数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版)-课件-9
数字信号处理课件ppt
| rws (k ) |2
2 w
1 dz 1 C Sss ( z) H opt ( z)S xs ( z ) z 2πj
通过前面的分析, 因果维纳滤波器设计的一般方法可以按 下面的步骤进行：
(1) 根据观测信号x(n)的功率谱求出它所对应的信号模型的
传输函数，即采用谱分解的方法得到B(z)。 S xs ( z) (2) 求 B( z 1 ) 的Z反变换，取其因果部分再做Z变换，即 S xs ( z ) 舍掉单位圆外的极点，得 B( z 1 ) (3) 积分曲线取单位圆，应用（2.3.38）式和（2.3.39）式，计 算Hopt(z), E［|e(n)|2］min。
1 ˆ' rxx (m) N
N |m|1
n 0
x ( n ) x ( n m)
平稳随机序列通过线性系统：
y (n)
k
h( k ) x ( n k )
k
m y E[ y (n )]
h(k ) E[ x(n k )]
k
ryy (m)
m0
k=0, 1, 2, …
利用白化x(n)的方法求解维纳-霍夫方程:
x(n)=s(n)+υ (n)
H(z) (a)
ˆ y ( n) s ( n)
x(
x(n)
1 B( z )
w(n)
G(z) (b)
ˆ y ( n) s ( n)
x(
图2.3.5 利用白化x(n)的方法求解维纳-霍夫方程
D (m)
2 x
rxx (m)
2 x (m)
数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版)-课件-10
实验内容
用C语言编写线性卷积的运算程序, 序列 x(n)={1 1 1 1 0 0 0 0}、y(n)={0 0 1 1 1 1 0 0}
PAGE 1: SCRATCH: origin = 0060h, length = 0020h /* 高速暂存器 RAM */
DMARAM: origin = 0C00h, length = 0300h /* DMA , length = 0080h /* 内部数据RAM */
用C语言生成一个360个点的正弦波数据文件，然 后编写C程序调用该数据文件。
在CCS上调试完成，观察卷积的输出结果。要求： 观察存储器中的数据、数据的时域图及频域图。
用汇编语言编写中断产生程序，运行中断产生程 序，分析中断发生的过程，观察中断向量表（在 0x180），观察中断处理子程序的入口地址。单 步执行中断程序，观察中断如何发生。
实验内容
用C语言编写发生中断的主程序，将线性卷积的 运算放在中断服务程序中完成，并将结果存放在 文件 juanji.dat 中。
C54x的存储器和FLASH存储器的应用 C54x多通道缓冲串口应用 C54x定时器实验 C54x外中断编程 C54x异步通信接口UART实验
DSP技术基础实验
CCS的使用及I/O口和中断仿真
实验目的
掌握CCS simulator的使用方法。 掌握CCS simulator的调试汇编程序、C程序及
STACK: origin = 1180h, length = 0560h /* 堆栈存储器空间 */
《数字信号处理器技术开发原理与应用》教学大纲
《数字信号处理器技术开发原理与应用》教学大纲课程编号：IB3323019课程名称：数字信号处理器技术开发原理与应用英文名称：DSP Technology Theory and Application学时： 30 学分：2课程类型：任选 课程性质：学科基础课适用专业：全校电类各专业 先修课程：微机原理与系统开课学期：3 开课院系：通信工程学院一、课程的教学目标与任务本课程是一门数字信号处理器技术原理及开发方法课。
目的是使学生了解高速数字信号处理器硬软件特点，DSP工程实现技术的基本概念﹑方法和工具。
通过教学和上机实验实习, 掌握数字信号处理技术实现的方案设计﹑开发和应用的方法。
为今后进一步的学习、科研和实际工作打下基础。
二、本课程与其它课程的联系和分工本课程主要涉及数字信号处理器技术实现方法和系统开发的软硬件工程应用。
《微机原理与系统》是必须的先修课程，是DSP工程设计、开发方法的技术基础，是数字信号处理器系统实现所需要的硬软件基本概念和技术原理的基础课程。
三、课程内容及基本要求理论课授课内容、课时分配：(一) 数字信号处理技术概述及DSP结构和功能 ( 4学时)内容：教材的第一章：数字信号处理器技术综述；第二章：现代数字信号处理器介绍；第三章：C54x数字信号处理器结构。
1.基本要求（1）了解数字信号处理实现的各种技术﹑概念及发展，DSP开发方法及工具、DSP技术指标及分类、各种DSP芯片结构。
（2）掌握C54x DSP内部结构及外部功能﹑寄存器组织、存储空间构成、中断管理及片上外设。
2.重点、难点重点：C54x DSP内、外部结构及DSP开发方法。
难点：C54x DSP存储空间构成、中断管理及片上多种外设。
（二）C54x DSP指令及程序设计 （5学时）内容：教材的第四章：C54x数字信号处理器指令及使用；第五章：C54x数字信号处理器程序设计开发基础。
1.基本要求（1）掌握C54x寻址方式﹑指令﹑伪指令使用及存储空间配置，掌握编程﹑汇编﹑链接及调试方法。
数字信号处理ppt课件
三.自相关函数与 自协方差函数的性质
24
性质1 :相关函数与协方差函数的关系
Cxx m rxx m mx 2
Cxy m rxy m m*xmy
当 mx 0
Cxx m rxx m Cxy m rxy m
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性质2：均方值、方差与相关函数和协方差函数
rxx
0
E
xn
2
Cxx 0 rxx 0 mx 2
五、功率谱密度
44
维纳——辛钦定理
1． 复频域
rxx
(m)
1
2
j
c Sxx (z)zm1dz,
Sxx
(z)
m
rxx
(m)z
m
C (Rx , Rx )
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2. 频域
{ rxx(m)
1
2
Pxx (e j )e jm d
2
Pxx (e j ) rxx (m)e jm
m
46
3．性质
实平稳随机信号 rxx m rxx m
rxx m E x x n1 n1m
x1x2 p x1 , x2 ; m dx1dx2
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自协方差函数
Cxx (m) E (xn1 mx )*(xn2 mx ) E (xn1 mx )*(xn1m mx )
rxx m mx 2
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对于均值为零的随机过程 rxx m Cxx m
①偶函数
Pxx e j Pxx e j
②实函数
Pxx e j Pxx e j
③极点互为倒数出现
Sxx
z
Sxx
1 z
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④功率谱在单位圆上的积分等于平均功率
E
x2
《数字信号处理技术》PPT课件
§14.4 信号的截断、能量泄露
周期延拓后的信号与真实信号是不同的，下面从数学的角 度来看这种处理带来的误差情况。
设有余弦信号x(t)，用矩形窗函数w(t)与其相乘，得到截 断信号：y(t) =x(t)w(t)
将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知，它已 不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处
a) 多种多样的工业用计算机。
§14.1 数字信号处理概述
2) 计算机软硬件技术发展的有力推动
b) 灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
§14.1 数字信号处理概述
案例：铁路机车FSK信号检测与分析
京广线计划提速到200公里/小时 合作任务：机车状态信号识别(频率解调)
§14.2 模数(A/D)和数模(D/A)
§14.3 采样定理
2 采样定理
A/D采样前的抗混迭滤波：
对象
物理信号
传 感 器
电信号
放 大 调 制
电信号
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0~Fs/2)
§14.3 采样定理
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无限长的 信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析， 这个过程称信号截断。
1、数字信号处理的主要研究内容
数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并 用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字 波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。
A
X(0)
X(1)
0
t
X(2)
E
1 N
X
i
X(3)
X(4)
第三章1(0) 数字信号处理二PPT课件
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性能函数
E
[
e
2 j
]
是权系数的二次函数，存
在极小值。如果信号是平稳的，并具有不变的
统计特性，则性能函数的形状将保持不变，并
且在它的坐标系中保持固定。自适应过程将从
性能表面的某点出发，向下运动至最小点附近，
最后停在那儿。
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如果信号是非平稳的，并具有慢变化的统 计特性，可将性能表面视为”模糊的”或起伏 的，或在其坐标系中移动，这样自适应过程不 仅要向下移动至最小点，而且当性能表面移动 时，还要跟踪它的最小点。
ej d j y j d j XTj Wj d j WTj X j
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2. 最小均方误差和 最佳权系数
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性能函数
E [e2 j]E [d (j yj)2]E [d (j xT j w )2] E [d2 j]2E [djxT j]wj w T j E [xjxT j]wj
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令
j E w [ej2 j] E w [e 1j2 j], E w [e 22 jj], , E w [e N 2 j]j T
基于梯度法使性能函数到达它的最小点。
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基于此，自从1967年B.Widrow等人提出自适应 滤波器以来，短短几十年间，自适应滤波器发展很 快，现已广泛应用于系统模型识别、通信信道的自 适应均衡、雷达与声纳的波束形成、心电图中的周 期干扰的减少或消除、噪声中信号的检测、跟踪、 增强及线性预测，电视接收机的自动增益控制、自 动频率微调。
数字信号处理 第2版 教学课件 ppt 作者 张小虹 9数字信号处理1
第9章数字信号处理的DSP实现9.1 数字信号处理器介绍9.1.1 DSP芯片特点DSP芯片，即数字信号处理芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3）片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7）可以并行执行多个操作；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以并行执行。
9.1.2 DSP芯片的发展世界上第一片单片 DSP 芯片应当是1978年 AMI 公司宣布的 S2811，1979年美国Intel公司宣布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980 年，日本 NEC 公司推出的uPD7720是第一片具有乘法器的商用 DSP 芯片。
在这之后，最成功的DSP 芯片当数美国德克萨斯仪器公司（Texas Instruments，简称TI）的一系列产品。
TI 公司在1982年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代 DSP 芯片TMS320C5x/C54x，第二代DSP芯片的改进型TMS320C2xx，集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8x以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62x/C67x等。
数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版)-课件-7
STS模块
目标DSP使用32位变量 来统计算术和
主机使用64位变量来统 计算术和
主机端显 示之前可
注意：若
STS数据轮 询被禁止或
选择对数 据进行算
术滤波
频率太低，
则会存在目
标端STS数 据溢出导致
信息错误的
可能性
目标/主机统计变量处理
每轮询一次，目标DSP
统计变量清零
DSP/BIOS配置工具允许静态地创建对象并设置对象属性。
图形化配置
文本配置
当用户对一个配置文件进行保存时，配置工具自动生成相 应的文件并将其包含在当前项目中。
DSP/BIOS模块树
系统类 监测类 线程调度类 线程同步类 输入/输出类
CPU负荷图 统计视图
DSP/BIOS 分析工具
消息日志
出
开发实时多任务程序要解决的问题
多个处理算法的实时实现 存储资源的合理有效分配和回收 输入/输出设备的驱动开发，数据流的合理控制 实时应用程序的监测和调试
DSP/BIOS与操作系统
DSP/BIOS是TI 公司为其C6000，C5000，和C28x系列 DSP以及OMAP器件设计开发的实时多任务内核，尺寸可 裁减，是一个以TI DSP为平台的精简的操作系统内核，是 TI DSP多任务应用程序开发的最佳选择。
DSP/BIOS 分析工具
DSP/BIOS API
DSP/BIOS内核提供的API函数是按照模块来划分 的。
使用某个模块的API函数前，要生成该模块的一个 对象，针对该对象调用模块的API函数。
根据应用程序中配置和使用的模块不同， DSP/BIOS的代码大小为500到6500字不等。
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支持针对C2000，C55xx，C6000处理器的PIL仿真。
CCS Link工具包包含有自动接口组件、工程生成 组件和检验组件。
自动接口组件
自动接口组件是一系列程序的集合，它支持在 MATLAB环境中使用CCS Link所提供的MATLAB函数 直接创建连接对象来控制和处理目标处理器。
MATLAB和Simulink是MathWorks公司为科学研究工作提供的两 大仿真计算核心软件产品。
MATLAB科学计算软件是以矩阵计算的形式，用于算法开发、数 据可视化、数据分析以及数值计算的高级计算语言。
基于模型的设计软件Simulink则采用图形化方式用于建模与仿真 复杂的动态系统。
MATLAB/Simulink的交互式编程语言简单易学，图形化模块组织 结构清晰、构成方便。附加的工具箱及模块集解决了特定应用类 型问题，扩展了应用环境。
第九章 现代数字信 号处理技术系统开发
本章内容：
9.1 数字信号处理系统算法仿真与实现— MATLAB/Simulink
9.2 数字信号处理系统算法实现－FPGA
9.3 数字信号处理系统DSP外围解决方案－TI 模拟器件
现代数字信号处理技术系统开发
9.1 数字信号处理系统算法仿真与实现— MATLAB/Simulink
MALAB/Simulink简介
MathWorks公司提供了超过80种软件组成的MATLAB 产品家族，所有产品都基于科学计算的MATLAB语言 环境。
Stateflow Coder Blocksets Simulink RTW
Toolboxes MATLAB Compiler
MATLAB软件产品关系图
CCS Link组件及特点
集成在MATLAB/Simulink中的CCS Link工具包把 MATLAB/Simulink同TI公司的集成软件开发环境CCS IDE（以下简称CCS)连接在一起。
MATLAB/Simulink、CCSLink、CCS和目标处理器 DSPs之间的关系如图 ：
MATLAB and Simulink® Embedded IDE Link™ CC（CCS Link）
MALAB/Simulink简介
MATLAB是MathWorks产品家族中所有产品的基 础。
Toolboxes封装了大量面向特定应用的专业函数， 用于扩展MATLAB基本环境，解决特定领域的工 程问题。
MATLAB Compiler是一种编译工具，它可以将M 语言函数文件转化产生独立应用程序或者软件组 件。
MATLAB/Simulink与DSP
传统的DSP应用系统设计流程分为两个部分：算法开 发设计和产品实现 。
开发设计
MATLAB\Simulink建立 算法系统仿真
根据仿真程序编写汇编程 序或C 语言程序
系统在线仿真调试
脱机运行测试
产品实现
将结果通过CCS 传输存储 到电脑内，通过MATLAB
MALAB/Simulink简介
例：使用Communications Blockset和Signal Processing Blockset中的模块，搭建一个多速率通讯防务系统模型。
MALAB/Simulink简介
Simulink基础上集成的Stateflow，是有限状态机（finite state machine）的图形工具，可以用于解决复杂的逻 辑问题，用户可以通过图形化工具实现在不同状态之间 的转换。
工程生成组件
工程生成组件支持用户直接从Simulink模型自动生成 目标DSP的可执行目标代码。
工程生成组件主要完成的工作有：
基于工程的自动化构建过程：将Real-Time Workshop 生成的C代码自动创建并构造工程。
与仿真结果比较
否 结果是否一致？
是
否 结果是否一致?
是
固化程序
DSP实时系统软件开发流程
MATLAB/Simulink与DSP
传统的DSP应用系统设计方法费时、费力且易出错，为 了解决这个问题，就有了DSP系统级设计方法，其核心 是将算法设计和系统实现在统一的开发环境中进行。
MathWorks公司和TI公司联合开发的Embedded IDE Link CC（较低版本为MATLAB Link for Code Composer Studio，简称CCS Link）就是为了完成系统 级设计而出现的。 CCS Link提供了MATLAB/Simulink 与目标DSP的之间的通信接口。
算法开发及 基于模型设计
软件验证及调 试
Code Composer Studio™
C2000™
C5000™
C6000™
OMAP™
嵌入软件
CCS Link组件及特点
CCS Link主要有以下一些特点：
提供MATLAB函数，完成TI DSPs系统软件的自动调试、 验证。
直接从Simulink仿真模型生成面向TI DSPs的工程文件。 支持XDS510/XDS560与DSP间的实时数据交换
Stateflow Coder是一个单独提供的，能与Stateflow结 合使用的工具，可以生成嵌入式整型，浮点型，或生成 用于单机的固定点C代码。
实时代码生成工具Real-Time Workshop（RTW）可以 直接将 Simulink的模型框图和Stateflow的状态图转换 成高效优化的C程序代码。
自动接口组件主要有以下一些功能：
使用MATLAB命令窗口的函数访问或处理目标DSP芯 片上及CCS环境下的数据和文件。
在MATLAB环境下编写脚本文件自动完成开发环境中 的复杂任务：包括实现MATLAB与DSP间的实时通信 （RTDX）、交互调试及分析。
设置断点、逐步执行代码、设置变量及取回剖析报告 等。
MALAB/Simulink简介
Simulink产品家族建立在MATLAB平台上，增加 了基于模型设计、系统级仿真和嵌入式系统实现 的功能。
模块库（Blocksets）是MathWorks公司提供的面 向特定领域的专业模块库。通过Simulink提供的 丰富可定制的功能块blocksets，可以迅速地创建 动态系统模型。