中南大學(xué)dsp2812實(shí)驗(yàn)報(bào)告

DSPf2812實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目AD采樣及其頻譜分析學(xué)生姓名周群創(chuàng)指導(dǎo)教師陳寧專業(yè)班級電子信息1101目錄AD采樣及基2FFT頻譜分析 3一、實(shí)驗(yàn)要求： 3二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及環(huán)境 3三、實(shí)驗(yàn)原理及其步驟 3四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析 10AD采樣及基2FFT頻譜分析一、實(shí)驗(yàn)要求：編寫基2-FFT變換的程序，要求對從2812的A/D口實(shí)時(shí)輸入的正弦信號進(jìn)行頻譜分析，并驗(yàn)證采樣定理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及環(huán)境安裝ccs3.3的操作系統(tǒng)，dsp系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱三、實(shí)驗(yàn)原理及其步驟學(xué)會(huì)使用f2812對外部信號進(jìn)行采樣然后進(jìn)基2-FFT變換，求出信號的頻譜快速傅里葉變換（FFT）算法離散傅里葉變換作為信號處理中最基本和最常用的運(yùn)算，在信號處理領(lǐng)域占有基礎(chǔ)性的地位，離散傅里葉變換定義為：k=0,1,…，N1,如果直接按照公式進(jìn)行計(jì)算，求出N點(diǎn)X(k)需要N2次復(fù)數(shù)乘法，N（N1）次復(fù)數(shù)加法，如此推算，進(jìn)行1024點(diǎn)傅里葉變換共需要4194304次實(shí)數(shù)乘法，這對于實(shí)時(shí)處理是無法接受的。而傅里葉快速（FFT）算法的提出使傅里葉變換成為一種真正實(shí)用的算法。第一步輸入數(shù)據(jù)的組合和位倒序把輸入序列作位倒序是為了在整個(gè)運(yùn)算最后的輸出中得到的序列是自然順序。首先，把原始輸入的2N=1024個(gè)點(diǎn)的實(shí)數(shù)序列a(n)當(dāng)成N=512點(diǎn)的復(fù)數(shù)序列d(n)。偶數(shù)地址是d(n)的實(shí)部，奇數(shù)地址是d(n)的虛部。然后，復(fù)數(shù)序列經(jīng)過位倒序，存儲(chǔ)在DATA數(shù)據(jù)處理緩沖器中。在用VC55X進(jìn)行位倒序組合時(shí)，使用位倒序?qū)ぶ贩绞?，AR0存放的整數(shù)N是FFT點(diǎn)數(shù)的一半，一個(gè)輔助寄存器指向一個(gè)數(shù)據(jù)存放的單元。當(dāng)使用位倒序?qū)ぶ钒袮R0加到輔助寄存器時(shí)，地址以位倒序的方式產(chǎn)生，進(jìn)位是從左到右。第二步N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT在DATA數(shù)據(jù)處理緩沖器里進(jìn)行N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT運(yùn)算。用Q15格式把正弦和余弦表存儲(chǔ)在兩個(gè)分離的表中，每個(gè)表有512個(gè)數(shù)據(jù)，對應(yīng)從0到180度。512點(diǎn)的復(fù)數(shù)FFT分為九級，最后結(jié)果D[K]=F{d(n)}=R[K]+JI[k]R[K]，I[k]分別是D[k]的實(shí)部和虛部，D[K]存儲(chǔ)到DATA數(shù)據(jù)處理緩沖器。第三步分離復(fù)數(shù)FFT的輸出為奇、偶部分利用DFT變換的共軛對稱性，分離FFT輸出為偶實(shí)數(shù)RP[k]、奇實(shí)數(shù)RM[k]、偶虛數(shù)IP[k]和奇虛數(shù)IM[k]：RP[k]=RP[N-k]=0.5*(R[k]+R[N-k])RM[k]=-RM[N-k]=0.5*(R[k]-R[N-k])IP[k]=IP[N-k]=0.5*(I[k]+I[N-k])IM[k]=-IM[N-k]=0.5*(I[k]-I[N-k])RP[0]=R[0]IP[0]=I[0]RM[0]=IM[0]=RM[N/2]=IM[N/2]=0RP[N/2]=R[N/2]IP[N/2]=I[N/2]RP[k]和IP[k](偶數(shù)部分)存儲(chǔ)在上半部分，RM[k]和IM[k]存儲(chǔ)在下半部分。第四步產(chǎn)生2N點(diǎn)的復(fù)數(shù)FFT輸出序列a(n)的FFT：A[k]=A[2N-k]=AR[k]+jAI[k]實(shí)數(shù)FFT輸出按照實(shí)數(shù)/虛數(shù)的自然順序填滿整個(gè)4N個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)處理緩沖器。由于最后所得的FFT數(shù)據(jù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，為了能方便觀察該信號的頻譜特征，對所得結(jié)果進(jìn)行處理，取實(shí)部和虛部的平方和。即求該信號的功率DIT―FFT運(yùn)算和程序框圖倒序程序框圖F2812fft程序#include"DSP281x_Device.h"http://DSP281xHeaderfileIncludeFile#include"DSP281x_Examples.h"http://DSP281xExamplesIncludeFile#include"f2812a.h"#include"math.h"#definePI3.1415926#defineSAMPLENUMBER128voidInitForFFT();voidMakeWave();//voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]);intINPUT[SAMPLENUMBER],DATA[SAMPLENUMBER];floatfWaveR[SAMPLENUMBER],fWaveI[SAMPLENUMBER],w[SAMPLENUMBER];floatsin_tab[SAMPLENUMBER],cos_tab[SAMPLENUMBER];voidFFT(floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]){ intx0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx; inti,j,k,b,p,L; floatTR,TI,temp; /**********followingcodeinvertsequence************/ for(i=0;i<SAMPLENUMBER;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; dataI[xx]=dataR[i]; } for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { dataR[i]=dataI[i];dataI[i]=0; } /**************followingcodeFFT*******************/ for(L=1;L<=7;L++) {/*for(1)*/ b=1;i=L-1; while(i>0) { b=b*2;i--; }/*b=2^(L-1)*/ for(j=0;j<=b-1;j++)/*for(2)*/ { p=1;i=7-L; while(i>0)/*p=pow(2,7-L)*j;*/ { p=p*2;i--; } p=p*j; for(k=j;k<128;k=k+2*b)/*for(3)*/ { TR=dataR[k];TI=dataI[k];temp=dataR[k+b]; dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k]=dataI[k]-dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p]; dataR[k+b]=TR-dataR[k+b]*cos_tab[p]-dataI[k+b]*sin_tab[p]; dataI[k+b]=TI+temp*sin_tab[p]-dataI[k+b]*cos_tab[p]; }/*ENDfor(3)*/ }/*ENDfor(2)*/ }/*ENDfor(1)*/ for(i=0;i<SAMPLENUMBER/2;i++) { w[i]=sqrt(dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i]); }}/*ENDFFT*/main(){ inti; InitForFFT(); MakeWave(); for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { fWaveR[i]=INPUT[i]; fWaveI[i]=0.0f; w[i]=0.0f; } FFT(fWaveR,fWaveI); for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { DATA[i]=w[i]; } while(1); //breakpoint}voidInitForFFT(){ inti; for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { sin_tab[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER); cos_tab[i]=cos(PI*2*i/SAMPLENUMBER); }}voidMakeWave(){ inti; for(i=0;i<SAMPLENUMBER;i++) { INPUT[i]=sin(PI*2*i/SAMPLENUMBER*3)*1024; }}F2812AD采樣程序#include"DSP281x_Device.h"http://DSP281xHeaderfileIncludeFile#include"DSP281x_Examples.h"http://DSP281xExamplesIncludeFile//Prototypestatementsforfunctionsfoundwithinthiserruptvoidadc_isr(void);//Globalvariablesusedinthisexample:Uint16LoopCount;Uint16ConversionCount;Uint16Voltage1[1024];Uint16Voltage2[1024];Uint16Voltage3[1024];main(){InitSysCtrl();//初始化cpuDINT;//關(guān)中斷InitPieCtrl();//初始化pie寄存器IER=0x0000;//禁止所有的中斷IFR=0x0000;InitPieVectTable();//初始化pie中斷向量表//Interruptsthatareusedinthisexamplearere-mappedto//ISRfunctionsfoundwithinthisfile.EALLOW;//ThisisneededtowritetoEALLOWprotectedregisterPieVectTable.ADCINT=&adc_isr;EDIS;//ThisisneededtodisablewritetoEALLOWprotectedregistersAdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1; //ResettheADCmodule asm("RPT#10||NOP"); //Mustwait12-cycles(worst-case)forADCresettotakeeffectAdcRegs.ADCTRL3.all=0x00C8; //firstpower-uprefandbandgapcircuitsAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=0x3; //Powerupbandgap/referencecircuitryAdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1; //PoweruprestofADC//EnableADCINTinPIEPieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6=1;IER|=M_INT1;//EnableCPUInterrupt1EINT;//EnableGlobalinterruptINTMERTM;//EnableGlobalrealtimeinterruptDBGMLoopCount=0;ConversionCount=0;//ConfigureADC=0x0001;//Setup2conv'sonSEQ1AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0;//SetupADCINA3as1stSEQ1conv.AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1;//SetupADCINA2as2ndSEQ1conv.AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1=1;//EnableEVASOCtostartSEQ1AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1=1;//EnableSEQ1interrupt(everyEOS)//ConfigureEVA//AssumesEVAClockisalreadyenabledinInitSysCtrl();EvaRegs.T1CMPR=0x0080;//SetupT1comparevalueEvaRegs.T1PR=0x10;//SetupperiodregisterEvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC=1;//EnableEVASOCinEVAEvaRegs.T1CON.all=0x1042;//Enabletimer1compare(upcountmode)//WaitforADCinterruptwhile(1){LoopCount++;}}interruptvoidadc_isr(void){Voltage1[ConversionCount]=AdcRegs.ADCRESULT0>>4;Voltage2[ConversionCount]=AdcRegs.ADCRESULT1>>4;Voltage3[ConversionCount]