音频信号数字滤波与FFT分析一、实验目的： (2)二、实验内容： (2)三、实验所用主要部件结构说明： (3)1、TMS320F2812片内有1个带采样保持电路的12BIT的A/D转换模块 (3)(1)、ADC的特点： (3)(2)ADC管脚信号 (3)1）、模拟量输入部分： (3)2）、DC设置部分： (3)3）、ADC电源： (4)(3)ADC转换步骤： (4)2、MMI5402的DAC811的介绍： (4)(1)、DAC811简介 (4)(2)其原理图如下： (5)(3)其操作逻辑真值表如下： (5)3、FFT算法简介： (5)四、实验程序功能与结构说明： (6)五、实验流程图 (7)六、实验步骤： (7)1、实验演示： (7)2、实验的调试： (8)七、实验主要程序： (8)1、主函数： (8)2、中断程序： (15)3、异步串口初始化程序 (16)4、AD初始化： (17)七、实验结果： (18)1、SEEDDEC2812单元的D3灯由闪烁变成常暗。

(18)2、时域和频域曲线图： (18)八、实验心得： (19)一、实验目的：1、熟悉CCS集成开发环2、熟悉SEED-DTK2812实验环境3、了解SEED-MMI的系统硬件4、了解DAC811的工作方式5、加深对DFT算法原理和基本性质的理解6、学习用FFT对连续信号和时域信号地频谱分析的方法7、熟悉FFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和应用8、了解DSP处理FFT算法的特殊寻址方式二、实验内容：1、DSP的初始化2、AD的初始化3、产生不同幅度民频率的波形4、A/D采样5、DSP之间的UART通讯6、FFT的位倒序程序7、FFT的蝶形运算程序8、求功率谱的程序9、串口发送与接收三、实验所用主要部件结构说明：1、TMS320F2812片内有1个带采样保持电路的12BIT的A/D转换模块(1)、ADC的特点：1）、带S/H的12BIT的ADC2）、模拟量输入范围：0.0V~3.0V3）、转换率：在25MHz的ADC时钟下为80ns4）、16路AD转换通道5）、自动排序功能可以提供一次触发转换16路AD，每次转换能够编程选择16路通道的任何1个6）、排序可以选择2个独立的8通道路排序或者是1个大的16通道排序7）、转换结果表明存储在16个寄存器中，转换结果=4095*（输入的模拟信号-ADCLO）/38）、有多重触发AD转换方式：软件启动、EVA和EVB9）、中断控制方式灵活，可以在每次转换结束或每隔一次转换结束触发中断(2)ADC管脚信号ADC管脚由模拟量输入部分、ADC设置部分和ADC电源三部分构成。

1）、模拟量输入部分：A通道输入：ADCINA0~ADCINA7B通道输入：ADCINB0~ADCINB72）、DC设置部分：ADC电压参考输出（2V）：ADCREFPADC电压参考输出（1V）：ADCREFMADC外部电流旁路电阴：ADCRESEXT测试管脚下：ADCBGREFINADC模拟地：AVSSREFBGADC模拟电源：AVDDREFBGADC公共地：ADCLO3）、ADC电源：ADC模拟地：VSSA1、VSSA2ADC模拟民源：VDDA1、VDDA2ADC数字地：VSS1ADC数字电源：VDD1(3)ADC转换步骤：1）、初始化DSP系统2）、设置PIE中断矢量表3）、初始化ADC模块4）、将ADC中断的入口地址装入PIE中断矢量表中，开中断5）、软件启动ADC转换6）、等待ADC中断7）、在ADC中断中读取ADC转换结果，软件启动下一次ADC中断2、MMI5402的DAC811的介绍：(1)、DAC811简介DAC811为12BIT，±10V量程，±15V供电的并行D/A转换器。

它内部有2个锁存器。

操作时，先将数据锁存到锁存器中，然后再启动转换寄存器；这样，D/A输出相应的电平。

(2)其原理图如下：(3)其操作逻辑真值表如下：3、FFT算法简介：设x(n)为N项的复数序列，由DFT变换，任一X（m）的计算都需要N次复数乘法和N-1次复数加法，而一次复数乘法等于四次实数乘法和两次实数加法，一次复数加法等于两次实数加法，即使把一次复数乘法和一次复数加法定义成一次“运算”（四次实数乘法和四次实数加法），那么求出N项复数序列的X（m）,即N点DFT变换大约就需要N2次运算。

当N=1024点甚至更多的时候，需要N2=1048576次运算，在FFT中，利用WN的周期性和对称性，把一个N项序列（设N=2k,k为正整数），分为两个N/2项的子序列，每个N/2点DFT 变换需要（N/2）2次运算，再用N次运算把两个N/2点的DFT变换组合成一个N点的DFT 变换。

这样变换以后，总的运算次数就变成N+2（N/2）2=N+N2/2。

继续上面的例子，N=1024时，总的运算次数就变成了525312次，节省了大约50%的运算量。

而如果我们将这种“一分为二”的思想不断进行下去，直到分成两两一组的DFT运算单元，那么N点的DFT变换就只需要Nlog2N次的运算，N在1024点时，运算量仅有10240次，是先前的直接算法的1%，点数越多，运算量的节约就越大，这就是FFT的优越性；FFT算法的输出X(K)为自然顺序，但为了适应原位计算，其输入序列不是按x(n)的自然顺序排序，这种经过M-1次奇偶抽选后的排序为序列的倒序。

因此，在运算之前应先对序列x(n)进行倒序。

倒序的规律就是把顺序数的二进制位倒置，即可得到倒序值。

倒序数是在M位二进制数最高位加一，逢2向右进位。

对于FFT，M位二进制数最高位的权值为N/2，且从左到右二进制位的权值依次为你N/4，N/8，···，2，1。

因此，最高位加一相当于十进制运算J+N/2。

（J表示当前倒序数的十进制数值）。

四、实验程序功能与结构说明：在音频信号数字滤波与FFT分析实验中主要包含以下文件：1、DTK_BPD_AD.c：这是实验的主程序，包含定时器中断程序、AD中断程序，完成与SEED-MMI5402系统的异步通讯。

2、DSP28_Sci.c：包含了串中初始化程序。

3、DSP28_Adc.c：包含了AD初始化。

4、DSP28_Defaultlsr.c：包含了异步串口接收中断服务程序。

5、SRAM.cmd：声明了系统的存贮器配置与程序各段的链接关系。

6、DTK_BPD_FFT.out：DSP上可执行的程序，即实验程序。

7、DTK_BPD_FFT.c：这是实验的主程序，包含了包含定时器中断程序、AD中断程序、FFT参数的初始化，完成与SEED-MMI5402的系统的异步通讯、信号采集与FFT计算。

五、实验流程图六、实验步骤：1、实验演示：在脱机（不接CCS）的情况下，可以首先进行实验的演示。

在实验选项的菜单下，选择FFT实验一项。

先择不使用CCS，确定后，LCD显示屏将显示“程序装载中，请稍侯”，并且用状态条显示程序装载进度，等待装载程序后，SEEDDEC2812单元的D3灯由闪烁变暗。

LCD显示屏将显示“音频信号数字滤波与FFT分析”。

可以看到下面波形：2、实验的调试：1）、将DSP仿真器与计算机连接好：2）、将DSP仿真器的JTAG插关与SEED-DEC2812单元的J1相连接3）、启动计算机，当计算机启动后，打开SEED-DTK BPD的电源。

观察SEEK-DTK_IO单元的+5V、+3.3V、+15V、-15V的电源指示灯是否均亮，若有不亮的，请断开电源，检查电源。

4）、在实验选项的菜单下，选择定时器实验一项，选择使用CCS。

5）、打开CCS，进入CCS的操作环境。

6）、装入DTK_BPD_FFT.wks调试环境。

7）、进行调度，通过Probe Points来观察FFT的结果。

七、实验主要程序：1、主函数：void main(void){/*初始化系统*/InitSysCtrl();/*关中断*/DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000;/*初始化PIE中断*/InitPieCtrl();/*初始化PIE中断矢量表*/InitPieVectTable();/*初始化SCIA寄存器*/InitSci();//初始化cputimerInitCpuTimers();for(i= 0; i<0x104;i++){uart[i] = 0x5555;uarts[i] = 0x5555;}for(i=0;i<32;i++){sys_statbuff[i]=0;//系统标志buff清0}CommandSave=0;/*设置中断服务程序入口地址*/EALLOW; // This is needed to write to EALLOW protected registersPieVectTable.TXAINT = &SCITXINTA_ISR;PieVectTable.RXAINT = &SCIRXINTA_ISR;PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2;PieVectTable.ADCINT = &ad;EDIS; // This is needed to disable write to EALLOW protected registers///*开中断*/IER |= M_INT9;//SCI中断IER |= M_INT1;//ADC中断EINT; // Enable Global interrupt INTMERTM; // Enable Global realtime interrupt DBGMLED1_ON;*LED3=0;/*实验主控程序*/psend = (PuartForDec5416)(&uarts[0]);precieve = (PuartForDec5416)(&uart[0]);padset = (PAdConfig)(&adset[0]);/*通知主机，系统准备好*/psend->Length = FRAMLONGTH;psend->Type = UARTCOMMAND;psend->Data[0] = INITOVER;psend->Mutul = UARTCONT;uart_send();for(;;){if(CommandSave==FFTDATASEND){CommandSave=0;/*不满buffer的数据*/if(datasendlength <= 256){for(i = 0;i<datasendlength;i++){psend->Data[i] = Ad_data[i+sendcount*256];}psend->Length = datasendlength;psend->Type = UARTDATA;psend->Mutul = UARTCONT;uart_send();}else{/*满buffer数据*/for(k = 0; k<256;k++){psend->Data[k] = Ad_data[k+sendcount*256];}psend->Length = 256;psend->Type = UARTDATA;psend->Mutul = UARTMUTL;uart_send();datasendlength= datasendlength - 256;sendcount++;}}uart_s =uart_recive();/* 返回值 0:接受完成*//* 1：数据未准备好*//* 3: 较验出错*/if(uart_s==1){continue;}/*数据较验出错*/if(uart_s == 3){for(i= 0; i<0x104;i++){uart[i] = 0x5555;}/*通知主机程序通讯出错,准备重发*/psend->Length = FRAMLONGTH;psend->Type = UARTCOMMAND;psend->Data[0] = RECIEVEERROR;psend->Mutul = UARTCONT;uart_send();continue;}/*接收完成*/if(uart_s ==0){/*不是命令帧*/if(precieve->Type != UARTCOMMAND){/*无效命令*/psend->Length = FRAMLONGTH;psend->Type = UARTCOMMAND;psend->Data[0] = COMMANDNODO;psend->Mutul = UARTCONT;uart_send();precieve->Type = UARTCOMMAND;continue;}}/*接收从主机的数据*/precieve = (PuartForDec5416)(&uart[0]);switch(precieve->Data[0]){/*FFT设置*/case FFTSET:for(i=0;i<3;i++){adset[i] = precieve->Data[i+1];}/*设置数据发送长度*/datasendlong = padset->SampleLong;datasendlength= 3*datasendlong/2;precieve->Data[0] = 0;break;/*启动AD采样和fft计算*/case FFTSTART:convcount=0;adconvover=0;sendcount=0;convfirstN=1000;/*AD采样率*/switch( padset->SampleRate){case ADSAMPL8K: //0xd //采样率为8kDINT;/*设置CPU*/ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 125);StartCpuTimer2();/*开中断*/IER |= M_INT14;EINT;InitAdc();break;case ADSAMPL44K: // 0x23 //采样率为44kDINT;/*设置CPU*/ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 22);StartCpuTimer2();/*开中断*/IER |= M_INT14;EINT;InitAdc();break;case ADSAMPL96K://0x1d //采样率为96kDINT;/*设置CPU*/ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 10);StartCpuTimer2();/*开中断*/IER |= M_INT14;EINT;InitAdc96k();break;default:break;}for(;;){if (adconvover==1)break;}/*AD采样结束*//*fft转换*//* Initialize FFT module */ switch(datasendlong){case 128:fft128.ipcbptr=ipcb;fft128.init(&fft128);for(i=0;i<datasendlong;i++){ipcb[i] = Ad_data[i];Ad_data[i]=(Ad_data[i]>>4)-0x555;//偏移量1v。