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DSP原理及应用实验报告

DSP原理及应用实验报告

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实验一 代数汇编指令基础实验 
一、实验目的：
1.通过调试目标代码，掌握指令的功能，熟悉指令;
2.通过指令的熟悉，能够指令应用于实际项目中。
二、实验原理：
Ti公司的代数汇编指令。
三、实验程序：

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.title"算术指令综合实验"
.mmregs
.sect ".vect"
.copy "vectors.asm"
.text

_Start:
;
AR7=#767 ;
A=#38CAH ;
DP=#08AH ;
RSA=#0123H;
DP=#188H ;
ASM=#0AH
AR7=A
MMR(*AR7+)=#1234H
DP=#04H
A=#9876H
AR6=#230H
*AR6+=#9ACDH
ARP=#6

;
@38H=A
NOP
NOP
AR0=#003AH
A=*AR6+0
T=#08H
SXM=1
B=*AR6-<<TS
AR7=#0220H
*AR7=#0E5D8H
A=*AR7+0B<<-12
@3AH=#665AH
AR2=#023AH
BK=#0
A=*AR2-0%<<12
BK=#002AH
AR3=#0256H
*AR3- =HI(B)<<8
ASM=#-8
*AR3+ =A<<ASM
AR4=#0216H
*AR4=#8775H
B=#025AH
A=B<<ASM
MMR(*AR4+)=B
A=MMR(13H)
AR2=#0245H
*AR2=A<<7
@3AH=A<<ASM
*AR2+0%=B<<4
;
*AR2=#1CH
ASM=*AR2
T=*AR4+
LTD(*AR2+)
B=RND(*AR2+)
*AR3=#0F57AH
A=UNS(*AR3)
B=*AR3+
*AR3+0B=T
TRN=#12ACH
A=DBL(*AR4+)
B=DUAL(*AR2-)
DBL(*AR3-)=A
DUAL(*AR4+)=B
*AR3+ =HI(A)<<ASM||B=*AR2-<<16
*AR2+ =HI(B)<<ASM||T=*AR3+
A=#3456H
IF(AGT)*AR4+ =HI(A)<<ASM
B=#0F679H
IF(BLEQ)*AR3- =HI(B)<<ASM
A=#0F98DH
IF(AGT)*AR2+ =BRC
IF(ALT)*AR3- =T
B=#0125CH
IF(BGEQ)*AR2+ =BRC
CMPS(A,*AR4-)
CMPS(B,*AR2+)
;
B=@20
DP=#40
A=#1234H
@22=A
A=A+@9AH
@25=A
AR3=#0236H
*AR3=#0F775H
AR5=#024AH
*AR5=#09ACDH
NEXT: NOP
A=#9ABCH
*AR5+ =A
A=A+#1000H
A=A+#08ADEH
SXM=0
A=#07AB8H<<16
A=A+#04ADEH
A=A-#08ADEH<<16
SXM=1
B=#0FF7CH
A=#0889AH
A=A-#09ACDH<<16
B=A-*AR5-
C=1
B=B-A<<ASM
*AR5=A
C16=0
A=DBL(*AR5-)-A
B=B-*AR3+
A=B+*AR5+<<16
A=A-B<<ASM
B=*AR3+<<16-*AR4-<<16
A=A+*AR4<<12
B=A+*AR5<<-12
A=B-#06789H<<16
B=B+*AR7+0B+CARRY
A=A-*AR2--BORROW
SUBC(@25,A)
A=A-UNS(*AR7+)
T=#9ACDH
B=DADST(*AR4,T)
A=DADST(*AR7,T)
C16=1
A=A+DBL(*AR5+)
A=A-DBL(*AR5-)
T=#7654H
C16=0
A=DADST(*AR5+,T)
C16=1
A=DSADT(*AR5-,T)
A=DBL(*AR5+)-A
*AR3+ =HI(B)
||B=A+*AR5+0%<<16
*AR4- =HI(A)||A=*AR3-<<16-B
GOTO NEXT
;
SXM=0
A=#89ABH
A=A+#4567H<<16
*AR3=#9999H
A=A&*AR3-
B=#8897H
B=B+#079ADH<<16
A=A|B<<-12
A=#8897H
A=A+#079ADH<<16
A=B^#0567DH<<12
DP=#04
@7AH=@7AH&#0ACD6H

.end

四、实验步骤：
1、输入以上程序，并进行编译；
2、打开code Explore，并把编译好的程序装载，并进行调试
3、逐步调试，并观察各种特殊寄存器的值和预期值是否对应，着重了解各种寻址的特点，及相对应的指令。

五、实验心得

第一次实验并没有掌握程序的操作方法以及对于程序的不理解，导致操作不熟练，而且程序错误较多，花费了大量的时间在程序的纠错和调试上。

实验二 DSP FIR 低通滤波器
一、实验目的
1、通过实验程序理解DSP程序的编写。
2、掌握CIC-500系统的A/D转化，串口通信的编程。
3、掌握FIR低通滤波器在DSP中的具体实现，进一步了解各种寻址方式的实际应用。
二、 实验原理
FIR滤波器的主要操作控制为

设计一个低通滤波器，条件如下：
1、采样频率为9.26KHZ，系统工作频率为10MHZ。
2、截至频率为Flpc为1KHZ。
3、输入信号为14位带符号数值。
4、共取80阶点作运算。
滤波器设计好后的系数放在"lp_coeff.asm"文件内其他文件应拷贝到同 一文件夹下。
三、FIR设计方法
1、数字滤波器设计步骤
数字滤波器的实质是一个离散的多项式表达式，通过这个表达式来满足 一定的需求。因此数字滤波器的设计步骤如下：
A、了解滤波器的技术要求
B、实现系数计算
C、实现，即把传函转换为合适的滤波器网络或结构
D、有限字长效应分析，主要考虑滤波器系数、输入数据量化和固定字 长对滤波器性能的影响
E、工程实现
2、滤波器的技术指标

 ：峰值通带偏差
：阻带偏差
:通带边缘频率
:阻带边缘频率
3、用窗口法设计滤波器的步骤 
第一步：指定理想的或期望的滤波器频率响应;
第二步：通过傅立叶反变换求期望的滤波器的冲击响应， 
第三步：选择一个满足通带或衰减指标的窗函数，然后利用滤波器长度及过渡带宽之间的关系确定滤波器的系数数目。 
第四步：对于选取的窗函数求w(n)的值，并且将的值及w(n)相乘求得实际的FIR系数h(n)。
4、标准频率选择性滤波器的理想冲击响应总结
滤波器类型

低通

高通
-
1-
带通
-
-
带阻
-
1-+

5、常用窗函数及重要特征总结。

窗函数名
归一化过渡带宽（HZ）

通带波纹（dB）

相对于旁瓣的主瓣（dB）

阻带衰减（dB）

窗函数表达式
矩形窗
0.9/N
0.7614
13
21
1
Hanning窗
3.1/N
0.0546
31
44

Hamming窗
3.3/N
0.0194
41
53

布莱克曼
5.5/N
2.93/N
0.0017
0.0274
57
75
50

凯塞
4.32/N
5.71/N
0.00275
0.000275

70
90

四、随机数产生方法
实验程序范例
.title "low pass filter"
.mmregs
.width 80
.length 55

;.setsect ".text",0x1800,0 ; these assembler directives specify
;.setsect ".data",0x0200,1 ; the absolute addresses of different
;.setsect "vectors",0x0180,0 ; sections of code

.sect "vectors" ; interrupt vector table resides at
.copy "lp_vecs.asm" ; location 0x0180

.data
seed .word 07e6dh ; seed for random variable
temp .word 0
XN .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ; 80 data locations for 80
XN1 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ; stage delay line.
XN2 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XN3 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XN4 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XN5 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XN6 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XN7 .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;
XNLAST .word 0 ;
OUTPUT .word 0 ; extra word for the bit bucket

.text
.copy "lp_coeff.asm"
.copy "lp_ac01.asm"
start: intm = 1 ; disable all interrupts
dcall AC01INIT ; initialize Analog interface.
DP = #0
nop
pmst = #01a0h ; Interrupt pointer maps vectors to page #3 (3*128=180h)
sp = #0ffah ; stack pointer located in Communications Kernal
imr = #240h ; unmask TDM RINT and HPIINT(host port interface)
intm = 0 ; enable all interrupts

WAIT: goto WAIT ; wait for receive interrupt.

receive: DP = #seed ; This sets Data Memory Page Pointer
; to page XN, which is defined
; earlier in the program.

;--------- random noise Generator (P-5cs Modulator)-------------------
a = @seed << 1
a = @seed ^ a
@temp = a << 2
a = @temp ^ a
a = #8000h & a
a = a + @seed << 16
@seed = hi(a) << 1
a = @seed << 11
a = a & #0fffch << 15
repeat(#12)
a = a <<C -1

;-------- get sample and run through lowpass filter ---------

b = DRR1 ; LOAD ACCUMULATOR WITH WORD
; RECEIVED FROM AIC!
@XN = A << 0 ; STORE THE VALUE OF RECEIVED
; WORD TO VARIABLE XN!
AR0 = #XNLAST ; LOAD AR0 WITH ADDRESS OF LAST
; DELAY ELEMENT!
A = #0 ; ZERO ACCUMULATOR A!
repeat(#79) ; Repeat next instructions 80 times.
macd(*AR0-,h0,A) ; Compute FIR output.
@OUTPUT = hi(A) << 0 ; Store the filtered input into
; variable OUTPUT.
A = @OUTPUT << 0 ; OUTPUT ==>Accumulator A
A = #0FFFCh & A ; TWO LSB's MUST BE ZERO FOR AIC!
DXR1 = A ; SEND TO TRANSMIT REGISTER!
return_enable ; Enable interrupts and return
; from interrupt.

transmit: return_enable ; Enable interrupts and return
; from interrupt.

.end
四、实验步骤
1、连接CIC-500 DSP发展实验系统
2、载入程序，从J2端输入音乐，运行一段时间后暂停，观察实验结果。
3、观察不同频宽的音乐，把结果进行比较。
五、实验心得
通过实验了解到了DSP程序的编写和A/D转化，以及串口通信的编程，进一步了解了各种寻址方式的实际应用，依据上次实验的经验，这次的操作过程更为熟练。

实验三 FFT算法的实现
—、实验目的
1. 掌握FFT算法。
2、进一步掌握FFT的DSP编程。
3、指出FFT算法中的各种寻址方式，结合算法掌握寻址方式的使用技巧。
4、 认真分析各功能模块的具体功能，和课堂所讲的算法步骤关联起来。

二、 实验原理
实验原理依据课堂所授的蝶形变换 
设计1024个点的FFT变换，输入数据放在in.dat文件里面。在输入实验的时候把bit_rev.asm、 fft.asm unpack.asm、power.asm拷贝至同一个目录下
实验主程序：
.width 80
.length 55
.title"Real Fast Fourier Transfrom"
.mmregs
.copy"vectors.asm"
.copy"initrfft.asm"
.text
start: SP =#BOS
DP =#0
OVM=#0
FRCT=#1
ASM=#0
CALL bit_rev
CALL fft
CALL unpack
CALL power
hangloose:
NOP
goto hangloose
.copy"bit_rev.asm"
.copy"fft.asm"
.copy"unpack.asm"
.copy"power.asm"
.end

三、实验步骤：
1、认真阅读四个子程序，理解四个子程序的作用
2、认真进行调试，通过时域频域图对比算法的精度
3、认真思考，改进算法。
四、实验心得
掌握FFT算法，以及相关的FFT的DSP编程。认真分析各功能模块的具体功能，和课堂所讲的算法步骤关联起来，通过实验能够了解到FFT算法的一些简单的应用以及算法的运算准则。

实验七 设计PID控制器或设计矩阵乘法程序
— 实验目的
1、根据以前做实验的所培养的经验，写出PID控制器或矩阵乘法程序
二、实验原理
1、PID控制原理
2、矩阵乘法原理
3、矩阵乘法程序

main.asm
.width 80
.length 55
.title"矩阵乘法"
.mmregs
.copy"vectors.asm"
.data
XN .word 1,4,7,2,5,8,3,6,9,1,2,3,4,5,6,7
.word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
YN .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,1,3,2,4,4,2
.text
start:
ar3=#XN
ar4=#YN
ar5=#(YN+17)
sp=#07ffh
bk=#9
call mulx1
call mulx1
call mulx1
call mulx1
wait:
nop
goto wait
mulx1:

call mulad3
ar0=#4
mar(*ar3-0)
call mulad3
ar0=#4
mar(*ar3-0)
call mulad3
ar0=#4
mar(*ar3-0)
call mulad3
return_enable
nop
mulad3: a=#0
ar0=#1
repeat(#2)
a=a+ *ar3+* *ar4+0%
*ar5+ =a
nop
return_enable
.end

三、实验步骤
1、首先自己参考前三个程序，设计自己的程序。
2、编译自己的程序，挑出错误，生成目标文件。
3、加载程序，査询数据存储器的内容验证程序是否正确。
四、实验心得
在这几次的实验之后，我对书本上的相关知识有了更深的体会，在最后一个实验操作过程中，矩阵乘法的设计很有难度的，需要我们在充分了解矩阵乘法知识的基础上才能转换成我们所要的4*4矩阵，在多次修改，调试后实验才取得了成功。，