数字信号处理实验讲义课件.ppt

1、EVM5402EVM5402(V2.0)是基于TI公司DSP芯片TMS320 VC5402的系统评估板。用于帮助DSP技术人员更快的学习了解TI 54X系列DSP的基本特点，掌握C5402 DSP在语音处理，数字信号处理中的应用。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调试程序调试程序固化程序固化

2、程序构建程序构建 (Build)代码编辑代码编辑TI DSP 软件开发流程软件开发流程C源文件源文件C源文件源文件C编译器编译器(C Compiler)汇编源文件汇编源文件(*.asm)汇编源文件汇编源文件(*.asm)汇编器汇编器(Assembler)链接命令文件链接命令文件(*.cmd)链接器链接器(Linker)C语言语言运行时运行时支持库支持库(*.lib)COFF目标文件目标文件(*.obj)软件模拟软件模拟(Simulator)硬件在线仿真硬件在线仿真(Emulator)汇编源文件汇编源文件(*.asm)C源文件源文件(*.c)COFF目标文件目标文件(*.obj)COFF目标文件

3、目标文件(*.obj)*.hexROM/FLASH编程编程DSP 可执行可执行的的 COFF 文件文件(*.out)EmuSimHex格式转换工具格式转换工具DSPJTAG插座JTAG仿真盒USB电缆 rts.lib 库文件（必须添加） agc_face.h 实验板专用的头文件 agc_func.h 实验板专用的头文件 math.h 数学函数头文件 agc_audio.cmd 实验板链接命令文件 （必须添加） sin.c 例子，产生正弦波 sample.c 信号采样及输入输出程序dtetxtxFjXtjaaa)()()()()()()()2(MjnnjjeXenxnxFTeX)2()(2)()

4、(kNkXNnxFTeXkj实际采样与理想采样实际采样与理想采样xa(t)ot(a)(b)xa(t)(atxTp(t)tttt(c)(e)(d)( f )s(t)xp(t)(atxooooT1T)()()(tstxtxaa)()(21)(jSjXjXaa理想采样信号的频谱理想采样信号的频谱0 c cXa(j )P (j ) s s0Xa(j )0Xa(j ) c s（ a ）（ b ）（ c ）（ d ）2s0 s s s2s2ssfTs22最高截止频率为c傅氏变换仍为冲激序列导致频域周期延拓kaaTjkjXTjX)2(1)(在实际工作中，为了避免频谱混淆现象发生，采样频率总是选得比奈奎斯特频

5、率更大些，例如选到s取(34)h。同时为了避免高于折叠频率的杂散频谱进入采样器造成频谱混淆，一般在采样器前加入一个保护性的前置低通滤波器，称为抗混叠滤波器，其截止频率为s/2，以便滤除掉高于s/2 的频率分量。有限长序列有限长序列 x x（n n）进行一次）进行一次DFTDFT运算所需的运算量。运算所需的运算量。 x x（n n）和）和w wnknkN N都是复数，每计算一个都是复数，每计算一个X X（k k）值，要进行）值，要进行N N次复次复数相乘，和数相乘，和N-1N-1次复数相加。次复数相加。X X（k k）一共有）一共有N N个点，故完成全部个点，故完成全部DFTDFT运算，需要运算

6、，需要N N2 2次复数相乘和次复数相乘和N N（N-1N-1）次复数相加，在这些）次复数相加，在这些运算中，乘法比加法复杂，需要的运算时间多，尤其是复数相运算中，乘法比加法复杂，需要的运算时间多，尤其是复数相乘。每个复数相乘包括乘。每个复数相乘包括4 4个实数相乘和个实数相乘和2 2个实数相加，例个实数相加，例每个复数相加包括每个复数相加包括2 2个实数相加，所以，每计算一个个实数相加，所以，每计算一个X X（k k）要进行要进行4N4N次实数相乘和次实数相乘和2N+22N+2（N-1N-1）=2=2（2N-12N-1）次实数相加，）次实数相加，因此，整个因此，整个DFTDFT运算需要运算需

7、要4N4N2 2实数相乘和实数相乘和2N2N（2N-12N-1）次实数相加）次实数相加。 )()()()()(10nkNemnkNmeNnnkNmmnkNeewRnxIwInxRjwInxIwRnxRkX1010)()()(NnnkNNkWnxnxDFTkX利用利用 的周期性和对称性，把长度为的周期性和对称性，把长度为N点的大点点的大点数的数的DFT运算依次分解为若干个小点数的运算依次分解为若干个小点数的DFT。因。因为为DFT的计算量正比于的计算量正比于N2，N小，计算量也就小。小，计算量也就小。FFT算法正是基于这样的基本思想发展起来的。它算法正是基于这样的基本思想发展起来的。它有多种形式

8、，但基本上可分为两类：时间抽取法和有多种形式，但基本上可分为两类：时间抽取法和频率抽取法。频率抽取法。nkNwnkNjnkNew2IDFT的运算方法以上所讨论的算法中的IDFT运算有没有快速算法“IFFT”比较IDFT的定义式： DFT： IDFT：10)(1)()(NknkNWkXNkXIDFTnx10)()()(NnnkNWnxnxDFTkXIDFT与DFT的差别： 1）把DFT中的每一个系数 改 为 ， 2）再乘以常数 1/N ， 法一：则以上所讨论的时间抽取或频率抽取的FFT运算均可直接用于IDFT运算，当然，蝶形中的系数 应改为 。nkNWnkNWnkNWnkNW 法二：法二：完全不

9、需要改动完全不需要改动FFT程序，而是直接利用它作程序，而是直接利用它作IFFT。 考虑到考虑到 故故 IFFT计算分三步：计算分三步： 将将X（k）取共轭（虚部乘以）取共轭（虚部乘以-1） 对对 直接作直接作FFT 对对FFT的结果取共轭并乘以的结果取共轭并乘以1/N，得，得x（n）。）。10)(1)(NknkNWkXNnx)(1)(1)(10kXDFTNWkXNnxNknkN)(kX)()(1)(10zXzYzazbzHNkkkMkkk10)()(NnnznhzH10)()(NnnznhzH)(jdeH10)(NnjnjenheH)(jdeH)(jdeHccjjdeeH01)()()(si

10、n(2121)(nndeedeeHnhcnjjnjjddcc)()()(nwnhnhdn2/ ) 1( Nnhdnhnw| )|jdeH（| )|jeW（| )|jeH（ 矩形窗的卷积过程（P95的图4.5来说明）N4ccxxNNNNNWRsin2/)2/sin()2/sin()2/sin()(矩形窗设计的c=/2 FIRDF的幅度响应00.250.50.751-40-30-21-100N=15N=31)12()12(25. 0)(5 . 0)(NWNWWWRRRN8)(12cos1 21)(nRNnnwN)(12cos46. 054. 0)(nRNnnwN)(14cos08. 012cos5 . 042. 0)(nRNnNnnwNN125 . 051cN窗函数主瓣宽度过渡带宽旁瓣峰值衰减(dB)阻带最小衰减(dB)矩形N/4N/8 . 1-13-21汉宁N/8N/2 . 6-31-44汉明N/8N/6 . 6-41-53布莱克曼N/12N/11-57-74A(Z)B(Z)1)ZA(NA(2)ZA(1)1)ZB(NB(2)ZB(1)H(z)N1N1N0kN1kk)1)y(nA(kk)1)x(nB(ky(n)