DSP上机大作业

DSP上机实验报告

实验一：

VISUAL DSP++的使用入门

1.实验一的目的

实验一的主要目的是熟悉VISUAL DSP++的开发环境。针对ADSP－21065L SHARC DSP，利用几个用C、C++和汇编语言写成的简单例子来描述VISUAL DSP＋十编程环境和调试器（debugger）的主要特征和功能。

2.实验一的4个基本练习

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。

3.实验步骤：

（1）练习一实验步骤：

Step l 进入Visual DSP＋十并打开一个工程（Project）

进入Visual DSP＋＋，显示Visual DSP++的集成开发和调试环境窗口（Integrated Development and Debugger Environment，简称IDDE）。

选择菜单File 中Open 打开文件：

…DSP_exp\unit_1\dot_product_c \dotprodc．dpj。

Dotprodc工程由定义数组和计算数组点积和的两个C语言源文件dotprod_main.ｃ(主程序)和dotprod.c（子程序）以及一个描述程序和数据存储位置的链接描述文件dotprodc．ldf。

Step 2 编译dotprodc工程

在菜单Project中选择Build Project来对工程进行编译。此时，输出窗口显示程序编译时的各种状态信息（包括出错和编译进程信息）。当编译检测到错误时，将在输出窗口出现相应的出错信息，用鼠标双击它，编译器将自行打开源文件。这时可对源文件编辑、修改错误，再次进行编译。当编译不再有错时，输出窗口将显示“Build completed successfully”。

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；

在输出窗口中对该行文字用鼠标双击，环境会自动打开dotprod_main.c文件，并将光标定位在出错行。你可以看见单词“int”被错写成“itn”。

将该错误改正后，保存并重新编译，没有错误出现。这时工程已被成功编译，就可以用VisualDSP++的debugger来调试程序。

Step 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，在其中指定对象和处理器信息。

Step 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。Step 5 评估函数a_doc_c 的性能（profile）

Profile用来分析程序的运行时间特性，通过Profile可以找到最耗时的程序段，这可能就是需要进一步优化性能的程序段。

通过下述步骤来设置Profile功能并显示其结果：

（1）选Tools\Profile\Enable Profiling命令

（2）Profile Ranges 对话框

（3）设置Profile Ranges对话框的参数；在本例中，其开始地址和结束地址均分别通过Browse按钮选择标号a_dot_c和a_dot_c_end，再依次点击“Add”和“OK”按钮，所选择的Profile Range会出现在Profile的列表中，可以重复上述操作来指定多个Profile Range。

（4）选View\Debug Windows\profile，会出现一个Profile窗口；

（5）按F5运行程序，程序会运行到第一个断点main()。再按F5继续运行程序，程序完全执行后，将在Console窗口显示结果，并在Profile窗口中显示程序运行过程中的各种数据

练习一截图

（2）练习二步骤：

Step l 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…DSP_exp\unit_1\dot_product_asm目录下。

Step 2 向dot_product工程中添加文件

选取菜单Project\Add to Project\file(s)…项，按住Ctrl键来同时选中dotprod_main.c，dotprod.c，dotprod_func．asm和dotprodasm.ldf文件，点击“Add”将这几个文件加到工程中。

Step 3 修改工程源文件

在此步骤中，我们将修改dotprod_main.c文件，让其调用一个汇编子程序a_dot_c_asm来取代a_doc。

打开dotprod_main.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*）；

result[l]=a-dot_c（a，c）;

／*result［1］＝a_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*）；*／

／*result［1］a=dot_c（a, c）；*／

result［l］=a_dot_c_asm（a，c）;

这样主程序将调用a_dor_c_asm汇编程序来取代练习一中的a_dot_c子程序。

Step 4 修改链接描述文件dotprodasm．Ldf

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))

这样程序将链接dotprod_func.doj对象文件。

Step 5 编译和运行dot_product

Step 6 评估a_dot_asm的效率

如同练习一那样设置Profile参数并显示其结果：

(1) 选Tools\Profile＼Enable Profiling命令；

(2) 选Tools＼Proflle＼Add/Remove Profile Ranges命令，会出现一个Profile Ranges对话框；

(3)在本例子中，其开始地址和结束地址均可选取Browse中的标号_a_dot_c_asm和_a_dot_c_asm_end，再依次点击“Add”和“OK”按钮。

(4) 打开菜单View\Debug＼Profile项，显示Profile结果窗口。

运行dot_product程序

练习二截图

（3）练习三步骤

Step l 将算法程序调入Debugger环境

关闭所有已打开的工程和文件，选择菜单File＼Load Program...项或点击图标。在出现的对话框中选择文件…DSP_exp\unit_1\convolution \debug\convolution．dxe。并在随后的源文件对话框中选择文件…DSP_exp\unit_1\convolution\convolution.cpp。

可以在C代码源文件中看到四个全局数组：Table、Input、Output和Impulse。以及四个调用数组的函数：InitializeSineTable（），GenerateInputPulse（），GenerateImpulseCoeffS( )和CalculateOutputPulse（）。

Step 2 打开绘图窗口并设定参数

选择菜单View\Debug Windows\Plot\New…项，将出现Plot参数设置窗口。

在Plot Type项中选择Line Plot，在Plot Title中输入Convolution。

Step 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。图中的三条曲线分别代表Table、Input和Output三个数组的值

练习三截图

（4）练习四

Step l 调用convolution程序

关闭所有的文件，如同练习三中的一样，选用菜单File＼Load Program…命令项，在对话框中选择文件…DSP_exp\unit_1\convolution\debug\ convolution．dxe。并在随后的源文件对话框中选择文件…DSP_exp\unit_1\convolution\convolution．cpp。

Step2 打开统计特性选项

选取菜单Tools\Statistical\Enable Profiling 项，使其变为有效。

再选取菜单View\Debug Windows\Statistical Profiling Results项，出现Statistical Profiling Results窗口。

Step 3 收集和检查统计特性数据

练习四截图

实验二：

用SIMULATOR模拟实现数字信号处理

1.实验二的练习

本实验主要通过四个练习来了解如何利用SIMULATOR实现基本的信号处理方法。实验包括以下几个练习：

练习一：时域卷积运算

练习二：DFT运算

练习三：时域相关运算

练习四：利用相关函数计算信号的功率谱

2.实验步骤及结果

（1）练习一步骤

Step 1 调入程序

启动运行VisualDSP++，运行菜单命令\Project\New来新建一个工程，工程名称自定义，正确设置工程的各个选项，将DSP_exp\unit_2\Conv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。

注意：初始化文件中数据的个数必须和要初始化的数组的大小一致。

Step2 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：

.V AR inputx[LENGTH_X]= "pulse1.dat";

.V AR inputy[LENGTH_Y]= "sin64.dat";

其中pulse1.dat为单个冲击脉冲信号，sin64.dat为正弦信号。

Step 3 编译程序

分析、理解源程序，在此基础上再编译运行程序。可通过点击按钮命令或选择菜单命令\Project\Build Project来完成编译。本程序的sessions为ADSP-21062 ADSP-2106x Simulator。Step 4 观察结果

按F5运行程序，然后执行菜单命令\View\Debug Windows\Plot命令，分别作出输入数据inputx[]和inputy[] 与输出数据output[]的图形。

执行菜单命令\Debug\Step Into单步运行程序，打开Register File和对应的存储区，观察寄存器和存储器的变化。

Step 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)，来考察程序的执行结果。

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。

练习一截图

（2）练习二实验步骤

1）调入程序

启动运行VisualDSP++，将位于将 DSP_exp\unit_1\DFT_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：

.V AR input[N]= "square64.dat";

其中square64.dat为方波信号。

3）编译程序

分析、理解源程序，在此基础上再编译运行程序。可通过点击按钮命令或选择菜单命令\Project\Build Project来完成编译。本程序的sessions为ADSP-21062 ADSP-2106x Simulator。

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；

打开Memory\Two Column 窗口，在窗口中用鼠标右键点击，在弹出的菜单中选择用浮点数（Floating Point 32bit）格式显示数据。

单步执行时，就可看到寄存器和内存单元中动态的数据变化。

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）、niose64.dat(高斯白噪声)，重复3),4)，来考察程序的执行结果。

练习二实验结果截图

（3）练习三实验步骤

1）调入程序

启动运行VisualDSP++，运行菜单命令\Project\New来新建一个工程，工程名称自定义，正确设置工程的各个选项，将DSP_exp\unit_2\Corr2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：

.V AR inputx[LENGTH_X]= "squre64.dat";

.V AR inputy[LENGTH_Y]= "squre64.dat";

其中square64.dat为方波信号。

3）编译程序

分析、理解源程序，在此基础上再编译运行程序。可通过点击按钮命令或选择菜单命令\Project\Build Project来完成编译。本程序的sessions为ADSP-21062 ADSP-2106x Simulator。

4)观察结果

按F5运行程序，然后执行菜单命令\View\Debug Windows\Plot命令，分别作出输入数据inputx[]和inputy[] 与输出数据output[]的图形。

执行菜单命令\Debug\Step Into单步运行程序，打开Register File和对应的存储区，观察寄存器和存储器的变化。

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。

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。

练习三实验结果截图

（4）练习四实验步骤

1)调入程序

启动运行VisualDSP++，运行菜单命令\Project\New来新建一个工程，工程名称自定义，正确设置工程的各个选项，将DSP_exp\unit_2\psd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squre64.dat：

.V AR inputx[M]= "trig32.dat";

.V AR inputy[M]= "trig32.dat";

其中trig32.dat为三角波信号。

3) 编译程序

分析、理解源程序，在此基础上再编译运行程序。可通过点击按钮命令或选择菜单命令\Project\Build Project来完成编译。本程序的sessions为ADSP-21062 ADSP-2106x Simulator。

4) 观察结果

按F5运行程序，然后执行菜单命令\View\Debug Windows\Plot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。

执行菜单命令\Debug\Step Into单步运行程序，打开Register File和对应的存储区，观察寄存器和存储器的变化。

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。

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)，来考察序列的互相关功率谱。

练习四实验结果截图

实验三

数据采集与谱分析

1.实验三操作步骤：

1）连接硬件

断开所有电源，参考图7.15连接好信号源，EZ-KIT板，微机，示波器等。检查EZ-KIT 板上的跳线位置是否正确，按照硬件连接图检查确保正确连接各个硬件设备。

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，工程名称自定义，正确设置工程的各个选项，将…\DSP_exp\unit_3\Fft目录下的源文件（Fft.C、065L_hdr.asm、Buffers.asm和Fft.ldf）加入到工程中。或者打开\hard\Fft 目录下已经存在的工程FFT.dpj。

3）选择或者建立正确的会话类型

按照要求选择或者建立EZ-KIT类型的会话，详细要求请参阅上节的有关内容。

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。运行程序前，必须注意在Settings菜单中有几项必须正确设置，设置和运行EZ_KIT板方法请参考上节的有关内容。正确的设置Settings 后，才可以从示波器上看到输出结果。

在程序中恰当位置设置断点（如main函数中的rfft256程序行），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，利用示波器监视其输出幅度为0。0.51Vpp，频率为12kHZ。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。

2.实验结果截图：