毕业设计(论文)开题报告(时间抽取FFT的DSP实现)

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DSP课程设计报告(256点FFT的实现)

DSP课程设计报告(256点FFT的实现)

DSP课程设计报告设计题目:256点FFT院系:计算机科学学院专业:自动化年级:2008级姓名:学号:指导教师:页脚内容02011年11 月28日256点FFT的实现一、设计目的1、加深对DFT算法原理和基本性质的理解;2、熟悉FFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和应用;3、学习用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析的方法;4、学习DSP中FFT的设计和编程思想;5、学习使用CCS的波形观察器观察波形和频谱情况;二、设计内容给定256 采样点,求频谱,统计运行时间并在PC 上显示。

三、设计原理快速傅里叶变换(FFT)是一种高效实现离散傅里叶变换(DFT)的快速算法,是数字信号处理中最为重要的工具之一,它在声学,语音,电信和信号处理等领域有着广泛的应用。

页脚内容1快速傅里叶变换FFT旋转因子WN 有如下的特性。

对称性:WNk+N/2=-WNk周期性:WNn(N-k)=WNk(N-n)=WN-nk利用这些特性,既可以使DFT中有些项合并,减少了乘法积项,又可以将长序列的DFT分解成几个短序列的DFT。

FFT就是利用了旋转因子的对称性和周期性来减少运算量的。

FFT的算法是将长序列的DFT分解成短序列的DFT。

例如:N为偶数时,先将N点的DFT分解为两个N/2点的DFT,使复数乘法减少一半:再将每个N/2点的DFT分解成N/4点的DFT,使复数乘又减少一半,继续进行分解可以大大减少计算量。

最小变换的点数称为基数,对于基数为2的FFT算法,它的最小变换是2点DFT。

一般而言,FFT算法分为按时间抽取的FFT(DITFFT)和按频率抽取的FFT(DIF FFT)两大类。

DIF FFT算法是在时域内将每一级输入序列依次按奇/偶分成2个短序列进行计算。

而DIF FFT算法是在频域内将每一级输入序列依次奇/偶分成2个短序列进行计算。

两者的区别是旋转因子出现的位置不同,得算法是一样的。

在DIF FFT算法中,旋转因子出现在输入端,而在DIF FFT算法中它出现在输入端。

DSP的FFT实现设计报告

DSP的FFT实现设计报告

湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目:基于DSP芯片的函数信号的FFT专业:通信工程班级: 01班姓名:学号:指导教师:2015年 12 月 24 日信息与电气工程学院课程设计任务书20 —20 学年第学期专业:通信工程学号:姓名:课程设计名称: DSP原理及应用设计题目:基于DSP芯片的函数信号的FFT完成期限:自 2015 年 12 月 21 日至 2015 年 12 月 24 日共 1 周设计依据、要求及主要内容(可另加附页):《DSP原理及应用课程设计》是配合DSP原理及应用理论教学,为通信工程和电子信息工程专业开设的专业技术技能设计,课程设计对通信工程和电子信息工程专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。

通过课程设计,使学生综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高,并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展。

通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力,学习设计的一般方法。

通过课程设计树立正确的设计思想,提高学生分析问题、解决问题的能力。

通过课程设计训练学生的设计基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准与规范等。

要求:(1)按时参加课程设计指导,定期汇报课程设计进展情况。

(2)广泛收集相关技术资料。

(3)独立思考,刻苦钻研,严禁抄袭。

(4)按时完成课程设计任务,认真、正确地书写课程设计报告。

(5)培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。

主要内容:(1)熟悉DSP处理器及其结构性能,掌握DSP芯片配套开发工具的使用方法。

(2)按要求设计出硬件电路。

(3)画出硬件连接原理图,并对硬件工作原理进行说明。

(4)给出软件流程图及编写程序,每一条指令的后面附上相应的注释。

(5)进行软、硬件调试,检查是否达到相关的功能。

(6)写出调试方法。

(7)设计报告结尾附上心得体会。

指导教师(签字):批准日期:年月日目录摘要 (4)一、实验目的 (4)二、实验设备 (4)三、实验内容 (4)四、实验原理 (4)五、FFT算法的DSP实现过程 (5)六、设计步骤 (7)七、编译程序 (9)八、实验过程 (10)九、实验结果 (13)十、问题与思考 (13)十一、心得体会 (14)十二、参考文献 (14)摘要随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。

FFT算法的DSP实现

FFT算法的DSP实现

FFT 算法的DSP 实现对于离散傅里叶变换(DFT)的数字计算,FFT是一种有效的方法。

一般假定输入序列是复数。

当实际输入是实数时,利用对称性质可以使计算DFT 非常有效。

一个优化的实数FFT算法是一个组合以后的算法。

原始的2N个点的实输入序列组合成一个N 点的复序列,之后对复序列进行N 点的FFT 运算,最后再由N 点的复数输出拆散成2N点的复数序列,这 2 N点的复数序列与原始的2N点的实数输入序列的DFT输出一致。

使用这种方法,在组合输入和拆散输出的操作中,FFT 运算量减半。

这样利用实数FFT 算法来计算实输入序列的DFT的速度几乎是一般FFT算法的两倍。

下面用这种方法来实现一个256 点实数FFT(2N=256 )运算。

1. 实数FFT 运算序列的存储分配如何利用有限的DSP 系统资源,合理的安排好算法使用的存储器是一个比较重要的问题。

本文中,程序代码安排在0x3000 开始的存储器中,其中0x3000~0x3080 存放中断向量表,FFT程序使用的正弦表和余弦表数据(.data段)安排在OxcOO开始的地方,变量(.bss段定义)存放在0x80 开始的地址中。

另外,本文中256 点实数FFT 程序的数据缓冲位Ox23OO~Ox23ff , FFT 变换后功率谱的计算结果存放在Ox22OO~Ox22ff 中。

连续定位.cmd 文件程序如下:MEMORY {PAGE O: IPROG: origin = Ox3O8O,len=Ox1F8OVECT: lorigin=Ox3OOO,len=Ox8OEPROG: origin=Ox38OOO,len=Ox8OOOPAGE 1:USERREGS: origin=Ox6O,len=Ox1cBIOSREGS: origin=Ox7c,len=Ox4IDATA: origin=Ox8O,len=OxB8O}SECTIONS{EDATA: origin=OxCOO,len=Ox14OO{.vectors: { } > VECT PAGE O.sysregs:.trcinit:.gblinit: { } > BIOSREGS PAGE 1 { } > IPROG PAGE O { } > IPROG PAGE O.bios:frt:{ } > IPROG PAGE O { } > IPROG PAGE O.text: { } > IPROG PAGE O.cinit: { } > IPROG PAGE O.pinit: { } > IPROG PAGE O.sysinit: { } > IPROG PAGE O.data: .bss: .far:.const: { } > EDATA PAGE 1 { } > IDATA PAGE 1 { } > IDATA PAGE 1 { } > IDATA PAGE 1.switch: { } > IDATA PAGE 1 .sysmem: { } > IDATA PAGE1•cio:{ } > IDATA PAGE1.MEM$obj: { } > IDATA PAGE1.sysheap: { } > IDATA PAGE1}2.基2实数FFT运算的算法该算法主要分为以下四步进行:1)输入数据的组合和位排序首先,原始输入的2N=256个点的实数序列复制放到标记有“ d_input_addr "的相邻单元,当成N=128点的复数序列d[n],其中奇数地址是d[n]实部,偶数地址是d[n]的虚部,这个过程叫做组合(n为序列变量,N为常量)。

快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现

快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现

目录一、前言二、设计题目三、设计要求3.1 设计目的3.2 设计要求四、设计内容五、设计原理5.2 离散傅里叶变换DFT5.3 快速傅里叶变换FFT六、总体方案设计6.1 设计有关程序流程图6.2 在CCS环境下加载、调试源程序七、主要参数八、实验结果分析九、设计总结一、前言随着数字电子技术的发展,数字信号处理的理论和技术广泛的应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。

快速傅里叶变换(FFT)使离散傅里叶变换的时间缩短了几个数量级。

在数字信号处理领域被广泛的应用。

FFT已经成为现代化信号处理的重要手段之一。

本次课程设计主要运用CCS这一工具。

CCS(Code Composer Studio)是一种针对TM320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下,采用图形接口界面,提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具,可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作。

CCS有两种工作模式,即软件仿真器和硬件在线编程。

软件仿真器工作模式可以脱离DSP芯片,在PC上模拟DSP的指令集和工作机制,主要用于前期算法实现和调试。

硬件在线编程可以实时运行在DSP芯片上,与硬件开发板相结合进行在线编程和调试应用程序。

二、设计题目快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现三、设计要求3.1设计目的⑴加深对DFT算法原理和基本性质的理解;⑵熟悉FFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和应用;⑶学习用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析的方法;⑷学习DSP中FFT的设计和编程思想;⑸学习使用CCS 的波形观察器观察波形和频谱情况;3.2 基本要求⑴研究FFT 原理以及利用DSP 实现的方法;⑵编写FFT 程序;⑶调试程序,观察结果。

四、 设计内容⑴用DSP 汇编语言及C 语言进行编程;⑵实现FFT 运算、对输入信号进行频谱分析。

五、 设计原理快速傅里叶变换FFT快速傅里叶变换(FFT )是一种高效实现离散傅里叶变换(DFT )的快速算法,是数字信号处理中最为重要的工具之一,它在声学,语音,电信和信号处理等领域有着广泛的应用。

毕业设计(论文)-基于现代DSP技术的FFT算法的实现

毕业设计(论文)-基于现代DSP技术的FFT算法的实现

编号:03063033南阳师范学院2007届毕业生毕业论文(设计)题目:基于现代DSP技术的FFT算法的实现完成人:班级:2003-03学制: 4 年专业:电子信息与科学技术指导教师:完成日期:2007-03-31目录摘要1 引言 (3)2 系统总体设计 (4)3 FFT算法及原理 (4)3.1 FFT算法概述 (4)3.2 FFT算法原理 (5)3.3 按时间抽选的FFT算法的其它形式流图 (10)4 FFT算法在DSP上的实现 (10)4.1 8点DIT FFT模型的建立 (11)4.2 8点DIT FFT模型的实现 (14)5 结论 (15)参考文献 (16)Abstract (16)基于现代DSP技术的FFT算法的实现作者:胡桂芬指导老师:张帅摘要:在信息信号处理过程中,FFT是最基础的一种方法,同时是声学、语音、通信等领域的一种重要分析工具。

本文主要介绍了实现FFT的方法并在DSP Builder软件上得以实现。

关键词:离散傅立叶变换;快速傅立叶变换;数字信号处理器1 引言傅立叶变换是一种将信号从时域变换到频域的变换的形式。

是声学、语音、电信和信号处理等领域中一种重要的分析工具。

离散傅立叶变换(DFT)是连续傅立叶变换在离散系统中的表示形式。

由于DFT的计算量很大,因此在一段时间内受到很大的限制。

快速傅立叶变换(FFT)是快速计算DFT的一种高效方法,它使DFT的运算大大简化,从而使DFT在实际应用中得到了广泛的应用。

FFT不仅是一种快速计算方法,它的出现还有助于启发人们创造新理论和发展新的设计思想。

经典的线性系统中的许多概念,例如,卷积、相关、系统函数、功率谱等概念,都要在离散傅立叶变换的意义上重新加以定义和解释;同时,用FFT算法来实现卷积运算的概念后,人们发现也可以以很高的运算效率来实现高阶FIR滤波器的设计方法和数字滤波器的频域设计方法进行了大量研究,从而在其后相当长时期内形成了数字滤波器的时域设计方法与频域设计方法并驾齐驱的局面。

快速傅立叶变换(FFT)的实现(DSP实验报告)

快速傅立叶变换(FFT)的实现(DSP实验报告)

快速傅立叶变换(FFT )的实现一、实验目的在数字信号处理系统中,FFT 作为一个非常重要的工具经常使用,甚至成为DSP 运算能力的一个考核因素。

FFT 是一种高效实现离散付氏变换的算法。

离散付氏变换的目的是把信号由时域变换到频域,从而可以在频域分析处理信息,得到的结果再由付氏逆变换到时域。

本实验的目的在于学习FFT 算法,及其在TMS320C54X 上的实现,并通过编程掌握C54X 的存储器管理、辅助寄存器的使用、位倒序寻址方式等技巧,同时练习使用CCS 的探针和图形工具。

另外在BIOS 子目录下是一个使用DSP/BIOS 工具实现FFT 的程序。

通过该程序,你可以使用DSP/BIOS 提供的分析工具评估FFT 代码执行情况。

二、实验原理1)基 2 按时间抽取FFT 算法对于有限长离散数字信号{x[n]} ,0 ≤n ≤-1 N,其离散谱{x[k]} 可以由离散付氏变换(DFT)求得。

DFT 的定义为:X(k) x[n]e N k 0,1,...,N 1 n0可以方便的把它改写为如下形式:N1nkX(k) x[n]W n N k k 0,1,..., N 1n0不难看出,WN 是周期性的,且周期为N,即( n mN )(k lN ) nkm,l 0, 1, 2...W N W NWN 的周期性是DFT 的关键性质之一。

为了强调起见,常用表达式WN 取代W 以便明确其周期是N。

2) 实数FFT 运算对于离散傅立叶变换( DFT)的数字计算,FFT 是一种有效的方法。

一般假定输入序列是复数。

当实际输入是实数时,利用对称性质可以使计算DFT 非常有效。

一个优化的实数FFT 算法是一个组合以后的算法。

原始的2N 个点的实输入序列组合成一个N 点的复序列,之后对复序列进行N 点的FFT 运算,最后再由N 点的复数输出拆散成2N 点的复数序列,这2N点的复数序列与原始的2N点的实数输入序列的DFT 输出一致。

实验报告1 FFT的DSP实现

实验报告1   FFT的DSP实现

实验报告实验名称FFT的DSP实现课程名称高速DSP原理与应用任课老师刘建国姓名郭乾学号2009300817班级3491日期2012年6月19日一、实验目的1、进一步熟悉C28X的汇编指令2、加深对FFT算法的理解,体会利用knNW的周期性和对称性来减少DFT的运算次数的原理。

二、实验要求用汇编语言实现FFT算法,并画流程框图。

三、实验原理设序列x(n)的长度为N,且满足2MN=,M为自然数。

利用旋转因子的周期性和对称性来减小DFT运算次数,可以得到快速算法(FFT)。

2MN=点的FFT共进行M级运算,每级由N/2个典型运算组成。

同一级中,每一个蝶形运算的两个输入数据只对计算本蝶形运算有用,而且每个蝶形运算的输入、输出数据结点又同在一条水平线上,这就意味着计算完一个蝶形运算后,所得输出数据可立即存入原输入数据所占用的存储单元。

这样,经过M级运算后,原来存放输入序列数据的N个存储单元(数组A)中便依次存放X (k)的N个值。

N点DIT-FFT运算流图中,每级有N/2个蝶形。

每个蝶形都要乘以因子pNW,称其为旋转因子,p为旋转因子的指数。

但各级的旋转因子和循环方式都有所不同。

N点序列的DFT和IDFT变换定义式如下:编程思想:第L级中,每个蝶形的两个输入数据相距B=12L-个点;每级有B个不同的旋转因子;同一旋转因子对应着间隔为2L点的2M L-个蝶形。

总结上述运算规律,可采用下述运算方法。

先从输入端开始,逐级进行,共进行M级运算。

在进行第L级运算时,依次求出B个不同的旋转因子,每求出一个旋转因子,就计算完它对应的所有2M L 个蝶形。

这样我们可以用如下的三重循环程序实现DIT-FFT运算。

DIT-FFT运算流程框图另外,DIT-FFT算法运算流图的输出X(k)为自然顺序,但为了适应原位运算,其输入序列不是安x(n)的自然序列排列,这种经过M次偶奇抽选后的排列成为序列x(n)的倒序。

因此,在运行M级蝶形之前应先对序列x(n)进行倒序。

DSP课程设计——FFT的DSP实现

DSP课程设计——FFT的DSP实现

FFT的DSP实现简介:快速傅里叶变换是一种高效实现离散傅里叶变换的的快速算法,是数字信号处理中最为重要的工具之一,它在声学、语音、电信和信号处理等领域有着广泛的应用。

一.设计目的:1.加深对DFT算法原理和基本性质的理解;2.熟悉FFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和应用;3.学习用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析的方法;4.学习DSP中FFT的设计和编程思想;5.学习使用CCS的波形观察窗口观察信号波形和频谱情况。

二.设计内容:用DSP汇编语言及C语言进行编程,实现FFT运算,对输入信号进行频谱分析。

三.设计原理:1.离散傅里叶变换DFT:对于长度为N的有限长序列x(n),它的离散傅里叶变换(DFT)为1X(k)= ∑∞=0*) (nWnx N-nk ,k=0,1,2……N-1 (1)式中,W N=e-j*2π/N,称为旋转因子或蝶形因子。

从DFT的定义可以看出,在x(n)为复数序列的情况下,对某个k 值,直接按(1)式计算X(k) 只需要N次复数乘法和(N-1)次复数加法。

因此,对所有N个k值,共需要N2次复数乘法和N(N-1)次复数加法。

对于一些相当大有N值(如1024点)来说,直接计算它的DFT所需要的计算量是很大的,因此DFT运算的应用受到了很大的限制。

2.快速傅里叶变换FFT旋转因子W N有如下的特性。

对称性: W N k+N/2=-W N k周期性:W N n(N-k)=W N k(N-n)=W N-nk利用这些特性,既可以使DFT中有些项合并,减少了乘法积项,又可以将长序列的DFT分解成几个短序列的DFT。

FFT就是利用了旋转因子的对称性和周期性来减少运算量的。

FFT的算法是将长序列的DFT分解成短序列的DFT。

例如:N为偶数时,先将N点的DFT分解为两个N/2点的DFT,使复数乘法减少一半:再将每个N/2点的DFT分解成N/4点的DFT,使复数乘又减少2一半,继续进行分解可以大大减少计算量。

(完整版)基于DSP的FIR滤波器的设计与实现开题报告

(完整版)基于DSP的FIR滤波器的设计与实现开题报告

题系: 专毕业设计(论文)开题报告目: 基于DSP的FIR滤波器的设计和实现业:学生姓名: 学号: 指导教师:开题报告填写要求1.开题报告(含“文献综述” )作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从电气系网页或各教研室FTB上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。

3.“文献综述” 应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1 篇外文资料;对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。

4.统一用A4 纸,并装订单独成册,随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计(论文)开题报告1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料, 每人撰写2500字左右的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述在信号处理过程中,所处理的信号往往混有噪声,从接收到的信号中消除和减弱噪声是信号传输和处理中十分重要的问题。

根据有用信号和噪声的不同特性,提取有用心好的过程成为滤波,实现滤波功能的系统成为滤波器。

在1960年到1970年十年中,高速数字计算机迅速发展,并被广泛地用来处理数字形式的电信号。

因而,在数字滤波器的设计中,就有可能采用傅立叶分析、波形抽样、Z变换等已有的基本理论概念。

数字滤波器精确度高,使用灵活,可靠性高,具有模拟设备没有的许多优点,已广泛地应用于各个科学技术领域,例如数字电视,语音,通信,雷达,声纳,遥感,图像,生物医学以及许多工程应用领域。

随着信息时代、数字时代的到来,数字滤波技术已成为一门极其重要的科学和技术领域。

以往滤波器采用模拟电路技术,但是模拟技术存在很多难以解决的问题,而采用数字则避免很多类似的难题,当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的,所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。

电子毕业设计 快速傅里叶变换的DSP算法设计

电子毕业设计 快速傅里叶变换的DSP算法设计

毕业设计(论文)学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号学生学号学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202 年月快速傅里叶变换的DSP算法设计摘要数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是一门应用十分广泛的学科。

DSP 是指利用计算机技术,以数字形式对信号进行采集、变换、压缩、滤波、估值、增强、识别等处理,得到符合设计者心愿的波形。

数字信号处理器也被称为DSP芯片,是一种用于进行DSP运算的微型处理器,主要功能是实时快速的实现各种数字信号处理算法和各种复杂控制算法。

本文采用高级C语言来实现FFT算法。

并且利用数字信号处理芯片专门的FFT指令和特有的哈佛结构。

可以使FFT在DSP上可以更快速的实现,进而促进了DSP芯片的发展,同时加快了基于DSP数字信号处理的速度。

通过对FFT 算法的研究,从基础开始深入研究与学习,并掌握FFT算法的关键。

研究数字信号处理芯片怎样可以加快蝶形运算以及如何更加有效的码位倒置的输出颠倒过来。

并且熟悉旋转因子的生成。

通过学习数字信号处理芯片的工作原理,和分析DSP的控制算法,并在芯片上实现FFT算法的设计。

通过对DSP开发环境的学习,掌握了CCS的简单调试和软件仿真。

在CCS开发环境中,观察正弦波输入、输出波形,PC机FFT计算处理之后的仿真波形。

再比较仿真波形图,验证设计、程序的正确性。

证明运用DSP特有的反序间接寻址让FFT实现的更加方便。

关键词:数字信号处理;快速傅里叶变换;蝶形运算Fast Fourier Transform of DSP Algorithm DesignAbstractDigital signal processing (Digital Signal Processing, DSP) is a very broad application of discipline. DSP is the use of computer technology in digital form for signal acquisition, conversion, compression, filtering, valuation, enhanced recognition process, get in line with the wishes of the waveform designers. Also known as digital signal processor DSP chip, a microprocessor is used for DSP operations, the main function is to quickly achieve a variety of real-time digital signal processing algorithms and a variety of complex control algorithms. In this paper, to achieve high-level C language FFT algorithm. And the use of digital signal processing chip FFT specialized instruction and unique Harvard architecture. FFT can make more rapid implementation in the DSP, thus contributing to the development of DSP chips, while accelerating the speed of DSP-based digital signal processing.Through the study of FFT algorithm starting from basic research and in-depth study and master the key FFT algorithm. Study how digital signal processing chip can speed butterfly operation and how to be more efficient code bits inverted output reversed. And familiar with the twiddle factor generation. It works by studying digital signal processing chip, and analysis DSP control algorithm, FFT algorithm design and implement on a chip. DSP development environment by learning to master a simple debugging and software simulation of CCS. In the CCS development environment, observe sine wave input, the output waveform, PC machine simulation waveform FFT calculation processing later. Then compare the simulation waveform diagram to verify the correctness of the design, the program. Demonstrate the use of DSP-specific reverse order indirection let FFT implementations easier.Key words: DSP; FFT; butterfly operation目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的意义 (2)1.3 本文主要研究内容 (2)2 快速傅里叶变换及其算法 (3)2.1 快速傅里叶变换的原理 (3)2.1.1 离散傅里叶变换的介绍及FFT的发展 (3)2.1.2 FFT原理 (6)2.2 快速傅里叶变换算法 (6)3 软件设计 (13)3.1 算法设计和程序编写 (13)3.1.1 算法设计流程 (13)3.1.2 程序编写 (13)3.2 CCS 开发环境的使用及软件仿真 (17)3.2.1 CCS 开发环境的使用 (17)3.3 CCS 软件仿真 (20)4 DSP 芯片的原理和 FFT 在 DSP 上的实现 (23)4.1 DSP 芯片的原理、特点和结构 (23)4.1.1 DSP 芯片的介绍 (23)4.1.2 DSP 芯片的分类 (23)4.1.3 DSP芯片的特点 (24)4.1.4 DSP芯片的选择 (24)4.1.5 TMS320C6000 芯片的结构特点 (25)4.2 FFT算法在DSP上的实现 (26)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 绪论1.1 课题研究的背景近十几年来数字信号处理技术、大规模集成电路以及数字计算机等,发生了突飞猛进的发展,俨然已经成为了一门具有强大生命力的科学技术。

FFT的DSP设计实现

FFT的DSP设计实现

快速傅里叶变换(FFT )DSP 设计实现◆傅里叶变换是将信号从时域变换到频域的一种变换形式。

◆离散傅里叶变换(DFT )是连续傅里叶变换在离散系统中的表现形式。

◆快速傅里叶变换(FFT)是快速计算DFT 的一种高效方法,可以明显地降低运算量,大大地提高DFT 的运算速度,从而使DFT 得到了广泛的应用。

◆ DSP 芯片的出现使FFT 的实现变得更加方便。

由于多数的DSP 芯片都能在单指令周期内完成乘法—累加运算,而且还提供了专门的FFT 指令使得FFT 算法在DSP 芯片上实现的速度更快。

一.FFT 算法的简介1.离散傅氏变换DFT对于长度为N 的有限长序列x (n ),它的离散傅里叶变换为:k = 0,1,…,N -1WN = e-j2π/N ,称为旋转因子,或蝶形因子。

在x (n )为复数序列的情况下,计算X (k ):对某个k 值,需要N 次复数乘法、(N -1)次复数加法;对所有N 个k 值,需要N 2次复数乘法和N (N -1)次复数加法。

2.快速傅氏变换FFT 旋转因子WN 的特性:⊕ 对称性: WkN = -WNk +N /2;(对称点相距N/2) ⊕ 周期性: WkN =WNk +N 。

FFT 的算法 : 将长序列的DFT 分解成短序列的DFT 。

例如:当N 为偶数时,其算法:将N 点的DFT 分解为两个N /2点的DFT ,使复数乘法减少一半;将每个N /2点的DFT 分解成N /4点的DFT ,使复数乘法又减少 一半,继续进行分解直到分解为2点DFT ,这样可以大大减少计算量。

FFT 算法 :按时间抽取的FFT ——DIT FFT 假定序列x (n )的点数N 是2的幂,按照DIT FFT 算法可分解为:偶序列:x (0),x (2),x (4),…,x (N -2)即x 1(r ) = x (2r ),r = 0,1,…, 奇序列:x (1),x (3),x (5),…,x (N -1)即x 1(r ) = x (2r+1),r = 0,1,…, 按频率抽取的FFT ——DIF FFTDIT FFT 算法:是在时域内将每一级输入序列依次按奇/偶分成2个短序列进行计算。

(完整word版)快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现

(完整word版)快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现

目录一、前言二、设计题目三、设计要求3。

1 设计目的3.2 设计要求四、设计内容五、设计原理5.2 离散傅里叶变换DFT5。

3 快速傅里叶变换FFT六、总体方案设计6。

1 设计有关程序流程图6.2 在CCS环境下加载、调试源程序七、主要参数八、实验结果分析九、设计总结一、前言随着数字电子技术的发展,数字信号处理的理论和技术广泛的应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。

快速傅里叶变换(FFT)使离散傅里叶变换的时间缩短了几个数量级.在数字信号处理领域被广泛的应用。

FFT已经成为现代化信号处理的重要手段之一。

本次课程设计主要运用CCS这一工具.CCS(Code Composer Studio)是一种针对TM320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下,采用图形接口界面,提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具,可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作。

CCS有两种工作模式,即软件仿真器和硬件在线编程。

软件仿真器工作模式可以脱离DSP芯片,在PC上模拟DSP的指令集和工作机制,主要用于前期算法实现和调试。

硬件在线编程可以实时运行在DSP芯片上,与硬件开发板相结合进行在线编程和调试应用程序。

二、设计题目快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现三、设计要求3。

1设计目的⑴加深对DFT算法原理和基本性质的理解;⑵熟悉FFT的算法原理和FFT子程序的算法流程和应用;⑶学习用FFT对连续信号和时域信号进行频谱分析的方法;⑷学习DSP中FFT的设计和编程思想;⑸学习使用CCS的波形观察器观察波形和频谱情况;3.2 基本要求⑴研究FFT原理以及利用DSP实现的方法;⑵编写FFT程序;⑶调试程序,观察结果。

四、 设计内容⑴用DSP 汇编语言及C 语言进行编程; ⑵实现FFT 运算、对输入信号进行频谱分析。

五、 设计原理快速傅里叶变换FFT快速傅里叶变换(FFT)是一种高效实现离散傅里叶变换(DFT )的快速算法,是数字信号处理中最为重要的工具之一,它在声学,语音,电信和信号处理等领域有着广泛的应用。

「基于DSP的FFT研究的开题报告」

「基于DSP的FFT研究的开题报告」

附件B:开题报告1、课题的目的及意义1.1、DSP数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。

DSP是利用计算机或专用处理设备,以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理,以便提取有用的信息进行有效的传输与应用。

1.2、DFTDFT(离散傅里叶变换)作为的基本运算,其快速算法离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,缩写为DFT),是傅里叶变换在时域和频域上都呈离散的形式,可以将信号从时域转换到频域,在各种数字信号处理中起着核心作用。

它将信号的时域采样变换为其DTFT的频域采样。

在形式上,变换两端(时域和频域上)的序列是有限长的,而实际上这两组序列都应当被认为是离散周期信号的主值序列。

即使对有限长的离散信号作DFT,也应当将其看作其周期延拓的变换。

1.3、FFT在实际应用中通常采用DFT的快速算法FFT(快速傅里叶变换),它有效地提高了DFT的计算效率,并在无线通信、语音识别、图像处理和频谱分析等领域有着广泛的应用。

特别是随着OFDM(正交频分复用)技术的出现,不同OFDM系统需要不同变换点数的FFT运算,如何更快速、更灵活地实现FFT变得越来越重要。

FFT根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。

因为计算机的乘法运算需要通过加法实现,所以做一次复数乘法的时间比加法多得多,而FFT算法的研究主要在于减少乘法运算的次数。

它对傅氏变换的理论并没有新的发现,但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换,可以说是进了一大步。

而且随着计算机的发展,FFT在工程上进入实际运用阶段。

高效率的FFT算法是雷达信号处理、卫星通讯、生物医学、和多媒体信号处理等基础和核心算法。

提高FFT处理速度,满足对雷达信号处理实时性的要求,在EW接收机高速数据处理方面将有广泛的应用前景。

随着科学技术的不断进步,相控阵体制已广泛应用于各种兴载、机载、舰载、和地面雷达,对于电尺寸较大的相控阵天线,用公式按级数求和计算阵列天线方向图的方法效率很低,而FFT的引入解决了这一难题。

DSP的FFT实现设计报告

DSP的FFT实现设计报告

... . .科技大学信息与电气工程学院?课程设计报告?题目:基于DSP芯片的函数信号的FFT专业:通信工程班级:01班姓名:学号:指导教师:2015年12 月24 日信息与电气工程学院课程设计任务书20 —20 学年第学期专业:通信工程学号::课程设计名称:DSP原理及应用设计题目:基于DSP芯片的函数信号的FFT完成期限:自2021 年12月21日至2021 年12月24日共1周设计依据、要求及主要容〔可另加附页〕:?DSP原理及应用课程设计?是配合DSP原理及应用理论教学,为通信工程和电子信息工程专业开设的专业技术技能设计,课程设计对通信工程和电子信息工程专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。

通过课程设计,使学生综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高,并使其所学知识得到进一步稳固、深化和开展。

通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力,学习设计的一般方法。

通过课程设计树立正确的设计思想,提高学生分析问题、解决问题的能力。

通过课程设计训练学生的设计根本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准与规等。

要求:〔1〕按时参加课程设计指导,定期汇报课程设计进展情况。

〔2〕广泛收集相关技术资料。

〔3〕独立思考,刻苦钻研,严禁抄袭。

〔4〕按时完成课程设计任务,认真、正确地书写课程设计报告。

〔5〕培养实事、严谨的工作态度和认真的工作作风。

主要容:〔1〕熟悉DSP处理器及其构造性能,掌握DSP芯片配套开发工具的使用方法。

〔2〕按要求设计出硬件电路。

〔3〕画出硬件连接原理图,并对硬件工作原理进展说明。

〔4〕给出软件流程图及编写程序,每一条指令的后面附上相应的注释。

〔5〕进展软、硬件调试,检查是否到达相关的功能。

〔6〕写出调试方法。

〔7〕设计报告结尾附上心得体会。

指导教师〔签字〕:批准日期:年月日目录摘要 (4)一、实验目的 (4)二、实验设备 (4)三、实验容 (4)四、实验原理 (4)五、FFT算法的DSP实现过程 (5)六、设计步骤 (7)七、编译程序 (9)八、实验过程 (10)九、实验结果 (13)十、问题与思考 (13)十一、心得体会 (14)十二、参考文献 (14)摘要随着计算机和微电子技术的飞速开展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。

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毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目:基于时间抽取FFT算法的DSP实现2011年 12月20日毕业设计(论文)开题报告1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写不少于1000字的文献综述:一、课题研究的意义快速傅氏变换(FFT)是离散傅氏变换的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。

有些信号在时域上是很难看出什么特征的,但是如果变换到频域之后,就很容易看出特征了。

这就是很多信号分析采用FFT变换的原因。

另外,FFT可以将一个信号的频谱提取出来,这在频谱分析方面也是经常用的。

FFT的这种方法充分利用了DFT运算中的对称性和周期性,降低DFT的运算量。

当N比较小时,FFT优势并不明显。

但当N大于32开始,点数越大,FFT对运算量的改善越明显。

比如当N为1024时,FFT的运算效率比DFT提高了100倍。

在库利和图基提出的FFT算法中,其基本原理是先将一个N点时域序列的DFT分解为N个1点序列的DFT,然后将这样计算出来的N 个1点序列DFT的结果进行组合,得到最初的N点时域序列的DFT值。

它对傅氏变换的理论并没有新的发现,但是对于在数字系统中应用离散傅立叶变换,可以说是进了一大步。

随着对信号处理实时性的要求,研究进一步减少fft运算量、fft的具体实现是非常必要的。

二、国内外的研究现状1、FFT的发展史及其在信号处理中的重要地位实际上,对于FFT这种基本的思想很早就由德国伟大的数学家高斯提出过,在某种情况下,天文学计算(也是现在FFT应用的领域之一)与等距观察的有限集中的行星轨道的内插值有关。

由于当时计算都是靠手工,所以产生一种快速算法的迫切需要。

而且,更少的计算量同时也代表着错误的机会更少,正确性更高。

高斯发现,一个富氏级数有宽度N=N1*N2,可以分成几个部分。

计算N2子样本DFT 的N1长度和N1子样本DFT的N2长度。

只是由于当时尚欠东风——计算机还没发明。

在20世纪60年代,伴随着计算机的发展和成熟,库利和图基的成果掀起了数字信号处理的革命,因而FFT发明者的桂冠才落在他们头上。

之后,桑德(G.Sand)-图基等快速算法相继出现,几经改进,很快形成了一套高效运算方法,这就是现在的快速傅立叶变换(FFT)。

这种算法使DFT的运算效率提高1到2个数量级,为数字信号处理技术应用于各种信号的实时处理创造了良好的条件,大大推进了数学信号处理技术。

1984年,法国的杜哈梅(P.Dohamel)和霍尔曼(H.Hollamann)提出的分裂基块快速算法,使运算效率进一步提高。

库利和图基的FFT 算法的最基本运算为蝶形运算,每个蝶形运算包括两个输入点,因而也称为基-2算法。

在这之后,又有一些新的算法,进一步提高了FFT 的运算效率,比如基-4算法,分裂基算法等。

这些新算法对FFT 运算效率的提高一般在50%以内,远远不如FFT 对DFT 运算的提高幅度。

从这个意义上说,FFT 算法是里程碑式的。

可以说,正是计算机技术的发展和FFT 的出现,才使得数字信号处理迎来了一个崭新的时代。

除了运算效率的大幅度提高外,FFT 还大大降低了DFT 运算带来的累计量化误差,这点常为人们所忽略。

2、进一步减少FFT 计算量的方法研究进一步减少运算量的途径,以程序的杂度复换取计算量的进一步提高多类蝶形单元运算:在基2 FFT 程序中,若包含了所有旋转因子,则称该算法为一类蝶形单元运算;若去掉1=W r N ±的旋转因子,则称之为二类蝶形单元运算;若再去掉的旋转因子j =W r N ±,则称为三类蝶形单元运算;若再处理,则称之为四类蝶形运算。

我们将后三种运算称为多类蝶形单元运算。

显然蝶形单元越多,编程就越复杂,但当N 较大时,乘法运算的减少量是相当可观的。

例如.N=4096时,三类蝶形单元运算的乘法次数为一类蝶形单元运算的75%。

旋转因子的生成在FFT 运算中,旋转因子)jsin(2πsin -)N m cos(2π=W m N ,求余弦和正弦函数值的计算量很大,所以编程时,一种方法是在每级运算中直接产生,另一种方法是在FFT 程序开始前预先计算好,存放在数组中,作为旋转因子表,在程序执行过程中直接查表得到。

实序列的FFT 算法在实际工作中,数据x(n)一般都是实序列。

如果直接按FFT 运算流图计算,就是把x(n)看成一个虚部为零的复序列进行计算,这就增加了运算时间。

处理这个问题有二种方法,一种是早期提出的用一个N 点FFT 计算N 点实序列的FFT 。

第二种方法是用N/2点FFT 计算一个N 点实序列的DFT 。

3、利用DSP 实现FFT 的方法快速算法(FFT )中,为了避免重复计算和提高运算的速度,将旋转因子表以固定的数组的形式存放。

其实部和虚部交替存储。

一开始,先是DSP 、串口的初始化,判断是否接受够一次FFT 的数据量,如果没有,进行等待;这时,如果串口的RX FIFO 中接受到了数据,就会立即产生中断,RX 的数据首先存入short 型的数组a 中,之后,检查数组a 中的数据是否达到进行FFT 的要求,如果达到要求,将一次的数据量送入FFT函数,对其进行变换,再将计算的结果送入到TX FIFO中输出;如果没有达到要求,则等待RX FIFO接收新的数据而产生的中断,进而数组a继续接收RX FIFO中的数据,直到a中的数据达到要求。

之所以采取两个数组的ping-pong Buffer结构是由DSP与串口结构的特点决定的。

(假设作n点FFT)一旦RX FIFO 接受到一个字节,将导致DSP产生一个中断,那么就需要一个Buffer对其进行接收,当接收到2n个字节时,需要对其进行一次FFT(因为FFT的输入的各点是16bit 的)。

若n的数目较大,那么如果在n点FFT还未算完时,RX FIFO又接收到一个字节,这时将导致前面接收的字节覆盖后来接受的字节的后果,产生错误;为了避免上述情况,可以通过复杂的软件控制使FFT计算完后,再向Buffer中写新的数据,但这大大将降低数据的处理速度。

所以,需要再开一个Buffer,形成ping-pong 的结构,当一个Buffer中的数据进行FFT时,如果再有数据进来,可以放在另一个Buffer中,这样反复交替进行可以大大提高运算的效率和结果的准确性。

4、DSP的发展史、现状及应用前景DSP的功能越来越强,应用越来越广,达到甚至超过了微控制器的功能,比微控制器做得更好而且价格更便宜,许多家电用第二代DSP来控制大功率电机就是一个很好的例子。

汽车、个人通信装置、家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。

数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。

而手机、PDA、MP3播放器以及手提电脑等则是设备个性化的典型代表,这些设备的发展水平取决于DSP的发展。

新的形势下,DSP面临的要求是处理速度更高,功能更多更全,功耗更低,存储器用量更少。

DSP的技术发展将会有以下一些走势:(1)系统级集成DSP是潮流。

小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。

当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。

各DSP厂商纷纷采用新工艺,改进DSP芯核,并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上,成为DSP系统级集成电路。

(2)追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。

由于电子设备的个人化和客户化趋势,DSP必须追求更高更快的运算速度,才能跟上电子设备的更新步伐。

同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域,特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高,所以DSP有待于进一步降低功耗。

按照CMOS 的发展趋势,依靠新工艺改进芯片结构,DSP运算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。

(3)DSP的内核结构进一步改善。

DSP的结构主要是针对应用,并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。

多通道结构和单指令多重数据、超长指令字结构、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。

(4)DSP嵌入式系统。

DSP嵌入式系统是 DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统。

这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势,又具有应用目标所需要的技术特征。

在许多嵌入式应用领域,既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP,也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。

因此,将DSP与MCU融合在一起的双核平台,将成为DSP技术发展的一种新潮流。

(5)DSP的发展非常迅速,而销售价格逐年降低目前DSP的结构、总线、资源和接口技术都趋于标准化,尤其接口的标准化进展更快。

这给从事系统设计的工程技术人员带来很大机遇,采用先进的DSP将会使开发的产品具有更强的市场竞争力。

三、课题采用的技术本课题将在CCS环境下,实现基于时间抽取的FFT算法。

一、CCS的简介CCS是一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下,采用图形接口界面,提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具。

CCS有两种工作模式:1、软件仿真器模式:可以脱离DSP芯片,在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制,主要用于前期算法实现和调试。

2、硬件在线编程模式:可以实时运行在DSP芯片上,与硬件开发板相结合在线编程和调试应用程序。

二、CCS的优点CCS支持多DSP的调试;支持RTDX技术,可在不中断目标系统运行的情况下,实现DSP与其他应用程序的数据交换;提供DSP/BIOS工具,增强对代码的实时分析能力。

CCS采用Windows风格界面,集编辑、编译、链接、软件仿真、硬件调试以及实时跟踪等功能于一体,极大地方便了DSP芯片的开发与设计,在对DSP的算法性能评估上是一个方便的工具。

四、参考文献[1] 乔锐萍,崔涛,张芳娟.TMS320C54x DSP原理与应用.西安电子科技大学出版社[M],2005.[2] Rulph Chassaing.DSP原理及其C编程开发技术.电子工业出版社[M],2005.[3] 于凤芹,张贞凯,张庆荣.TMS320 C6000DSP结构原理与硬件设计.北京航空航天大学出版社[M],2008.[4] 郑红,王鹏,董云凤,吴冠.DSP应用系统设计实践.北京航空航天大学出版社[M],2006.[5] 高海林,钱满义.DSP技术及其应用.清华大学出版社[M],2009.[6] 汪安民,程昱.DSP应用开发实用子程序.人民邮电出版社[M],2005.[7] 卢驰,胡进峰,丁庆生.基于DSP的高精度雷达信号采集及FFT实现.企业技术开发[J],2010,29(11):20-22。

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