基于DSP的任意信号发生器设计

DSP实验报告

数字信号处理（DSP）

综合设计性实验报告

学 院：电 子 信 息 工 程 学 院 班 级： 通信0708

指导教师： 高海林

学 生： 原凌云 07211253 张丽康 07211256

北京交通大学电工电子教学基地

2004年12月28日 1 of 24

DSP实验报告

目 录

一、设计任务 …………………………………………………3

二、实验目的 …………………………………………………3

三、设计内容…………………………………………………3

四、实验原理…………………………………………………4

五、程序设计…………………………………………………6

1、程序源代码 2、实验截图和结果

六、实验总结…………………………………………22

七、参考资料…………………………………………23

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一、设计任务书

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。信号发生器在现代工程中应用非常广泛。在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。

使用 DSP 和 D/A 转换器可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。

二、实验目的

（1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。

（2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。

（3）掌握5402DSK CODECC(A/D、D/A)的工作原理和初始化过程。 （4）掌握使用指针访问片上ROM中正弦查找表的方法。

三、设计内容

使用DSP产生300—4000HZ的正弦信号，要求使用查表法，测量产生的信号波形的频率和幅度，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。用软件CCS5000编程实现，并硬件（DSK板或示波器）连接进行功能演示。 使用计算法产生余弦波分量。

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发挥部分：

（1）使用DSP产生300—4000HZ的方波、锯齿波和三角波。 （2）使用现有程序，实现不改变源程序，频率和幅度自动可调。

四、实验原理

产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。

正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：

x3x5x7x9x2n?1n?1sinx?x???????(?1)??,?x?(??,?)

3!5!7!9!(2n?1)!2nx2x4x6x8nx??????(?1)??,?x?(??,?). cosx?1?2!4!6!8!(2n)!如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。

或使用下面递归的差分方程进行计算。

y[n]=A*y[n-1]-y[n-2] 其中：A=2cos(x)，x=2πF/FS。F—信号频率，

FS—D/A转换频率。

利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos(x)和正弦、余弦的前两个值。计算时所需的计算量小，但如果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。要得到精确的计算结果，可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。在实际应用时可以根据需要选择相应的算法。

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要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin(x)的值总是小于1的小数，而5402 DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以2，变为Q15的数据格式，才能够在DSP中送到D/A转换器进行处理。 优缺点的比较：

查表法，即事先将要输出的数据计算好，存储在DSP的内部RAM中，然后依次循环输出，从而才生波形。这种方法的优点在于其速度快，可以产生频率很高的波形，而且不占用DSP的计算时间，它的缺点是需要占用DSP的内存空间，尤其是对采样频率比较大的输出波形，所需要的内部空间很大，所以这种方法用于对精度和频率要求不高的场合。第二个方法是计算法，即采用计算的方法依次计算数据然后输出。计算法的优缺点正好和查表法相反。其优点是不占用DSP的存储空间，可以根据信息随时间改变或调整输出波形的周期波形；其缺点是占用DSP的计算时间，使得执行程序的开销大

在实验中我们将采用查表法来实现正弦波，计算法产生余弦波。 余弦法的递推公式：cos(nx)=2cosxcos[(n-1)x]-cos[(n-2)x] 其中，cosx=cos(2*pi/N)=cos(2*pi*Fs/F),n=0时cos(nx)=1,n=1时cos(nx)=cosx,令N=256,Fs=16000,F=1000 调幅调频：我们将使用下面的一个界面

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来实现频率和幅度的连续可调，但因为此界面和CCS运行界面不能同时存在，所以我们需要脱离CCS，而将程序烧至板子，然后在虚拟示波器上

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