完整word版基于DSP设计正弦信号发生器.docx

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完整word版基于DSP设计正弦信号发生器

一．设计目的

设计一个基于DSP的正弦信号发生器

二．设计内容

利用基于CCS开发环境中的C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。

三．设计原理

一般情况,产生正弦波的方法有两种：

查表法和泰勒级数展开法.查表法是使用比较普遍的方法，优点是处理速度快,调频调相容易，精度高，但需要的存储器容量很大.泰勒级数展开法需要的存储单元少，具有稳定性好，算法简单，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。

本文采用了泰勒级数展开法。

一个角度为θ的正弦和余弦函数，可以展开成泰勒级数，取其前5项进行近似得：

式中:

x为θ的弧度值，x=2πf／fs（fs是采样频率;f是所要发生的信号频率。

正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相对应,可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值（在x轴取N个点进行逼近）。

整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成,相应的软件流程图如图。

四．设计方案

本设计采用TMS320C54X系列的DSP作为正弦信号发生器的核心控制芯片。

通过计算一个角度的正弦值和余弦值程序可实现正弦波，其步骤如下：

1.利用sinx和cosx子程序，计算0°~45°（间隔为0.5°）的正弦和余弦值

2.利用sin（2x）=2sin（x）cos（x）公式，计算0°~90°的正弦值（间隔为1°）

3.通过复制，获得0°～359°的正弦值

4.将0°～359°的正弦值重复从PA口输出,便可得到正弦波

三．软件操作

利用CCS集成开发环境，用户可以在一个开发环境下完成工程定义、程序编辑、编译链接、调试和数据分析等工作环节。

1.创建工程（project）文件

选择Project→New,在“Project”文本框中键入将要创建的工程项目名，本例工程项目名为“sin"

2.向工程中添加文件

选择Project→AddFilestoProject,将sine.asm文件自动添加到Project→Source中。

用同样的方法将sine.cmd文件添加到对应的目录中。

3.构建工程,工程所需文件编辑完成后，可以对该工程进行编译链接，产生可执行文件，为调试做准备.

选择Project→Build,系统提示没有出错信息后，系统自动生成一个可执行文件，sine。

out文件。

4．载入可执行文件

选择File→LoadProgram载入编译链接好的可执行文件sine.out

5．运行程序

选择Debug→Run运行，可以通过查看内存表等方法，看到程序运行的结果。

6．观察数据和图形

选择View→Graph→Time/Frequence

调整输出图形参数

五．源程序

正弦波源程序sin.asm

。

title"sin.asm"

。

mmregs

。

defstart

.defd_xs,d_sinx，d_xc,d_cosx,sinx，cosx

sin_x：

.usect"sin_x”,360

STACK：

。

usect"STACK"，10

k_theta。

set286

PA0。

set0

start:

.text

STM#STACK+10,SP

STMk_theta，AR0

STM0,AR1

STM＃sin_x，AR6

STM＃90,BRC

RPTBloop1-1

LDMAR1,A

LD＃d_xs,DP

STLA,＠d_xs

STLA，@d_xc

CALLsinx

CALLcosx

LD#d_sinx,DP

LD＠d_sinx,16,A

MPYA＠d_cosx

STHB,1，*AR6+

MAR*AR1+0

loop1：

STM#sin_x+89，AR7

STM#88，BRC

RPTBloop2-1

LD＊AR7—，A

STLA,*AR6+

loop2：

STM＃179，BRC

STM#sin_x,AR7

RPTBloop3-1

LD*AR7+,A

NEGA

STLA，*AR6+

loop3:

STM＃sin_x，AR6

STM＃1，AR0

STM＃360,BK

loop4:

PORTW＊AR6+0％，PA0

Bloop4

sinx:

。

defd_xs,d_sinx

.data

table_s.word01C7H

。

word030BH

.word0666H

。

word1556H

d_coef_s。

usect"coef_s”,4

d_xs。

usect"sin_vars”，1

d_squr_xs。

usect"sin_vars”,1

d_temp_s.usect”sin_vars”，1

d_sinx.usect"sin_vars"，1

d_1_s.usect"sin_vars”,1

。

text

SSBXFRCT

STM＃d_coef_s，AR5

RPT＃3

MVPD#table_s,＊AR5+

STM＃d_coef_s，AR3

STM#d_xs，AR2

STM#d_1_s，AR4

ST＃7FFFH,d_1_s

SQUR＊AR2+,A

STA，*AR2

||LD＊AR4，B

MASR*AR2+，*AR3+，B，A

MPYAA

STHA，*AR2

MASR＊AR2—，*AR3+,B,A

MPYA*AR2+

StB，＊AR2

|｜LD＊AR4,B

MASR＊AR2—,＊AR3+，B，A

MPYA*AR2+

STB，＊AR2

|｜LD＊AR4,B

MASR＊AR2-,＊AR3+，B，A

MPYAd_xs

STHB,d_sinx

RET

cosx：

.defd_xc,d_cosx

d_coef_c。

usect”coef_c”,4

.data

table_c。

word0249H

.word0444H

。

word0AABH

。

word4000H

d_xc.usect”cos_vars”,1

d_squr_xc。

usect"cos_vars”，1

d_temp_c.usect”cos_vars”,1

d_cosx.usect"cos_vars”，1

c_1_c。

usect”cos_vars",1

.text

SSBXFRCT

STM#d_coef_c，AR5

RPT＃3

MVPD＃table_c,＊AR5+

STM#d_coef_c，AR3

STM＃d_xc，AR2

STM#c_1_c,AR4

ST#7FFFH,c_1_c

SQUR＊AR2+，A

STA,＊AR2

｜｜LD*AR4,B

MASR＊AR2+，*AR3+，B,A

MPYAA

STHA，*AR2

MASR*AR2—,*AR3+，B，A

MPYA*AR2+

STB，*AR2

|｜LD*AR4,B

MASR*AR2-,＊AR3+,B,A

SFTAA，—1,A

NEGA

MPYA＊AR2+

MAR*AR2+

RETD

ADD＊AR4，16，B

STHB，*AR2

RET

。

end

正弦波程序链接命令文件sin.cmd

-x.\Debug\vectors.obj

—x。

\Debug\sin.obj

—osin。

out

—msin.map

—estart

MEMORY

{

PAGE0：

EPROM:

org=0E00H,len=1000H

VECS：

org=0FF80H,len=0080H

PAGE1:

SPRAM:

org=0060H,len=0020H

DARAM1：

org=0080H，len=0010H

DARAM2:

org=0090H，len=0010H

DARAM3:

org=0200H，len=0200H

}

SECTIONS

{

。

text:

>EPROMPAGE0

.data：

>EPROMPAGE0

STACK:

>SPRAMPAGE1

sin_vars：

>DARAM1PAGE1

coef_s:

〉DARAM1PAGE1

cos_vars:

〉DARAM2PAGE1

coef_c：

〉DARAM2PAGE1

sin_x：

align（512）{}>DARAM3PAGE1

.vectors：

>VECSPAGE0

｝

六．实验结果及分析

将程序装载到DSP目标芯片中，波形实现结果可以在CCS图形显示界面直观地表示出来

输出结果显示，在CCS图形观察窗口得到了频率稳定，信号干扰小，波形失真度较小的正弦信号；

七．设计总结心得

通过这次的课程设计使我进一步加深了对于DSP这门课程的学习以及对于平时所学内容的实际应用.在设计中发现问题和同学互相讨论研究增加了团队合作的能力。

在输入程序时发现编程确实是要求很认真细心的，如果稍有差错就会导致整个程序的错误，也由此体现了DSP这门课程的严谨性。

相信在以后的学习中一定会更好的应用所学内容的.