西电DSP实验报告(共58页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上西安电子科技大学数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称 VISUAL DSP+的使用入门 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）专心-专注-专业实验一： VISUAL DSP+的使用入门一、实验目的：熟悉VISUAL DSP+的开发环境二、实验内容

2、:练习一：启动Visual DSP+，建立一个用C源代码的工程（Project），同时用调试器来评估用C语言所编写代码的性能；练习二：创立一个新的工程，修改源码来调用一个汇编（asm）程序，重新编译工程，用调试器来评估用汇编语言所写程序的性能；练习三：利用调试器的绘图（plot）功能来图形显示一个卷积算法中的多个数据的波形；练习四：利用调试器的性能统计功能（Statistical profile）来检查练习三中卷积算法的效率。利用所收集到的性能统计数据就能看出算法中最耗时的地方。三、实验步骤及实验结果：练习一：1)新建工程进入 Visual DSP，显示Visual DSP+的集成开发和调试环

3、境窗口，选择菜单File 中Open 打开文件：unit_1dot_product_c dotprodcdpj。2)编译 dotprodc工程在菜单 Project中选择 Build Project来对工程进行编译。在本例子中，编译器会检测到一个未定义的错误，显示为：“dotprod_main.c”，line 115：error 20：identifier“itn”is undefined itn i；将该错误改正后，保存并重新编译，没有错误出现，编译成功。3)运行VsualDSP+调试器在编译完成后，环境将自动进入调试状态，对于初次进入debugger，将显示对象选择对话框，在其中指定对象和

4、处理器信息。4)运行dotprod.c从 Debug菜单中选择 Run项，程序将被执行，其输出结果在 Output window中显示。图1.程序结果练习二：1）创建一个新的工程(project)从 Project菜单中选取New项，在弹出的工程保存对话框中，将工程名定义为dot_product_asm.dpj，并保存在unit_1dot_product_asm目录下。2）向dot_product工程中添加文件选中dotprod_main.c，dotprod.c，dotprod_funcasm和dotprodasm.ldf文件，将这几个文件加到工程中。3）修改工程源文件 打开dotprod_m

5、ain.c文件，在源代码中找到下列相应的四条语句： *extern double a_dot_c_asm（double pm*，double*）；* extern double a_dot_d（double pm*，double*）； resultl=a-dot_c（a，c）; *result1a_dot_casm(a，c)；* 将这四条语句修改为： extern double a_dot_c_asm（double pm*，double*）； *extern double a_dot_d（double pm*，double*）；* *result1a=dot_c（a, c）；* resultl

6、=a_dot_c_asm（a，c）;4）修改链接描述文件dotprodasmldf在文件中找到语句： INPUT_SECTIONS（dotprod.doj（seg_pmco）dotprod.doj（pm_codel） dotProd.doj(pm_code2）dotProd.doj（pm_code3） 将其修改为： INPUT_SECTIONS(dotprod.doj(seg_pmco)dotprod.doj(pm_codel) dotProd_func.doj(pm_code2)dotprod.doj(pm_code3)5）编译和运行dot_product图2.程序结果练习三：1）将算法程序

7、调入Debugger环境2）打开绘图窗口并设定参数选择菜单 ViewDebug WindowsPlotNew项，将出现Plot参数设置窗口。3）运行程序并在图形窗口中观察数据接F5运行程序，当程序Halt（SHIFT-F5）后，Plot窗口中将出现数据曲线如下：图3.plot曲线结果练习四：1）调用convolution程序选用菜单FileLoad Program命令项，在对话框中选择文件unit_1convolutiondebug convolution.dxe。并在随后的源文件对话框中选择文件unit_1convolutionconvolutioncpp。 2）打开统计特性选项选取菜单 T

8、oolsStatisticalEnable Profiling 项，使其变为有效。再选取菜单 ViewDebug WindowsStatistical Profiling Results项，出现 Statistical Profiling Results窗口。3）收集和检查统计特性数据按F5使程序运行到结尾。统计数据会在统计特性结果窗口中出现，窗口被分为两个部分，如下：图4.Statistical Profiling Results窗口四、实验结果分析：分析练习一和练习二的实验结果，发现对于完成同一种功能，相对于C语言，汇编语言运算效率更高。分析练习三和练习四的实验结果，发现卷积算法中Calc

9、ulate Output Pulse单元最耗时。西安电子科技大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称 用SIMULATOR模拟实现卷积运算和谱分析 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验二 ： 用SIMULATOR模拟实现卷积运算和谱分析一、实验目的：通过两个练习来

10、了解如何利用SIMULATOR实现基本的信号处理方法二、实验内容：练习一：时域卷积运算练习二：DFT运算三、实验步骤及实验截图：练习一：1）调入程序启动运行VisualDSP+，新建一个工程，将unit_2Conv目录下的源文件（conv.ASM和conv.ldf）加入到工程中，同时建立数据文件x.dat和y.dat，以及初始化文件zeros.dat。2）选择输入数据文件编译程序前，在下述程序行中将输入数据文件改为pulse1.dat和sin64.dat： .VAR inputxLENGTH_X= pulse1.dat; .VAR inputyLENGTH_Y= sin64.dat;3）编译程

11、序4）观察结果按F5运行程序，然后执行菜单命令 ViewDebug WindowsPlot命令，分别作出输入数据inputx和inputy 与输出数据output的图形。图1、2.三角波和正弦波和冲激5）改变数据再运行数组inputx保持为pulse1.dat，将数组inputy分别改变为数据文件square1.dat(方波)、trig64.dat（三角波）重复3),4)，来考察程序的执行结果。数组inputx改变为pulse2.dat（4个冲击脉冲），将数组inputy分别改变为数据文件sin64.dat，square1.dat(方波)、trig64.dat（三角波）重复3),4)，来考察程

12、序的执行结果 图3.方波和冲激图4.正弦波和冲激的卷积图5.方波和冲激的卷积图6.三角波和冲激的卷积数组inputx改变为square1.dat，将数组inputy改变为数据文件square2.dat(方波)，重复3),4)，来考察程序的执行结果。图7.卷积结果练习二：1）调入程序启动运行VisualDSP+，将位于将 unit_1DFT_MOD目录下的源文件调入到开发环境中。 2）选择输入数据文件编译程序前，在下述程序行中将输入数据文件改为square64.dat：.VAR inputN= square64.dat; 3）编译程序4) 观察结果程序调试时，可在程序中设置多个断点，来观察输入数

13、据x、输出数据的实部real 、输出数据的虚部imag和求模后的数据mudul的值；图8.方波DFT变换后的模5 ）改变数据再运行数组input分别改变为数据文件trig64.dat（三角波）、noise64.dat(高斯白噪声)，重复3),4)，来考察程序的执行结果。图9、10.三角波DFT变换后的模 图22、23.高斯白噪声DFT变换后的模四、实验结果分析：练习一：由冲击函数卷积的性质可知，单位冲击函数与正弦波函数卷积的结果是对正弦波函数进行平移，多个冲击函数与其卷积则是进行平移叠加。与方波函数卷积结果同样如此。练习二：方波与三角波的频谱有差别，方波的傅里叶系数的模值Fn=2nsin2（n

14、2）， 三角波的傅里叶系数的模值Fn=4（n）2sin（n2），这一点与波形一致。方波的长度是64则它的DFT的长度也是64，而且是复数。我们画的只是DFT的幅频特性，还有它的相频特性。西安电子科技大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称 用SIMULATOR模拟实现相关运算和功率谱分析 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软

15、件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验三 ： 用SIMULATOR模拟实现相关运算和功率谱分析一、实验目的：通过两个练习来了解如何利用SIMULATOR实现基本的信号处理方法二、实验内容：练习一：时域相关运算练习二：利用相关函数计算信号的功率谱 三、实验步骤及实验结果：练习一：1）调入程序启动运行VisualDSP+，新建一个工程，将unit_2Corr2目录下的源文件加入到工程中，同时建立数据文件x.dat和y.dat，以及初始化文件zeros.dat。2）选择输入数据文件编译程序前，在下述程序行中将输入数据文件改为squre64.dat： .VAR inputxLE

16、NGTH_X= squre64.dat; .VAR inputyLENGTH_Y= squre64.dat;3）编译程序4) 观察结果按F5运行程序，然后执行菜单命令 ViewDebug WindowsPlot命令，分别作出输入数据inputx和inputy 与输出数据output的图形。图1.方波和它的自相关5)改变数据再运行将数组inputx和数组inputy同时改变为数据文件sin64.dat(正弦波)、trig64.dat（三角波）noise64.dat（高斯白噪声），重复3),4)，来考察序列的自相关结果。图2.正弦波和它的自相关 图3.三角波和它的自相关图4.高斯白噪声和它的自相关

17、数组inputx保持不变squre64.dat（方波），将数组inputy分别改变为数据文件sin64.dat、trig64.dat（三角波）重复3),4)，来考察序列的互相关结果。 图5.正弦波和方波的互相关 图6.三角波和方波的互相关练习二：1) 调入程序启动运行VisualDSP+，新建一个工程，将unit_2psd目录下的源文件加入到工程中，同时建立数据文件x.dat和y.dat，以及初始化文件zeros64.dat。2）选择输入数据文件编译程序前，在下述程序行中将输入数据文件改为square64.dat：.VAR inputxM= trig32.dat;.VAR inputyM= t

18、rig32.dat;3) 编译程序4) 观察结果按F5运行程序，然后执行菜单命令 ViewDebug WindowsPlot命令，分别作出输入数据x和y 与输出数据real、imag和modul的图形。图7.方波和它的自相关5）改变数据再运行将数组inputx和数组inputy同时改变为数据文件square32.dat(方波)、noise32.dat（高斯白噪声），重复3),4)，来考察序列的功率谱。图8.高斯白噪声和它的功率谱数组inputx保持不变trig32.dat，将数组inputy分别改变为数据文件square32.dat、noise32.dat.dat（三角波）重复3,4。图9.三

19、角波与方波四、实验结果分析：练习一：其实相关与卷积的运算是一致的，所以长度为N与M的序列相关后长度为N+M-1。不管是自相关还是互相关都是两个序列移位相加求和的结果。练习二：率有限信号的功率谱函数与自相关函数构成一对傅里叶变换，功率有限信号的互功率谱函数与互相关函数构成一对傅里叶变换。实验结果中的方波自相关函数的DFT变换对应其功率谱函数，方波与三角波的互相关函数的DFT换对应其互功率谱函数。通过加窗与不加窗信号的FFT结果我们可以看出，加窗后其信号的能量发散了，使得频谱展宽，波动更加剧烈，还造成了一定的频谱混叠（三角波对比明显），主要是因为信号加窗截断所引起的频谱泄露和谱间干扰。西安电子科技

20、大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称 利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数字信号采集 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验四 ： 利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数字信号采集一、实验目的：利用 ADSP-21065L EZ-KIT板可

21、以实现实时的数字信号处理，包括信号的采样、相关运算、频谱分析和滤波等二、实验内容：数据采集与分析三、实验步骤及实验截图：实验四利用EZ-KIT板完成，其步骤为：1）连接硬件2）加电和启动程序 检查无误后，分别打开PC机、信号源、评估板和示波器的电源，启动VisualDSP+，新建一个工程，正确设置工程的各个选项，将unit_3sample目录下的源文件加入到工程中。3）选择或者建立正确的会话类型4）编译链接运行程序在程序中恰当位置设置断点，利用VisualDSP+软件的Plot功能，分别绘制data 和 tempdata两个变量的数值，同样可以观察采样后的信号结果。5）改变信号再观察调节信号发

22、生器，分别产生正弦波、方波和三角波，观察并记录示波器上的输出结果，或者利用VisualDSP+的Plot功能进行记录。输入为正弦波：图1.输入三角波波形示波器：图2.输出三角波波形输入为方波：图3.仿真方波波形示波器;图4.输出方波波形输入为三角波：图5.仿真三角波波形示波器：图6.输出三角波波形四、实验结果分析：三角波和正弦波采样结果与理论波形一致，方波略有差别，有振铃现象，最大幅度会超过我们的设定，原因就是阶跃，锐截止所以会有振铃现象。西安电子科技大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数据采集与谱分析 成 绩 电子工程 学院 班姓名

23、 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验五 ： 利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数据采集与谱分析一、实验目的：理解离散傅立叶变化的原理，掌握DFT的快速算法，同时了解连续信号的采样后的频谱，加深对数字信号处理理论的理解。二、实验内容：利用ADSP21065L的评估板的硬件资源，完成对信号的采样

24、与FFT变换输出即数据采集与谱分析三、实验步骤及截图：实验五利用EZ-KIT板完成，其步骤为：1）连接硬件2）加电和启动程序 检查无误后，分别打开PC机、信号源、评估板和示波器的电源，启动VisualDSP+，新建一个工程，将unit_3Fft目录下的源文件（Fft.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和Fft.ldf）加入到工程中。 3）选择或者建立正确的会话类型4）编译链接运行程序编译链接该工程，没有错误后运行程序。,在程序中恰当位置设置断点，利用VisualDSP+软件的Plot功能，分别绘制data 和 tempdata两个变量的数值，同样可以观察采样后的信号和FFT变

25、换之后的结果。5）改变信号再观察调节信号发生器，利用示波器分别产生正弦波、方波和三角波，观察并记录示波器上的输出结果，或者利用VisualDSP+的Plot功能进行记录。6）改变窗函数再观察修改源程序中 main() 函数中的windows变量的值，分别让其等于1或2（对应于Hamming窗和Blackman窗），重新编译运行程序，重复步骤4)，观察、记录实验结果，对实验结果作出比较，并得出结论。输入为正弦波：图1.window=0，不加窗图2.Windows=1,加hamming窗图3.Windows=2，加blackman窗方波：图4. window=0,不加窗图5.加hamming窗，w

26、indow=1图6.加blackman窗，window=2三角波：图7.不加窗，window=0图8.加hamming窗，window=1图9.加blackman窗，window=2四、实验结果分析：不管是方波还是三角波进行FFT就是用的有限长序列，本身就是截断，就相当于加了矩形窗，其频谱被辛克函数调制，发生频谱展宽，导致频谱泄漏和谱间干扰。这一点与波形一致。选用不同的窗对频谱的影响不一样：汉宁窗：汉宁窗可以使旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能。汉宁窗主瓣加宽并降低，旁瓣则显著减小，从减小泄漏观点出发，汉宁窗优于矩形窗但汉宁窗主瓣加宽，相当于分析带宽加宽，频率分辨力下降。适用于非周期性的连续信号

27、。汉明窗：和汉宁窗主瓣宽度相同，但旁瓣幅度更小。能量集中在主瓣内。旁瓣峰值小于主峰值的1%，使各种窗函数中性能较好的一种。布莱克曼窗：通过加入余弦的二次谐波分量，进一步降低了旁瓣，但主瓣宽度变为12/n. 是四种窗函数中干扰已知性能最稳定的。凯泽窗：可通过的选择，控制主瓣宽度和旁瓣衰减间的关系，一般越大，过渡带越宽，阻带越小，衰减越小。西安电子科技大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现信号自相关的计算 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导

28、教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验六 ： 利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现信号自相关的计算一、实验目的：通过实验让学生了解、掌握利用ADSP-21065L EZ-KIT板进行信号自相关运算的方法及要点，进一步学习dsp系统知识二、实验内容：利用ADSP21065L-EZ-KIT评估板的硬件资源，通过板上codec对输入信号进行采样，取出其中一段数据，然后计算其自相关三、实验步骤及结果截图：1

29、）连接硬件2）加电和启动程序检查无误后，分别打开PC机、信号源、评估板和示波器的电源，运行VisualDSP+，新建一个工程，将unit_3acorr目录下的源文件（acorr.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和acorr.ldf）加入到工程中。3）选择或者建立正确的会话类型4）编译链接和观察结果编译链接该工程，没有错误后运行程序。在程序中恰当位置设置断点（如sample_code函数中的 data_count=0程序行），可以利用VisualDSP+的PLOT功能观察采样数据和相关结果。5）改变信号类型再观察调节信号发生器，利用示波器监视其输出情况。利用信号发生器分别产生

30、正弦波、方波和三角波，观察并记录示波器上的输出结果，或者利用VisualDSP+的Plot功能进行观察和记录。图1.正弦波图2.正弦波的自相关图3.方波图4.方波自相关图5.三角波和它的自相关四、实验结果分析：其实相关与卷积的运算是一致的，所以长度为N与M的序列相关后长度为N+M-1。不管是自相关还是互相关都是两个序列移位相加求和的结果。比如说正弦波的自相关还是一个正弦波，包络是线性变化的，方波的自相关是线性的。西安电子科技大学 数字信号处理（DSP） 课程实验报告实验名称用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数据采集与滤波处理 成 绩 电子工程 学院 班姓名 张吉凯 学号 同作者 崔健

31、 孟智超 杨伟祺 实验日期 2017 年 5 月 16 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）实验七 ： 利用ADSP-21065L EZ-KIT板实现数据采集与滤波处理一、实验目的：加深对数字滤波这种信号处理的方法的理解二、实验内容：利用ADSP21065L-EZ-KIT板的硬件资源，完成对信号的采样和滤波分析三、实验步骤及实验结果截图：1）连接硬件2）加电和启动程序检查无误后，分别打开P

32、C机、信号源、评估板和示波器的电源，运行VisualDSP+，新建一个工程，将 unit_3Filter目录下的源文件（Filter.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和Filter.ldf，以及包含滤波器系数的头文件FIR.H）加入到工程中。3）选择或者建立正确的会话类型4）设置程序参数分析、理解源程序，在源程序中找到修改FIR滤波器类型选择的静态变量static int filter。5）编译链接和观察结果编译链接该工程，没有错误后运行程序。6）改变信号类型观察调节信号发生器，利用示波器监视其输出幅度为0.51Vpp，分别产生正弦波、方波和三角波，使其频率从直流到采样频率

33、连续地变化，观察示波器上输出信号幅度和波形的变化。 7）改变滤波器通带范围观察给静态变量filter赋不同的值（14之间的整数），然后编译链接并运行程序。重复步骤4），5），6），记录典型点的信号幅度数据，描绘滤波器幅频特性。滤波器类型04都是带通滤波器，其通带范围大致上在以下范围： filter=0：不滤波； filter=1：8501500Hz； filter=2：13002500Hz； filter=3：22003800Hz； filter=4：35005900Hz 图1.filter=1时，带通滤波器8501500Hz图2.Filter=2，13002500Hz图3.Filter=3，通带范围22003800Hz图4.Filter=4，通带为35005900Hz四、实验结果分析：正弦波是单频信号，方波是很多频率信号的组合。不管是低通滤波器还是带通滤波器，只要在通带内输出信号都不失真，在过渡带内输出信号幅度大大减小，在阻带内输出信号幅度几乎为零，所以实现了滤波。