實(shí)驗(yàn)4信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)sine

1、 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)1利用DSP實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字處理框圖 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)2信號(hào)輸入輸出電路圖信號(hào)輸入輸出電路圖信號(hào)源信號(hào)源to DSPto DSP McBSP1McBSP1from DSPfrom DSP McBSP1McBSP1輸出輸出AIC23AIC23 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)3信號(hào)輸入輸出電路圖信號(hào)輸入輸出電路圖信號(hào)輸出端口信號(hào)輸出端口AIC23AIC23AIC23AIC23輸出輸出 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)4實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4 4 信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)一、

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)思考題四、實(shí)驗(yàn)思考題 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)5一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)并掌握D/A轉(zhuǎn)換器的初始化設(shè)置及其應(yīng)用2.學(xué)習(xí)并掌握使用DSP產(chǎn)生正弦波的原理和算法，進(jìn)而掌握任意信號(hào)波形(如三角波、鋸齒波、矩形波等信號(hào))產(chǎn)生的原理和算法。3.比較產(chǎn)生信號(hào)的兩種主要方法(查表法和計(jì)算法)的優(yōu)缺點(diǎn)。 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)61.TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 2. A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的初始化與編程3.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 北京

3、交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)7 TLV320AIC23B是TI公司生產(chǎn)的高性能語(yǔ)音芯片，16、20、24、32位串行A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路。采樣速率：可通過(guò)DSP對(duì)其寄存器編程來(lái)設(shè)置，范圍8KHz96KHz。內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器。在ADC之后有一個(gè)抽取濾波器：提高輸入信號(hào)的信噪比(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。在DAC之前有一個(gè)插值濾波器：保證輸出信號(hào)平滑(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。1.TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理詳情見(jiàn)TLV320AIC23B datasheet.pdf 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)

4、用技術(shù)8TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)McBSP1McBSP1 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)9TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)1.左側(cè)line輸入通道音量控制(地址:0000000)(1)左右通道音量同步設(shè)置(2)左通道音量增益設(shè)置/ AIC23左聲道音量控制Uint16Left_Line_Input_Volume_Control2=Codec_LLIVC_LPS(1),/左右通道音量同步LLIVC_LIM(0)+LLIVC_LIV(23);/左通道音量0增益編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)102.右側(cè)li

5、ne輸入通道音量控制(地址:0000001)(1)右左通道音量同步設(shè)置(2)右通道音量增益設(shè)置/ AIC23右聲道音量控制Uint16Right_Line_Input_Volume_Control2=Codec_RLIVC_RLS(1), /左右通道音量同步RLIVC_RIM(0)+RLIVC_RIV(23); /右通道音量0增益TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)113.耳機(jī)左聲道音量控制(地址:0000010)(1)左右耳機(jī)聲道音量同步設(shè)置(2)耳機(jī)左聲道零交叉檢測(cè)設(shè)置(3)耳機(jī)左聲道檢測(cè)使能耳機(jī)左聲道

6、增益設(shè)置/ AIC23耳機(jī)左聲道音量控制Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機(jī)左聲道零交叉檢測(cè)使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機(jī)左聲道零交叉 /+檢測(cè)使能耳機(jī)左聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)124.耳機(jī)右聲道音量控制(地址:0000011)(1)右左耳機(jī)聲道音量同步設(shè)置(2)耳機(jī)右聲道零交叉檢測(cè)設(shè)置(3)耳機(jī)右聲道檢測(cè)使能耳機(jī)左聲道增益設(shè)置/ AIC23耳機(jī)右聲道音量控制

7、Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機(jī)右聲道零交叉檢測(cè)使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機(jī)右聲道零交叉 /+檢測(cè)使能耳機(jī)右聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)135.模擬音頻通道控制(地址:0000100)(1)DAC使能設(shè)置(2)ADC輸入設(shè)置：0=line,1=microphone/AIC23模擬音頻通道控制Uint16Analog_Aduio_Path_Control2=C

8、odec_AAPC_STA2(0),AAPC_STA10(0)+AAPC_STE(0)+AAPC_DAC(1)+AAPC_BYP(0)+AAPC_INSEL(0)+AAPC_MICM(0)+AAPC_MICB(0); /DAC使能，ADC輸入為lineTLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)146.數(shù)字音頻通道控制(地址:0000101)(1)噪聲去加重使能設(shè)置(2)ADC高通濾波器使能設(shè)置：0=禁止,1=使能/AIC23數(shù)字音頻通道控制Uint16Digital_Audio_Path_Control2=Cod

9、ec_DAPC_REV,DAPC_DACM(0)+DAPC_DEEMP(0)+DAPC_ADCHP(1) /ADC使能高通濾波器TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)157.采樣率控制(地址:0001000)(1)CLKIN分頻器設(shè)置：0=MCLK,1=MCLK/2(2)CLKOUT分頻器設(shè)置：0=MCLK,1=MCLK/2(3)采樣率選擇(見(jiàn)下表)當(dāng)SR3|SR2|SR1|SR0=(0110)b=6時(shí)，ADC采樣率=32KHz(4)時(shí)鐘模式選擇：0=Normal,1=USBTLV320AIC23B的11個(gè)寄

10、存器(含編程) 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)167.采樣率控制(地址:0001000)(續(xù))/AIC23波特率設(shè)置，CLKIN=CLKOUT=MCLK，采樣率32KHz，時(shí)鐘模式為普通模式，Uint16Sample_Rate_Control2=Codec_SRC_REV,SRC_CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0);TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)178.數(shù)字音頻接口格式設(shè)置(地址:0000111)(1)A

11、IC23主從模式設(shè)置(2)數(shù)據(jù)格式設(shè)置：11=DSP格式,10=I2S格式(3)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：00=16bit,01=20bit,10=24bit,11=32bit /AIC23為主模式，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度16bit，數(shù)據(jù)為DSP模式Uint16Digital_Audio_Inteface_Format2=Codec_DAIF_REV,DAIF_MS(1)+DAIF_LRSWAP(0)+DAIF_LRP(1)+DAIF_IWL(0)+DAIF_FOR(3);(9、10、11寄存器略)TLV320AIC23B的11個(gè)寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)1

12、8/*將數(shù)據(jù)DataTempLeft從McBSP1發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)發(fā)送出去*/while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp) ;/如果無(wú)數(shù)據(jù)，等待MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);2.數(shù)據(jù)輸出 對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換器編程完成后，DSP將數(shù)據(jù)通過(guò)串行口MCBSP1發(fā)送出去。 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)19/*從McBSP1接收寄存器讀入數(shù)據(jù)，存入DataTempLeft中 */while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp); /如果無(wú)數(shù)據(jù)，等待DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp);3.數(shù)據(jù)輸入

13、對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換器編程完成后，如果需要DSP通過(guò)MCBSP1接收寄存器讀入數(shù)據(jù)，則可如下設(shè)置。 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)20 利用DSP和D/A轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生連續(xù)的正弦波信號(hào)，以及矩形波、鋸齒波、三角波等其它各種信號(hào)波形。產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法一般有兩種： 查表法和計(jì)算法 3.產(chǎn)生連續(xù)的波形的方法 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)21 (1)產(chǎn)生波形方法：查表法 事先將需要輸出的數(shù)據(jù)計(jì)算好，存儲(chǔ)在DSP中，然后依次輸出就可以了。 優(yōu)點(diǎn)：速度快，可以產(chǎn)生頻率較高的波形，而且不占用DSP的計(jì)算時(shí)間。 缺點(diǎn)：需要占用DSP的內(nèi)部的存儲(chǔ)空間，尤其對(duì)采樣

14、頻率比較大的輸出波形。這樣，需要占用的內(nèi)部的空間將更大，而DSP內(nèi)部的存儲(chǔ)空間有所限制，所以查表法的應(yīng)用場(chǎng)合十分有限。 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)22 查表法(以正弦波為例) 設(shè)周期為1的正弦信號(hào) ，對(duì)此信號(hào)一個(gè)周期采用256個(gè)點(diǎn)( )，作為原始數(shù)據(jù)，存入正弦波信號(hào)的表格中。如果利用DSP十六進(jìn)制整型數(shù)表示，還需將原始數(shù)據(jù)(十進(jìn)制小數(shù)格式)乘以32767，變成DSP是16位整型格式(Q15格式數(shù)據(jù))。 t2cos2561 k2561,2562sinkkkf 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)23(2)(2)計(jì)算法計(jì)算法( (以正弦波為例) 采用計(jì)算的

15、方法依次計(jì)算數(shù)據(jù)而后輸出，然后再計(jì)算而再輸出。優(yōu)缺點(diǎn)正好和查表法相反。優(yōu)點(diǎn)：不占用DSP的存儲(chǔ)空間缺點(diǎn)：占用DSP的計(jì)算時(shí)間，執(zhí)行程序的開(kāi)銷變大。 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)24計(jì)算法計(jì)算法( (以正弦波為例) 如果要計(jì)算一個(gè)角度x的正弦和余弦值，可以使用泰勒級(jí)數(shù)進(jìn)行近似計(jì)算。也可以使用遞歸的差分方程計(jì)算正弦和余弦值。 yn=2cos(a)*yn-1-yn-2其中： a=2f0/fS為角度的計(jì)算步長(zhǎng)。f0是正弦信號(hào)的頻率，fS是D/A轉(zhuǎn)換速率。xsin!9!7! 5! 39753xxxxxxcos!8!6!4!218642xxxx 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基

16、地DSP應(yīng)用技術(shù)25計(jì)算法計(jì)算法( (以正弦波為例)在產(chǎn)生周期性的正弦信號(hào)時(shí)，必須以一定的D/A轉(zhuǎn)換速率fS將各個(gè)樣點(diǎn)值送往D/A轉(zhuǎn)換器。正弦信號(hào)每個(gè)周期的樣點(diǎn)數(shù)N由正弦信號(hào)的頻率f0及D/A轉(zhuǎn)換速率fS決定： 0ffNS 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)26計(jì)算法計(jì)算法( (以正弦波為例)例如，當(dāng)利用遞歸的差分方程產(chǎn)生正弦信號(hào)時(shí)，若設(shè)定D/A轉(zhuǎn)換速率fS=16000Hz，則產(chǎn)生f0=1000Hz的正弦波信號(hào)時(shí)，存在，此時(shí)a=2f0/fS=2/N=2/16=0.3927首先在程序中計(jì)算出cos(a)及初始值y0和y1。cos(a)=0.9238795；y0=sin(0)=0

17、；y1=sin(a)=0.382683；n2以后的yn的值，通過(guò)遞歸計(jì)算得出。 161000160000ffNS 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)27利用利用TaylorTaylor級(jí)數(shù)計(jì)算正弦波部分參考程序級(jí)數(shù)計(jì)算正弦波部分參考程序 在在c主程序中添加主程序中添加:#defineNx360/每周期抽取點(diǎn)數(shù)#pragmaDATA_SECTION(output1,data_out1);floatoutput1Nx;/存放sin數(shù)據(jù),浮點(diǎn)型#pragmaDATA_SECTION(output,data_out);intoutputNx;/存放sin數(shù)據(jù)，定點(diǎn)型在在cmd文件中添

18、加：文件中添加：data_out:SDRAMdata_out1:SDRAM 北京交通大學(xué) 國(guó)家工科電工電子教學(xué)基地DSP應(yīng)用技術(shù)28Uint16i,j=0,k=0;floatinput0=0,x1,x2;floata,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;/step為角度步長(zhǎng)step=360.0/Nx;/Nx為360度內(nèi)取樣點(diǎn)數(shù)for(i=0;i=Nx-1;i+)floatangle,xx;angle=input0+step*i;x1=3.1415926*angle/180;/角度轉(zhuǎn)換為弧度xx=x1*x1;g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/1