連續(xù)計數(shù)模式可以產(chǎn)生如下圖所示的非對稱PWM波形選擇連續(xù)增/減計數(shù)模式可以產(chǎn)生中心或?qū)ΨQPWM波形，如下圖所示（2）同樣，采用連續(xù)增計數(shù)模式可以產(chǎn)生一對帶有死區(qū)的互補的非對稱PWM波形采用連續(xù)增/減計數(shù)模式可以產(chǎn)生一對帶有死區(qū)的互補的對稱PWM波形實現(xiàn)的方法如下：（1） 采用通用定時器Timer1和Timer2產(chǎn)生兩路PWM波形；（2） 為了產(chǎn)生對稱波形，使兩個定時器都工作于連續(xù)增/減計數(shù)模式；（3） 從上圖可以看出，S