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1、DSP 课程设计任务书钱满义 高海林编北京交通大学电工电子教学基地2006 年 1 月目录一、综合设计性实验题目2二、DSP应用课程设计教学大纲16三、实验报告格式 .19四、评分标准格式21、综合设计参考题目I. DSP系统定时及其应用2DSP 系统的自举设计3. 任意信号发生器的设计4. DTMF 信号的产生及检测5. 信号的调制与解调6. 语音压缩、存储与回放7. 语音噪声滤波8. 语音识别9. 利用 DSP 实现信号滤波10. 利用 DSP 实现自适应滤波II. 实时信号的谱分析12. DCT离散余弦变换的DSP实现1. DSP系统定时及其应用定时器是DSP处理器最基本的片上外设，使用
2、定时器可以构建系统程序基本的定时单元， 为周期性执行某些程序提供时间基准，或者为片外有时钟要求的电路，如A/D和D/A电路提供定 时时钟。本设计要求采用DSP的片内定时器实现应用程序的周期性运行。1设计要求及目标基本部分：(1) 对定时器进行初始化(2) 编写定时服务程序实现3个LED指示灯分别以1秒、2秒、4秒的周期进行闪烁(3) 编写定时服务程序实现3个LED指示灯以流水灯的形式进行闪烁，流水周期在0.6秒6 秒之间进行循环改变发挥部分：使用定时器在Tout输出引脚产生频率为10K100KHz连续可调的方波信号，实现方波信 号发生器的功能。2设计思路首先使用DSP的定时器实现最基本的定时功
3、能，例如当DSP的系统时钟为100MHZ时， 基本定时时间可确定为10ms。然后可使用查询方式或中断方式编写定时器的定时服务程序, 在服务程序中设置定时变量进一步计算时间。根据设计要求编写定时服务程序。Tout引脚即XTOUT引脚，已连接到扩展板接口上，可以使用示波器来测量所产生的信 号波形，如果要求产生方波信号，还要增加一点附加电路。3要求完成的任务(1) 编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。(2) 实现设计所要求的各项功能。(3) 按要求撰写设计报告。4参考文献高海林、钱满义.DSP技术及其应用讲义.2005年10月2 TMS320C54x DSP CPU and Perip
4、herals. Texas Instrument Inc， 2001.3 TMS320C54x DSP Applications and Guide. Texas Instrument Inc， 2001.2DSP系统的自举设计由于C5402的内部只有16KX16位RAM,用户程序必须存放在片外的程序存储器中DSK 板上的FLASH存储器选用了 STT公司的SST39VF400A，它使用表贴技术焊接在DSK板上， 所以不能利用编程器进行编程，需要使用DSP进行在线编程。1. 设计要求及目标基本部分：(1) 将目标代码生成可执行的COFF格式文件(.out文件)。(2) 使用Hex转换工具将.0
5、 ut文件转换为HEX文件。(3) 采用C语言编写FLASH烧写程序，通过DSP将HEX格式的目标程序代码写入FLASH, 实现系统在线编程。(4) 实现DSK板的上电自举运行。发挥部分：使用CCS提供的WINDOWS API接口函数在WINDOWS下进行编程，实现F LAS H的在线 编程功能。2. 设计思路在5402内部有4K字的ROM程序，其中，自举装载程序位于)xF8000xFBFF空间。复位时， 如果TMS320VC5402处在微计算机方式(MP/MC = 0),则片内ROM中的自举装载程序就会 被执行。C5402提供了五种自举装载模式：HPI自举模式、标准串口自举模式、I/O口自举
6、模式、串口 EEPROM自举模式和并行自举模式。DSK板上的FLASH支持并行自举模式。自举装载程序从外 部数据存储器(FLASH)中读取自举装载表，并且装载程序代码到 DSP的片内程序存储器 (RAM)。要使用TMS320VC5402的自举装载功能，必须利用H ex转换工具生成一个 包含自举装载操作所需的全部数据项的自举装载表，并且将自举装载表存储在FLAS H中。flash存储器不同于普通的存储器，对Flash的读取可以直接进行，但对flash的写入和 擦除等操作却是通过命令字进行的。可以使用C语言编程实现对FLAS H的各项操作，将自举装 载表写入到FLAS H中，同时将目标程序的首地址
7、写入至0FLASH的OXFFF F地址。3 要求完成的任务(1) 编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。(2) 实现设计所要求的各项功能。(3) 按要求撰写设计报告。4参考文献1 高海林、钱满义.DSP技术及其应用讲义.2005年10月2 TMS320C54x DSP CPU and Peripherals. Texas Instrument Inc， 2001.3 TMS320C54x DSP Applications and Guide. Texas Instrument Inc， 2001.3任意信号发生器的设计信号发生器已广泛应用于科学实验、通讯和控制等应用领域中。使用DS
8、P和D/A转换器 可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设 计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。1设计要求及目标基本部分：使用DSP产生3004000HZ的正弦信号，要求使用计算法，并且频率可变、幅度可变、 直流分量可变。发挥部分：使用DSP产生3004000HZ的方波、锯齿波和三角波。2设计思路产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法 可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数 进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。正弦函数和余弦函数的泰
9、勒级数数学表达式为：X 3x 5x 7x 9x 2 n-1sin x 二 x -+ -+ F (-1) n-ih Vx g (一8,8)3!5!7!9!(2n -1)!Vxg (-8,8)x 2x 4x 6x8x 2ncos x = 1 -+-+H (-1) nh2!4!6!8!(2n)!如果要计算一个角度X的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。或使用下面递归的差分方程进行计算。yn=A*yn-1-yn-2其中：A=2cos(x), x=2nF/FS。F信号频率，FSD/A 转换频率。SS利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos(x)和正弦、余弦的前两个值。计算时所需的 计算量小，但如
10、果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。要得到精确的计算结果， 可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。在实际应用时可以根据需 要选择相应的算法。要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin(x)的值总是小于1的小 数,而5402 DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以215,变为Q15的数据格式，才能够在DSP 中送到D/A转换器进行处理。3要求完成的任务(1) 编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。(2) 实现设计所要求的各项功能。(3) 按要求撰写设计报告。4参考文献1 高海林、钱满义.DSP技术及其应用讲义.2005年10月
11、2 TMS320C54x DSP CPU and Peripherals. Texas Instrument Inc， 2001.3 TMS320C54x DSP Applications and Guide. Texas Instrument Inc， 2001.4. DTMF信号的产生及检测双音多频DTMF （Dual Tone Multi Frequency）是在按键式电话机上得到广泛应用的音频 拨号信令，一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率分别来自 两组预定义的频率组：行频组和列频组。每组分别包括4 个频率，分别抽出一个频率进行组合 就可以组成16种DTM
12、F编码，分别记作09、*、#、A、B、C、D。如下图1所示。56770 Hz91209 Hz 1330 Hz 1477 Hz 1633 Hz941 Hz097 HZ I 1A图 1 DTMF 信令的编码要用DSP产生DTMF信号，只要产生两个正弦波叠加在一起即可；DTMF检测时采用改 进的 Goertzel 算法，从频域搜索两个正弦波的存在。1设计要求及目标基本部分：（1）使用C语言编写DTMF信号的发生程序，要求循环产生09、*、#、A、B、C、D对应 的DTMF信号，并且符合CCITT对DTMF信号规定的指标。（2）使用C语言编写DTMF信号的检测程序，检测到的DTMF编码在屏幕上显示。发
13、挥部分：利用DTMF信号完成数据通讯的功能，并试改进DTMF信号的规定指标，使每秒内传送 的 DTMF 编码越多越好。2设计思路DTMF 发生器基于两个二阶数字正弦振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。 DSP 只要装载相应的系数和初始条件，就可以只用两个振荡器产生所需的八种音频信号。典型的 DTMF信号频率范围是7001700Hz，选取8000Hz作为采样频率，即可满足奈奎斯特定理。DTMF 数字振荡器对的二阶系统函数的差分方程为yW = 一业$仗 一 1） 一 &沙尹-2）苴中盘1=2匚0珂 住2=1 少0= 2磁/ J 貝为输出正弦波的幅度。该式初值为 0）= 为采样频率，几为输出
14、正弦波的频率,尹（一2）二一Hgin 毗在输入信号中检测DTMF信号，需要在输入的数据信号流中连续地搜索DTMF信号频谱的 存在。整个检测过程分两步：首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息；接着作检测 结果的有效性检查。DTMF解码时在输入信号中搜索出有效的行频和列频。计算数字信号的频谱可以采用DFT及 其快速算法FFT，而在实现DTMF解码时，采用Goertzel算法要比FFT更快。通过FFT可以计算 得到信号所有谱线，了解信号整个频域信息，而对于DTMF信号只需关心其8个行频/列频及其 二次谐波信息即可，二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开。此时Goertzel算
15、法 能更加快速的在输入信号中提取频谱信息。Goertzel算法实质是一个两极点的IIR滤波器。3要求完成的任务(1) 编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。(2) 实现设计所要求的各项功能。(3) 按要求撰写设计报告。4参考文献(1) 高海林、钱满义.DSP技术及其应用讲义.2005年10月(2) TMS320C54x DSP Reference Set Volume 1: CPU and PeripheralsSPRU131G Texas Instrument Inc， 2001(3) DTMF Tone Generation and Detection:An Implementation Using the TMS320C54x.SPRA096a ,TI.Inc.20005信号的调制与解调信号的调制和解调广泛应用于通讯及信息处理领域。调制就是用低频的调制信号去控制高 频载波的某一个参数
