數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)講義

1、禁止使用U盤，禁止破壞系統(tǒng)分區(qū)文件；實(shí)驗(yàn)期間不得隨意走動，不得大聲喧嘩；實(shí)驗(yàn)期間應(yīng)愛惜實(shí)驗(yàn)設(shè)備，應(yīng)避免金屬物體及液體接觸電路板，避免電路板受到外力擠壓；嚴(yán)格按要求對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行加電、斷電等操作；不得冒名頂替，如有特殊情況可以請假或調(diào)換時間；若明知故犯以上紀(jì)律，將扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，不按要求操作導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞者承擔(dān)賠償責(zé)任并以不及格處理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課不能正常進(jìn)行者以不及處理并通報學(xué)院。啟動計算機(jī)時以管理員身份登錄系統(tǒng)，密碼“dsp102 ”；EVM5402EVM5402(V2.0)是基于TI公司DSP芯片TMS320 VC5402的系統(tǒng)評估板。用于幫助DSP技術(shù)人員更快的學(xué)習(xí)了解TI 54X系列DS

2、P的基本特點(diǎn)，掌握C5402 DSP在語音處理，數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。C5402DSPAlteraCPLDAD50CJTAG1HPIPeripheralExt BusPhoneINPhoneOUTTLC274RS232SRAMSRAMFLASHCrystalResetDC inULTRAMAX232LED1,2,3,4 JP15,14,13,12 JP6JP4JP5JP3JP1器件布局及功能器件布局及功能程序調(diào)試程序調(diào)試程序固化程序固化程序構(gòu)建程序構(gòu)建 (Build)代碼編輯代碼編輯TI DSP 軟件開發(fā)流程軟件開發(fā)流程C源文件源文件C源文件源文件C編譯器編譯器(C Compiler)匯編源文

3、件匯編源文件(*.asm)匯編源文件匯編源文件(*.asm)匯編器匯編器(Assembler)鏈接命令文件鏈接命令文件(*.cmd)鏈接器鏈接器(Linker)C語言語言運(yùn)行時運(yùn)行時支持庫支持庫(*.lib)COFF目標(biāo)文件目標(biāo)文件(*.obj)軟件模擬軟件模擬(Simulator)硬件在線仿真硬件在線仿真(Emulator)匯編源文件匯編源文件(*.asm)C源文件源文件(*.c)COFF目標(biāo)文件目標(biāo)文件(*.obj)COFF目標(biāo)文件目標(biāo)文件(*.obj)*.hexROM/FLASH編程編程DSP 可執(zhí)行可執(zhí)行的的 COFF 文件文件(*.out)EmuSimHex格式轉(zhuǎn)換工具格式轉(zhuǎn)換工具D

4、SPJTAG插座JTAG仿真盒USB電纜 rts.lib 庫文件（必須添加） agc_face.h 實(shí)驗(yàn)板專用的頭文件 agc_func.h 實(shí)驗(yàn)板專用的頭文件 math.h 數(shù)學(xué)函數(shù)頭文件 agc_audio.cmd 實(shí)驗(yàn)板鏈接命令文件 （必須添加） sin.c 例子，產(chǎn)生正弦波 sample.c 信號采樣及輸入輸出程序dtetxtxFjXtjaaa)()()()()()()()2(MjnnjjeXenxnxFTeX)2()(2)()(kNkXNnxFTeXkj實(shí)際采樣與理想采樣實(shí)際采樣與理想采樣xa(t)ot(a)(b)xa(t)(atxTp(t)tttt(c)(e)(d)( f )s(t

5、)xp(t)(atxooooT1T)()()(tstxtxaa)()(21)(jSjXjXaa理想采樣信號的頻譜理想采樣信號的頻譜0 c cXa(j )P (j ) s s0Xa(j )0Xa(j ) c s（ a ）（ b ）（ c ）（ d ）2s0 s s s2s2ssfTs22最高截止頻率為c傅氏變換仍為沖激序列導(dǎo)致頻域周期延拓kaaTjkjXTjX)2(1)(在實(shí)際工作中，為了避免頻譜混淆現(xiàn)象發(fā)生，采樣頻率總是選得比奈奎斯特頻率更大些，例如選到s取(34)h。同時為了避免高于折疊頻率的雜散頻譜進(jìn)入采樣器造成頻譜混淆，一般在采樣器前加入一個保護(hù)性的前置低通濾波器，稱為抗混疊濾波器，其截

6、止頻率為s/2，以便濾除掉高于s/2 的頻率分量。有限長序列有限長序列 x x（n n）進(jìn)行一次）進(jìn)行一次DFTDFT運(yùn)算所需的運(yùn)算量。運(yùn)算所需的運(yùn)算量。 x x（n n）和）和w wnknkN N都是復(fù)數(shù)，每計算一個都是復(fù)數(shù)，每計算一個X X（k k）值，要進(jìn)行）值，要進(jìn)行N N次復(fù)次復(fù)數(shù)相乘，和數(shù)相乘，和N-1N-1次復(fù)數(shù)相加。次復(fù)數(shù)相加。X X（k k）一共有）一共有N N個點(diǎn)，故完成全部個點(diǎn)，故完成全部DFTDFT運(yùn)算，需要運(yùn)算，需要N N2 2次復(fù)數(shù)相乘和次復(fù)數(shù)相乘和N N（N-1N-1）次復(fù)數(shù)相加，在這些）次復(fù)數(shù)相加，在這些運(yùn)算中，乘法比加法復(fù)雜，需要的運(yùn)算時間多，尤其是復(fù)數(shù)相運(yùn)算

7、中，乘法比加法復(fù)雜，需要的運(yùn)算時間多，尤其是復(fù)數(shù)相乘。每個復(fù)數(shù)相乘包括乘。每個復(fù)數(shù)相乘包括4 4個實(shí)數(shù)相乘和個實(shí)數(shù)相乘和2 2個實(shí)數(shù)相加，例個實(shí)數(shù)相加，例每個復(fù)數(shù)相加包括每個復(fù)數(shù)相加包括2 2個實(shí)數(shù)相加，所以，每計算一個個實(shí)數(shù)相加，所以，每計算一個X X（k k）要進(jìn)行要進(jìn)行4N4N次實(shí)數(shù)相乘和次實(shí)數(shù)相乘和2N+22N+2（N-1N-1）=2=2（2N-12N-1）次實(shí)數(shù)相加，）次實(shí)數(shù)相加，因此，整個因此，整個DFTDFT運(yùn)算需要運(yùn)算需要4N4N2 2實(shí)數(shù)相乘和實(shí)數(shù)相乘和2N2N（2N-12N-1）次實(shí)數(shù)相加）次實(shí)數(shù)相加。 )()()()()(10nkNemnkNmeNnnkNmmnkNeew

8、RnxIwInxRjwInxIwRnxRkX1010)()()(NnnkNNkWnxnxDFTkX利用利用 的周期性和對稱性，把長度為的周期性和對稱性，把長度為N點(diǎn)的大點(diǎn)點(diǎn)的大點(diǎn)數(shù)的數(shù)的DFT運(yùn)算依次分解為若干個小點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算依次分解為若干個小點(diǎn)數(shù)的DFT。因。因?yàn)闉镈FT的計算量正比于的計算量正比于N2，N小，計算量也就小。小，計算量也就小。FFT算法正是基于這樣的基本思想發(fā)展起來的。它算法正是基于這樣的基本思想發(fā)展起來的。它有多種形式，但基本上可分為兩類：時間抽取法和有多種形式，但基本上可分為兩類：時間抽取法和頻率抽取法。頻率抽取法。nkNwnkNjnkNew2IDFT的運(yùn)算方法以上所討論的

9、算法中的IDFT運(yùn)算有沒有快速算法“IFFT”比較IDFT的定義式： DFT： IDFT：10)(1)()(NknkNWkXNkXIDFTnx10)()()(NnnkNWnxnxDFTkXIDFT與DFT的差別： 1）把DFT中的每一個系數(shù) 改 為 ， 2）再乘以常數(shù) 1/N ， 法一：則以上所討論的時間抽取或頻率抽取的FFT運(yùn)算均可直接用于IDFT運(yùn)算，當(dāng)然，蝶形中的系數(shù) 應(yīng)改為 。nkNWnkNWnkNWnkNW 法二：法二：完全不需要改動完全不需要改動FFT程序，而是直接利用它作程序，而是直接利用它作IFFT。 考慮到考慮到 故故 IFFT計算分三步：計算分三步： 將將X（k）取共軛（虛

10、部乘以）取共軛（虛部乘以-1） 對對 直接作直接作FFT 對對FFT的結(jié)果取共軛并乘以的結(jié)果取共軛并乘以1/N，得，得x（n）。）。10)(1)(NknkNWkXNnx)(1)(1)(10kXDFTNWkXNnxNknkN)(kX)()(1)(10zXzYzazbzHNkkkMkkk10)()(NnnznhzH10)()(NnnznhzH)(jdeH10)(NnjnjenheH)(jdeH)(jdeHccjjdeeH01)()()(sin(2121)(nndeedeeHnhcnjjnjjddcc)()()(nwnhnhdn2/ ) 1( Nnhdnhnw| )|jdeH（| )|jeW（| )|jeH（ 矩形窗的卷積過程（P95的圖4.5來說明）N4ccxxNNNNNWRsin2/)2/sin()2/sin()2/sin()(矩形窗設(shè)計的c=/2 FIRDF的幅度響應(yīng)051-40-30-21-100N=15N=31)12()12(25. 0)(5 . 0)(NWNWWWRRRN8)(12cos1 21)(nRNnnwN)(12cos46. 054. 0)(nRNnnwN)(14cos08. 012cos5 . 042. 0)(nRNnNnnwNN125 . 051cN窗函數(shù)主瓣寬度過