西電DSP設(shè)計實驗報告

1、wordDSP系統(tǒng)設(shè)計上機實驗報告班級: 021115姓名： XX學(xué)號：02111XXX實驗一: VISUAL DSP+的使用入門1.實驗?zāi)康氖煜ISUAL DSP+的開發(fā)環(huán)境。針對ADSP21065L SHARC DSP，利用幾個用C、C+和匯編語言寫成的簡單例子來描述 VISUAL DSP十編程環(huán)境和調(diào)試器debugger的主要特征和功能.2.實驗內(nèi)容本次實驗包含四個:1)練習(xí)一：啟動Visual DSP+，建立一個用C源代碼的工程Project，同時用調(diào)試器來評估用C語言所編寫代碼的性能；2)練習(xí)二：創(chuàng)立一個新的工程，修改源碼來調(diào)用一個匯編asm程序，重新編譯工程，用調(diào)試器來評估用匯編

2、語言所寫程序的性能；3)練習(xí)三：利用調(diào)試器的繪圖plot功能來圖形顯示一個卷積算法中的多個數(shù)據(jù)的波形；4)練習(xí)四：利用調(diào)試器的性能統(tǒng)計功能Statistical profile來檢查練習(xí)三中卷積算法的效率。利用所收集到的性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)就能看出算法中最耗時的地方。3.實驗步驟練習(xí)一:步驟 l.進入Visual DSP十并翻開一個工程步驟2編譯 dotprodc工程步驟3 運行VsualDSP+調(diào)試器步驟 4 運行dotprod.c步驟5 評估函數(shù) a_doc_c 的性能profile練習(xí)二步驟1創(chuàng)立一個新的工程(project)步驟 2 向dot_product工程中添加文件步驟 3 修改工程源文

3、件 步驟 4 修改鏈接描述文件dotprodasmLdf步驟 5 編譯和運行dot_product步驟6 評估a_dot_asm的效率練習(xí)三步驟1.將算法程序調(diào)入Debugger環(huán)境步驟2.翻開繪圖窗口并設(shè)定參數(shù)步驟3.運行程序并在圖形窗口中觀察數(shù)據(jù)練習(xí)四步驟1.調(diào)用convolution程序步驟2.翻開統(tǒng)計特性選項步驟3.收集和檢查統(tǒng)計特性數(shù)據(jù)4.實驗要求:練習(xí)一：記錄profile 窗口中的程序執(zhí)行時間數(shù)據(jù)，分析程序的執(zhí)行時間練習(xí)二：記錄profile 窗口中的程序執(zhí)行時間數(shù)據(jù)，將結(jié)果與練習(xí)一進行比擬練習(xí)四：記錄statistical profiling results 窗口中的數(shù)據(jù)，分析

4、耗時最多的程序段，并且說明原因5.實驗結(jié)果: 6.實驗結(jié)果分析：分析實驗一和實驗二的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對于完成同一種功能，相對于C語言，匯編語言運算效率更高。實驗二: 用SIMULATOR模擬實現(xiàn)數(shù)字信號處理1實驗?zāi)康谋緦嶒炛饕ㄟ^四個練習(xí)來了解如何利用SIMULATOR實現(xiàn)根本的信號處理方法。2.實驗內(nèi)容實驗包括以下幾個練習(xí)：練習(xí)一：時域卷積運算練習(xí)二：DFT運算練習(xí)三：時域相關(guān)運算練習(xí)四：利用相關(guān)函數(shù)計算信號的功率譜3.實驗步驟練習(xí)一步驟一:調(diào)入程序步驟二:選擇輸入數(shù)據(jù)文件步驟三.編譯程序步驟四. 觀察結(jié)果步驟五. 改變數(shù)據(jù)再運行練習(xí)二1調(diào)入程序2選擇輸入數(shù)據(jù)文件3編譯程序4) 觀察結(jié)果5 改

5、變數(shù)據(jù)再運行練習(xí)三1 調(diào)入程序2選擇輸入數(shù)據(jù)文件3編譯程序4) 觀察結(jié)果5) 改變數(shù)據(jù)再運行練習(xí)四1) 調(diào)入程序2選擇輸入數(shù)據(jù)文件3) 編譯程序4) 觀察結(jié)果5改變數(shù)據(jù)再運行4.實驗結(jié)果: 1.2.3.4.5.6.5.實驗結(jié)果分析：練習(xí)一：由沖擊函數(shù)卷積的性質(zhì)可知，單位沖擊函數(shù)與正弦波函數(shù)卷積的結(jié)果是對正弦波函數(shù)進行平移，多個沖擊函數(shù)與其卷積那么是進行平移疊加。練習(xí)二：由方波的DFT的性質(zhì)可知，方波的DFT變換結(jié)果是抽樣函數(shù)，其實部為偶函數(shù)，虛部為奇函數(shù)。練習(xí)三：由信號的相關(guān)可以用信號的卷積表示，只有當(dāng)兩個信號完全一樣時，其相關(guān)結(jié)果才會出現(xiàn)一個比擬大的峰值，所以三角波的自相關(guān)結(jié)果會出現(xiàn)一個大的

6、相關(guān)峰和兩個小的峰值，還有一個波谷；同理三角波和正弦波的互相關(guān)結(jié)果那么是，當(dāng)正弦波的波峰與三角波的波峰相重合時的相關(guān)值最大，而正弦波的波谷和三角波的波峰重合時相關(guān)值最小，相關(guān)性最大。練習(xí)四：由維納-欣欽Wiener-Khintchine定理可知，功率有限信號的功率譜函數(shù)與自相關(guān)函數(shù)構(gòu)成一對傅里葉變換，功率有限信號的功率譜函數(shù)與互相關(guān)函數(shù)構(gòu)成一對傅里葉變換。實驗結(jié)果中的方波自相關(guān)函數(shù)的DFT變換對應(yīng)其功率譜函數(shù)，方波與三角波的互相關(guān)函數(shù)的DFT變換對應(yīng)其互功率譜函數(shù)。通過加窗與不加窗信號的FFT結(jié)果我們可以看出，加窗后其信號的能量發(fā)散了，使得頻譜展寬，波動更加劇烈，還造成了一定的頻譜混疊三角波比

7、照明顯，主要是因為信號加窗截斷所引起的頻譜泄漏和譜間干擾。實驗三 數(shù)據(jù)采集與譜分析1. 實驗內(nèi)容實驗三利用ADSP21065L的評估板的硬件資源，完成對信號的采樣與FFT變換輸出。輸出結(jié)果可以從示波器上實時地觀察到，也可以利用VisualDSP+的plot功能描繪出來。2. 實驗?zāi)康淖寣W(xué)生理解離散傅立葉變化的原理，掌握DFT的快速算法，同時了解連續(xù)信號的采樣后的頻譜，加深對數(shù)字信號處理理論的理解3. 實驗步驟1連接硬件 2加電和啟動程序 3選擇或者建立正確的會話類型4編譯鏈接運行程序5改變信號再觀察6改變窗函數(shù)再觀察4. 實驗要求1.利用plot功能，在程序中設(shè)置斷點，觀察各種波形的采樣數(shù)據(jù)、

8、輸出數(shù)據(jù)的的波形；2.按照實驗步驟完成實驗，連續(xù)運行程序，觀察示波器的波形，說明它們的差異。3.在實驗報告中記錄方波和三角波的采樣數(shù)據(jù)和FFT結(jié)果數(shù)據(jù)，描繪其波形。并利用數(shù)字信號處理課程所學(xué)知識分析結(jié)果。5.實驗結(jié)果： 6.實驗結(jié)果分析：單個矩形波的FFT為Sa函數(shù)，矩形序列相當(dāng)于是單個矩形脈沖與周期脈沖序列的卷積得到的，由數(shù)字信號處理的知識可以知道，時域卷積對應(yīng)于頻域相乘。由于周期脈沖序列的DFT仍為周期脈沖序列，只是相鄰脈沖間隔變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)分之一，所以卷積結(jié)果在頻域是Sa函數(shù)與周期脈沖序列的乘積，即對Sa函數(shù)的取樣。未加窗時，矩形序列的FFT是離散化的Sa函數(shù)。加窗后的時域的矩形序列相當(dāng)

9、于在原矩形序列上乘了一個窗函數(shù)，根據(jù)數(shù)字信號處理的知識，可以知道時域乘積對應(yīng)于頻域的卷積，所以在頻域上加窗矩形序列的FFT是Sa函數(shù)與窗函數(shù)FFT的卷積。實驗四一信號自相關(guān)的計算1. 實驗內(nèi)容本實驗利用ADSP21065L-EZ-KIT評估板的硬件資源，通過板上codec對輸入信號進行采樣，取出其中一段數(shù)據(jù)，然后計算其自相關(guān)。計算結(jié)果可以通過主機用VisualDSP+的plo功能描繪出來，也可以用示波器實時查看。2. 實驗步驟1連接硬件2加電和啟動程序3選擇或者建立正確的會話類型 4編譯鏈接和觀察結(jié)果5改變信號類型再觀察3. 實驗要求利用plot功能，在程序中設(shè)置斷點，觀察各種波形的采樣數(shù)據(jù)、

10、輸出數(shù)據(jù)的的波形。按照實驗步驟完成實驗，連續(xù)運行程序，觀察示波器的波形，說明它們的差異。在實驗報告中記錄正弦波和三角波的采樣數(shù)據(jù)和自相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)，描繪其波形。并利用數(shù)字信號處理課程所學(xué)知識分析結(jié)果。 (二)數(shù)據(jù)采集與濾波處理1. 實驗內(nèi)容利用ADSP21065L-EZ-KIT板的硬件資源，完成對信號的采樣和濾波分析。本實驗中提供的根本FIR濾波器程序，改變FIR濾波器的系數(shù)設(shè)計出不同的濾波器，如帶通濾波器、低通濾波器、多頻段帶通濾波器等。濾波效果可以直接在示波器上看到。通過這個實驗加深對數(shù)字濾波這種信號處理的方法的理解。2. 實驗步驟1連接硬件2加電和啟動程序3選擇或者建立正確的會話類型4設(shè)置

11、程序參數(shù)5編譯鏈接和觀察結(jié)果6改變信號類型觀察7改變?yōu)V波器通帶范圍觀察8修改源程序改變?yōu)V波器類型觀察3. 實驗要求1.改變正弦波頻率，在示波器上觀察輸出數(shù)據(jù)波形幅度，描繪出一個帶通濾波器和低通濾波器的幅頻特性；2.當(dāng)輸入信號為非正弦信號時，帶通濾波器輸出波形和低通濾波器輸出波形有什么差異？為什么？3. 在實驗報告中記錄改變正弦波頻率時，在示波器所觀察的輸出波形幅度數(shù)據(jù)，描繪出一個帶通濾波器和低通濾波器2的幅頻特性。4.實驗結(jié)果：5.實驗結(jié)果分析：當(dāng)輸入為正弦波時，對于低通濾波器，當(dāng)正弦波頻率超過低通濾波器的截止頻率時，輸出波形近似為0，當(dāng)正弦波頻率遠小于低通濾波器的截止頻率時，輸出波形不失真；當(dāng)正弦波頻率遠接近于低通濾波器的截止頻率時，輸出波形有失真。同樣，對于帶通濾波器，當(dāng)正弦波頻率在帶通濾波器的最低和最高截止頻率之外時，輸出發(fā)生失真，近似為0；當(dāng)正弦波頻率在帶通濾波器的最低和最高截止頻率之間時，輸出為正弦波，無失真