Изучение алгоритмов формирования и обработки радиотехнических сигналов на цифровом сигнальном процессоре TMS320C5510. Практикум

Например, при x0=a=c=7, m=10 получим псевдослучайную последовательность 7,6,9,0,7,6,9,0… Как показывает этот пример, такая последовательность не может быть случайной при некоторых наборах чисел m, а, с и х0. Принципы выбора подходящих чисел подробно исследованы в [3]. Приведем основные требования к этим параметрам.

Для получения как можно более «случайной» последовательности необходимо, чтобы m было довольно большим, так как период не может иметь больше m элементов. Даже если необходимо генерировать только случайные нули и единицы, не следует брать m = 2, т.к. тогда последовательность в лучшем случае будет иметь вид ...,0,1,0,1,0,1,...

Другой фактор, который оказывает влияние на выбор m, — скорость генерирования: нужно подобрать значение m так, чтобы (аx(n) + с) mod m вычислялось быстро.

Можно вычислить (аx(n) + с) mod m, помещая (аx(n) + с) в регистры и выполняя деление на m. Но деление — сравнительно медленная операция. Этот недостаток можно устранить, если выбрать значение m равным длине слова процессора. При m = 2b операция mod m может быть реализована посредством арифметического сдвига вправо на b бит, где b − длина слова (число разрядов). Для чисел со

знаком берется на один разряд меньше и для избегания переполнения, таким образом m = 2b-1-1.

Линейная конгруэнтная последовательность, определенная числами m, а, с и xn, имеет период длиной m тогда и только тогда, когда:

1)числа с и m взаимно простые;

2)a - 1 кратно р для каждого простого р, являющегося делителем m;

3)a - 1 кратно 4, если m кратно 4.

Например, при b=32 m = 232-1, a = 1664525, c = 32767.

Чтобы сгенерировать случайные числа, распределенные по нормальному закону, надо сложить 12 равномерно распределенных чисел на [0,1] и вычесть число 6. Среднее значение равномерного распределения 1/2, а нормального распределения 0, и его дисперсия 2 = 1.

Чтобы осуществить сложение последовательностей, выдаваемых описанными выше программами с определенным значением отношения сигнал/шум, формируют отсчеты сигнала и шума, которые имеют одинаковый масштаб в формате 1.15 и хранятся в памяти. Перед их сложением каждый отсчет умножается на соответствующие коэффициенты К1 и К2, что дает требуемое отношение сигнал/шум (К1/К2). Во избежание переполнения надо выбирать К1 и К2 из условия

К1+К2 1.

21

Практикум № 3

Изучение программы реализации цифрового фильтра на сигнальном процессоре TMS320C5510

3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данного практикума является изучение реализации на ЦСП простых приложений на примере программы цифровой фильтрации. Отладочные средства для изучения включают лабораторную плату DSK 5510 и интегрированную среду разработки Code Composer Studio

(CCS).

3.2. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1.Изучить программную реализацию фильтра для цифрового сигнального процессора TMS320C5510 на языке С.

2.Рассчитать коэффициенты фильтра с помощью системы инженерных расчетов Matlab.

3.Подготовить ответы на контрольные вопросы.

3.3. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ

1.Включить лабораторную плату DSK 5510 и выполнить ее тестирование.

2.Ознакомиться с примером реализации цифрового фильтра.

3.Загрузить коэффициенты фильтра, рассчитанные в соответствии с вариантом.

4.Провести моделирование работы программы по указанной методике.

5.Получить исполняемый файл и загрузить его в процессор.

6.Провести измерения АЧХ цифрового фильтра с помощью генератора и осциллографа.

3.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.4.1. Включить лабораторную плату DSK 5510 и выполнить ее тестирование по методике, описанной в предыдущих работах.

3.4.2. Создать новый проект. Создать папку project3 в директории

C:\CCStudio_v3.10\RTSProjects. Скопировать в эту папку содержимое папки C:\CCStudio_v3.10\tutorial\sim55xx\volume1.

Запустить Code Composer Studio (CCS) с помощью иконки на рабочем столе, или выбрав в меню Windows Пуск Programs Texas Instruments Code Composer Studio 3.1 Code Composer Studio 3.1.

Из меню Project выбрать New. В текстовом поле Project Name напечатать project3. В Location выбрать рабочую папку project3 (не

23

В диалоговом окне File I/O изменить Address на inp_buffer и Length на 100. Поставить галочку в окошке Wrap Around.

Нажать Add Probe Point. Появится диалоговое окно Probe Points (рис. 3.1в). В листе Probe Point выделите линию VOLUME.C line ** --> No Connection. В поле Connect To нажмите стрелку вниз и выберете файл FILE IN:C:\...\ gaussian.dat. из листа файлов. Нажмите Replace.

Нажмите OK. Диалоговое окно File I/O покажет файл, который теперь соединен с точкой пробника. Нажать OK для закрытия диалога File I/O.

3.4.8. Настроить окна просмотра графиков. В диалоговом окне Graph Property Dialog измените Graph Title, Start Address, Acquisition Buffer Size, Display Data Size, DSP Data Type, Autoscale, and Maximum Y-на значения, как показано на рис. 3.2. В окнах установки графического дисплея для входного и выходного буферов установить Display Type FFT Magnitude. Параметры преобразования Фурье оставить по умолчанию. Нажмите OK. Появится окно просмотра графиков.

25

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Программа умножения входного сигнала на заданный коэффициент

#include <stdio.h> #include "volume.h"

/* Объявление функций, переменных и буферов */

int inp_buffer[BUFSIZE]; /* буферы обработки данных */ int out_buffer[BUFSIZE];

int gain = MINGAIN; /* переменная, управляющая усилением */ unsigned int processingLoad = BASELOAD; /* загрузка данных */ struct PARMS str =

{2934, 9432, 213, 9432, &str}; /* Функции */

extern void load(unsigned int loadValue); static int processing(int *input, int *output); static void dataIO(void);

/* ======== основная программа (main) ======== */ void main() {

int *input = &inp_buffer[0]; int *output = &out_buffer[0];

puts("volume example started\n");

/* бесконечный цикл */ while(TRUE) {

/* чтение с использованием точки пробника, соединенной с заданным файлом. */ /* Запись выходных данных в окно визуализации, соединенное с точкой пробника.*/

dataIO(); #ifdef FILEIO

puts("begin processing"); #endif

/* apply gain */ processing(input, output);}

}

/* ======== подпрограмма обработки (processing) ======== *

*ФУНКЦИИ: обработка входного сигнала.

*ПАРАМЕТРЫ: адреса входных и выходных буферов.

*ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ: TRUE. */

static int processing(int *input, int *output) {int size = BUFSIZE;

while(size--){*output++ = *input++ * gain;} /* загрузка */

load(processingLoad);

return(TRUE);}

/* ======== ввод-вывод данных (dataIO) ======== *

*ФУНКЦИИ: чтение входного сигнала и запись выходного сигнала.

*ПАРАМЕТРЫ: нет.

*ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ: нет. */

static void dataIO()

{/* выполняется ввод-вывод данных */ return;}

29

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Программа генерации синусоидального сигнала

#include "tonecfg.h" #include "dsk5510.h" #include "dsk5510_aic23.h"

#define SINE_TABLE_SIZE 48 /* Размер таблицы синуса */

/* Конфигурационные установки кодека */

DSK5510_AIC23_Config config = { 0x0017, // 0 DSK5510_AIC23_LEFTINVOL 0x0017, // 1 DSK5510_AIC23_RIGHTINVOL 0x00d8, // 2 DSK5510_AIC23_LEFTHPVOL 0x00d8, // 3 DSK5510_AIC23_RIGHTHPVOL 0x0011, // 4 DSK5510_AIC23_ANAPATH 0x0000, // 5 DSK5510_AIC23_DIGPATH 0x0000, // 6 DSK5510_AIC23_POWERDOWN 0x0043, // 7 DSK5510_AIC23_DIGIF 0x0081, // 8 DSK5510_AIC23_SAMPLERATE 0x0001 // 9 DSK5510_AIC23_DIGACT

};

/* Предварительно сгенерированная таблица синуса, 16-битные знаковые отсчеты */

Int16 sinetable[SINE_TABLE_SIZE] = { 0x0000,0x10b4,0x2120,0x30fb,0x3fff,0x4dea,0x5a81,0x658b, 0x6ed8,0x763f,0x7ba1,0x7ee5,0x7ffd,0x7ee5,0x7ba1,0x76ef, 0x6ed8,0x658b,0x5a81,0x4dea,0x3fff,0x30fb,0x2120,0x10b4, 0x0000,0xef4c,0xdee0,0xcf06,0xc002,0xb216,0xa57f,0x9a75, 0x9128,0x89c1,0x845f,0x811b,0x8002,0x811b,0x845f,0x89c1, 0x9128,0x9a76,0xa57f,0xb216,0xc002,0xcf06,0xdee0,0xef4c

while (!DSK5510_AIC23_write16(hCodec, sinetable[sample]));

/* Выдача отсчета в правый канал */ while (!DSK5510_AIC23_write16(hCodec,

sinetable[sample])); }

}

DSK5510_AIC23_closeCodec(hCodec); /* Закрыть кодек */

}

30