DSP原理与应用课程设计-2013010981-李岩分析.docx

课 程 设 计 报 告名 称 DSP原理与应用课程设计 题 目信号采集和滤波DSP程序设计指导教师 潘建军/沈冰夏 设计起止日期 2015.11.16至2015.12.18学 院 信息与通信工程学院 专 业 电子信息工程 学生姓名李岩班级/学号 电信1301 绩 目录第一章 概述11.1 课程设计目的11.2 课程设计所用设备1第二章 课程设计原理12.1 A/D原理12.1.1 模数转换器结构和时序12.1.2 模数转换器的寄存器32.2 FIR 滤波器设计原理62.3 FIR滤波的DSP程序设计6第三章FIR数字低通滤波器的MATLAB设计8第四章 ADC信号采集和滤波DSP程序设计94.1 采集信号频率94.2 课设结果截图94.2.1. AD采集两路信号的时频图94.2.2. 两路信号混合后波形图104.2.3. 滤波后波形图11第五章 结束语13第一章概述1.1 课程设计目的掌握TMS320VC5509A片内模数转换器（ADC）的控制方法。掌握TI DSP 系统的软件开发。设计TMS320VC5509A DSP系统的AD采集程序。设计FIR滤波器系数对采集的信号进行FIR滤波1.2 课程设计所用设备计算机：安装软件开发工具CCStudio v3.3，完成系统的软件开发，进行硬件仿真调试，MATLAB。ICETEK–VC5509-AG-EDU 实验箱：包括信号源实现硬件仿真调试时与硬件系统的通信、控制和读取硬件系统状态和数据的开发系统(ICETEK 5100-USB 仿真器模块)提供软件运行和调试的平台和用户系统开发的参照的评估模块(ICETEK VC5509-A)示波器：观察DSP输入输出信号的波形和频率。第二章课程设计原理2.1 A/D原理2.1.1模数转换器结构和时序在数字信号处理器的具体应用中往往需要采集一些模拟信号量，如电池电压、面板旋钮输入值等，模数转换器就是用来将这些模拟量转化为数字量来供DSP使用。TMS320VC5507/5509片内模拟-数字转换器（ADC）方框图如图1所示。TMS320VC5509A有三种封装，本次课程设计所用瑞泰创新公司生产的TMS320VC5509A DSP系统的评估板上焊接了144管脚薄型四方扁平封装的TMS320VC5509A（PGE 后缀）。本课程设计所使用的TMS320VC5509A DSP只能同时支持两路的信号采集。TMS320VC5509APGE的片内模数转换器支持两路输入，管脚分别为AIN0和AIN0。片内ADC具有如下特性：带内置采样和保持的10 位模数转换模块ADC最小转换时间为500ns最大采样率为21.5kHz （最小采样周期：103/21.5=46.51163μs） 图1 ADC方框图模数转换器采用连续逼近式结构，在模数转换器内部用了三个可编程分频器来灵活地产生用户需要的采样率。整个模数转换过程分为两个周期——采样/保持周期及转换周期，如图2所示。（1）采样/保持周期是采样/保持电路采集模拟信号的时间，这个周期大于或等于40μs；（2）转换周期是RC比较网络在一次采样中完成逼近处理并输出A/D转换结果的时间，这需要13个转换时钟周期。ADC转换时钟的最大频率为2MHz。图2 转换时序图模数转换模块接到启动转换信号后，按照设置开始进行相应通道的数据采样转换。经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入AD 数据寄存器中保存。转换结束，设置标志。等待下一个启动信号。由于TMS320VC5509A DSP 片内的A/D 转换精度是10 位的，ADC数据寄存器(16 位)的最高位(第15 位)表示转换值是否有效(0 有效)，第14-12 位表示转换的通道号，第11-10位为保留字段，低10 位为转换数值，所以在保留时应注意取出结果的低10 位，再根据高4 位进行相应保存。2.1.2 模数转换器的寄存器模数转换器的寄存器包括ADC控制寄存器（ADCCTL）、ADC数据寄存器（ADCDATA）、ADC时钟分频寄存器（ADCCLKDIV）和ADC时钟控制寄存器（ADCCLKCTL）。表1 模数转换器 (ADC) 的寄存器WORD ADDRESSREGISTER NAMEDESCRIPTION RESETVALUE?0x6800ADCCTL[15:12]ADC Control Register0111 0000 0000 00000x6801ADCDATA[15:0]ADC Data Register0111 0000 0000 00000x6802ADCCLKDIV[15:0]ADC Function Clock Divider Regist