卷积运算及算法的DSP实现

《现代信号处理课程设计》课程设计报告设计题目卷积运算及算法的DSP实现目录第1章总序 (3)1.1设计目的与背景.......................................错误!未定义书签。

1.2设计要求.............................................错误!未定义书签。

1.3设计思路简介.........................................错误!未定义书签。

第2章系统开发平台与环境.................................错误!未定义书签。

2.1CCS开发环境.........................................错误!未定义书签。

2.2ICETEK-F2821-A开发实验板............................错误!未定义书签。

第3章卷积算法设计过程...............................错误!未定义书签。

3.1卷积算法设计总框图 .................................错误!未定义书签。

3.2卷计算法设计的原理 .................................错误!未定义书签。

第4章系统软件设计.......................................错误!未定义书签。

4.1程序流程图 ...........................................错误!未定义书签。

4.2程序源代码 ...........................................错误!未定义书签。

第5章系统仿真..........................................错误!未定义书签。

5.1仿真设置............................................错误!未定义书签。

5.2仿真图..............................................错误!未定义书签。

第6章总结..............................................错误!未定义书签。

参考文献.................................................错误!未定义书签。

第1章绪论1.1设计目的与背景1）设计背景卷积是在信号与线性系统的基础上或背景中出现的，脱离这个背景单独谈卷积是没有任何意义的，除了那个所谓褶反公式上的数学意义和积分（或求和，离散情况下）。

信号与线性系统，讨论的就是信号经过一个线性系统以后发生的变化（就是输入输出和所经过的所谓系统，这三者之间的数学关系）。

所谓线性系统的含义，就是，这个所谓的系统，带来的输出信号与输入信号的数学关系式之间是线性的运算关系。

因此，实际上，都是要根据我们需要待处理的信号形式，来设计所谓的系统传递函数，那么这个系统的传递函数和输入信号，在数学上的形式就是所谓的卷积关系。

卷积关系最重要的一种情况，就是在信号与线性系统或数字信号处理中的卷积定理。

利用该定理,可以将时间域或空间域中的卷积运算等价为频率域的相乘运算，从而利用FFT等快速算法，实现有效的计算，节省运算代价。

DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用F2812作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现卷积。

2）设计目的通过本次设计掌握并熟悉dsp的应用以及ICETEK-F2812-A的平评估板的使用，了解卷积算法的原理和计算方法，以及其特性与特点，并学习卷积算法的程序实现。

并且通过本次设计来提高自己的动手实践能力，增加我们对本专业的各种芯片的了解，增强我们的专业素养。

1.2设计要求利用C语言在CCS环境中编写一个卷积算法程序，并能利用已设计好的卷积器对一些常用信号进行卷积运算处理。

1.3设计思路简介在TMS320C54x系统开发环境CCS（Code Composer Studio）下对卷积的DSP实现原理进行讨论。

利用C语言设计相应的算法，通过实验仿真，从输入信号和输出信号的时域和频域曲线可看出在DSP上实现的卷积算法能完成预定的计算任务。

第2章系统开发平台与环境2.1 CCS开发环境DSP开发工具： PC机+目标板+仿真器+CCS开发环境一般是先在CCS开发环境下编写程序（使用C语言、汇编语言或者两者混合）CCS内置软仿真simulator提供了编译，调试，运行功能。

其作用主要是检测目标程序运行的正确性和连贯性！但不能够实时查看和控制。

当程序成功运行通过后,通过仿真器（XDS510或者XDS560）与目标板连接，安装仿真器驱动，然后load program到目标板，运行，利用仿真器提供的RTDX可实时查看存储器和寄存器变化。

2.2 ICETEK-F2821-A开发实验板第3章卷积算法设计过程3.1 卷积算法设计总框图3.2 卷积算法设计的原理1）卷积算法基础理论卷积的基本理论和公式卷积和：对离散系统“卷积和”也是求线性时不变系统输出响应（零状态响应）的主要方法。

卷积和的运算在图形表示上可分为四步：A）翻褶现在亚变量坐标M上作出X（m）和H（m），将m=0的垂直轴为轴翻褶成H（-m）。

B）移位将H（-m）移位n，即得H（n-m）。

当n为正整数时，右移n位。

当n 为负整数时，左移n位。

C）相乘再将H（n-m）和X（m）的相同m值的对应点值相乘。

D）相加把以上所有点的对应点的乘积叠加起来，即得Y(n)值。

依上法，取n=……，-2，-1，0，1，2，3，……各值，即可得全部Y（n）值。

第4章系统软件设计4.1 程序流程图程序的自编函数及其功能1）processing（int *input2，int *output2）调用形式：processing1（int *input2，int *output2）参数解释：input2、output为两个整型指针数组。

返回值解释：返回一个“TURE”，让主函数的While循环保持连续。

功能说明：对输入的input2 buffer波形进行截取m点，再以零点的Y 轴为对称轴进行翻褶，把生成的波形上的各点的值存入以OUTPUT2指针开始的一段地址空间中。

2）processing2（int *output2，int *output3）调用形式: processing2（int *output2，int *output3）参数解释：output2、output3为两个整形指针数组。

返回值解释：返回了一个“TREN”,让主函数的While循环保持连续。

功能说明：对输出的output2 buffer波形进行作n点移位，然后把生成的波形上的各点的值存入以OUTPUT3指针开始的一段空间中。

3）processing3（int *input1，int *output2，int *output4）调用形式：processing3（int *input1，int *output2，int *output4）参数解释：output2、output4、input1为三个整型指针数组。

返回值解释：返回了一个“TRUE”，让主函数的While循环保持继续。

功能说明：对输入的input2 buffer波形和输入的input1 buffer做卷积和运算，然后把生成的波形上的各点的值存入以OUTPUT4指针开始的地址空间中。

4）processing4（int *input2，int *output1）调用形式：processing4（int *input2，int *output1）参数解释：output1、input为两个整型指针数组返回值解释：返回了一个“TRUE”，让主函数的循环保持继续。

功能说明：对输入的input2 buffer波形截取m点，然后把生成的波形上的各点的值存入以OUTPUT1指针开始的一段地址空间中。

4.2程序源代码源程序：#include "DSP281x_Device.h"#include "DSP281x_Examples.h"#include "f2812a.h"#include "stdio.h"#include "volume.h"int inp1_buffer[BUFSIZE];int inp2_buffer[BUFSIZE];int out1_buffer[BUFSIZE];int out2_buffer[BUFSIZE];int out3_buffer[BUFSIZE];int out4_buffer[BUFSIZE*2];int size = BUFSIZE;int ain = MINGAIN;int zhy=0;int sk=64;unsigned int processingLoad = 1;static int processing1(int *output1, int *output2);static int processing2(int *output2, int *output3);static int processing3(int *input1,int *output2,int *output4); static int processing4(int *input2, int *output1);static void dataIO1(void);static void dataIO2(void);int *input1 = &inp1_buffer[0];int *input2 = &inp2_buffer[0];int *output1 = &out1_buffer[0];int *output2 = &out2_buffer[0];int *output3 = &out3_buffer[0];int *output4 = &out4_buffer[0];void main(void){ int jishu=0;int *input1 = &inp1_buffer[0];int *input2 = &inp2_buffer[0];int *output1 = &out1_buffer[0];int *output2 = &out2_buffer[0];//int *output3 = &out3_buffer[0];int *output4 = &out4_buffer[0];puts("volume example started\n");while(TRUE){dataIO1();dataIO2();processing4(input2,output1);processing1(output1, output2);/*processing2(output2, output3); */processing3(input1,output2,output4) ;jishu++;//在此处加断点}}static int processing4(int *input2,int *output1){ int m=sk;for(;m>=0;m--){*output1++ = (*input2++) * ain;}for(;(size-m)>0;m++){output1[m]=0;}}static int processing1(int *output1,int *output2){int m=sk-1;for(;m>0;m--){*output2++ = *output1++ * ain;}}static int processing2(int *output2, int *output3){ int n=zhy,m;size=64;for(;n<64;n++){ *output3++ = output2[n];m=*output3;}return(TRUE);}static int processing3(int *input1,int *output2,int *output4) { int m=sk;int y=zhy;int z,x,w,i,f,g;for(;(m-y)>0;){i=y;x=0;z=0;f=y;for(;i>=0;i--){g=input1[z]*output2[f];x=x+g;z++;f--;}*output4++ = x;y++;}m=sk;y=sk-1;w=m-zhy-1;for(;m>0;m--){y--;i=y;z=sk-1;x=0;f=sk-y;for(;i>0;i--,z--,f++){g=input1[z]*output2[f];x=x+g;}out4_buffer[w]=x;w++;}}static void dataIO1(){return;}static void dataIO2(){/* do data I/O */return;}第5章系统仿真5.1仿真设置1）在程序中“dataIO1（）；”上单击鼠标右键选择“Toggle software breakpoint”，设置软件断点：再在同一行上单击鼠标右键，选择“software breakpoint”，“edit”，来设置断点。