DSP课程设计参考题目.docx

DSP课程设计参考题目.docx

《DSP课程设计参考题目.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP课程设计参考题目.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

DSP课程设计参考题目

DSP课程设计任务书

钱满义高海林编

北京交通大学电工电子教学基地

2006年1月

目录

一、综合设计性实验题目……………………………………....2

二、《DSP应用课程设计》教学大纲……………………………16

三、实验报告格式……………………………………………..19

四、评分标准格式………………………………………………21

一、综合设计参考题目

1．DSP系统定时及其应用

2．DSP系统的自举设计

3．任意信号发生器的设计

4．DTMF信号的产生及检测

5．信号的调制与解调

6．语音压缩、存储与回放

7．语音噪声滤波

8．语音识别

9．利用DSP实现信号滤波

10．利用DSP实现自适应滤波

11．实时信号的谱分析

12．DCT离散余弦变换的DSP实现

1.DSP系统定时及其应用

定时器是DSP处理器最基本的片上外设，使用定时器可以构建系统程序基本的定时单元，为周期性执行某些程序提供时间基准，或者为片外有时钟要求的电路，如A/D和D/A电路提供定时时钟。

本设计要求采用DSP的片内定时器实现应用程序的周期性运行。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）对定时器进行初始化

（2）编写定时服务程序实现3个LED指示灯分别以1秒、2秒、4秒的周期进行闪烁

（3）编写定时服务程序实现3个LED指示灯以流水灯的形式进行闪烁，流水周期在0.6秒~6秒之间进行循环改变

发挥部分：

使用定时器在Tout输出引脚产生频率为10K~100KHz连续可调的方波信号，实现方波信号发生器的功能。

2．设计思路

首先使用DSP的定时器实现最基本的定时功能，例如当DSP的系统时钟为100MHZ时，基本定时时间可确定为10ms。

然后可使用查询方式或中断方式编写定时器的定时服务程序，在服务程序中设置定时变量进一步计算时间。

根据设计要求编写定时服务程序。

Tout引脚即XTOUT引脚，已连接到扩展板接口上，可以使用示波器来测量所产生的信号波形，如果要求产生方波信号，还要增加一点附加电路。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

[2]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[3]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

2．DSP系统的自举设计

由于C5402的内部只有16K×16位RAM，用户程序必须存放在片外的程序存储器中。

DSK板上的FLASH存储器选用了STT公司的SST39VF400A，它使用表贴技术焊接在DSK板上，所以不能利用编程器进行编程，需要使用DSP进行在线编程。

1.设计要求及目标

基本部分：

（1）将目标代码生成可执行的COFF格式文件（.out文件）。

（2）使用Hex转换工具将.out文件转换为HEX文件。

（3）采用Ｃ语言编写FLASH烧写程序，通过DSP将HEX格式的目标程序代码写入FLASH，实现系统在线编程。

（4）实现DSK板的上电自举运行。

发挥部分：

使用CCS提供的WINDOWSAPI接口函数在WINDOWS下进行编程，实现FLASH的在线编程功能。

2.设计思路

在5402内部有４Ｋ字的ROM程序，其中，自举装载程序位于0xF800~0xFBFF空间。

复位时，如果TMS320VC5402处在微计算机方式（

＝０），则片内ＲＯＭ中的自举装载程序就会被执行。

C5402提供了五种自举装载模式：

HPI自举模式、标准串口自举模式、I/O口自举模式、串口EEPROM自举模式和并行自举模式。

DSK板上的FLASH支持并行自举模式。

自举装载程序从外部数据存储器（FLASH）中读取自举装载表，并且装载程序代码到DSP的片内程序存储器（RAM）。

要使用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的自举装载功能，必须利用Hex转换工具生成一个包含自举装载操作所需的全部数据项的自举装载表，并且将自举装载表存储在FLASH中。

FLASH存储器不同于普通的存储器，对FLASH的读取可以直接进行，但对FLASH的写入和擦除等操作却是通过命令字进行的。

可以使用C语言编程实现对FLASH的各项操作，将自举装载表写入到FLASH中，同时将目标程序的首地址写入到FLASH的0XFFFF地址。

3要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

[2]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[3]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

3．任意信号发生器的设计

信号发生器已广泛应用于科学实验、通讯和控制等应用领域中。

使用DSP和D/A转换器可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。

本设计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。

1．设计要求及目标

基本部分：

使用DSP产生300—4000HZ的正弦信号，要求使用计算法，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。

发挥部分：

使用DSP产生300—4000HZ的方波、锯齿波和三角波。

2．设计思路

产生连续信号的方法通常有两种：

查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。

计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。

计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。

正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：

.

如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。

或使用下面递归的差分方程进行计算。

y[n]=A*y[n-1]-y[n-2]其中：

A=2cos（x），x=2πF/FS。

F—信号频率，FS—D/A转换频率。

利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos（x）和正弦、余弦的前两个值。

计算时所需的计算量小，但如果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。

要得到精确的计算结果，可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。

在实际应用时可以根据需要选择相应的算法。

要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin（x）的值总是小于1的小数，而5402DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以215，变为Q15的数据格式，才能够在DSP中送到D/A转换器进行处理。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

[2]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[3]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

4.DTMF信号的产生及检测

双音多频DTMF（DualToneMultiFrequency）是在按键式电话机上得到广泛应用的音频拨号信令，一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。

这两个音频信号的频率分别来自两组预定义的频率组：

行频组和列频组。

每组分别包括4个频率，分别抽出一个频率进行组合就可以组成16种DTMF编码，分别记作0~9、*、#、A、B、C、D。

如下图1所示。

图1DTMF信令的编码

要用DSP产生DTMF信号，只要产生两个正弦波叠加在一起即可；DTMF检测时采用改进的Goertzel算法，从频域搜索两个正弦波的存在。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）使用C语言编写DTMF信号的发生程序，要求循环产生0~9、*、#、A、B、C、D对应的DTMF信号，并且符合CCITT对DTMF信号规定的指标。

（2）使用C语言编写DTMF信号的检测程序，检测到的DTMF编码在屏幕上显示。

发挥部分：

利用DTMF信号完成数据通讯的功能，并试改进DTMF信号的规定指标，使每秒内传送的DTMF编码越多越好。

2．设计思路

DTMF发生器基于两个二阶数字正弦振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。

DSP只要装载相应的系数和初始条件，就可以只用两个振荡器产生所需的八种音频信号。

典型的DTMF信号频率范围是700～1700Hz，选取8000Hz作为采样频率，即可满足奈奎斯特定理。

DTMF数字振荡器对的二阶系统函数的差分方程为：

其中

，

，

，

为采样频率，

为输出正弦波的频率，

为输出正弦波的幅度。

该式初值为

，

。

在输入信号中检测DTMF信号，需要在输入的数据信号流中连续地搜索DTMF信号频谱的存在。

整个检测过程分两步：

首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息；接着作检测结果的有效性检查。

DTMF解码时在输入信号中搜索出有效的行频和列频。

计算数字信号的频谱可以采用DFT及其快速算法FFT，而在实现DTMF解码时，采用Goertzel算法要比FFT更快。

通过FFT可以计算得到信号所有谱线，了解信号整个频域信息，而对于DTMF信号只需关心其8个行频/列频及其二次谐波信息即可，二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开。

此时Goertzel算法能更加快速的在输入信号中提取频谱信息。

Goertzel算法实质是一个两极点的IIR滤波器。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

（1）高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

（2）TMS320C54xDSPReferenceSetVolume1:

CPUandPeripherals．SPRU131GTexasInstrumentInc，2001

（3）DTMFToneGenerationandDetection:

AnImplementationUsingtheTMS320C54x.SPRA096a,TI.Inc.2000

5．信号的调制与解调

信号的调制和解调广泛应用于通讯及信息处理领域。

调制就是用低频的调制信号去控制高频载波的某一个参数，使载波信号的参数按照调制信号的规律变化，可分为调幅、调频和调相信号调制；信号的解调是调制的逆过程，是从已调高频信号中取出调制信号，对应的分为调幅、调频和调相信号的解调。

本设计要求采用DSP及其A/D、D/A转换器实现信号的调制和解调功能。

1．设计要求及目标

基本部分：

使用DSP产生调幅波和调频波。

调制信号从MIC音频输入接口输入，频率小于1000HZ；载频由DSP程序内部产生，频率在4000—8000HZ之间，调幅信号的调制度为50%。

发挥部分：

使用DSP对所产生的调幅及调频信号进行解调，并通过SPEAKER音频输出接口输出解调后的信号。

2．设计思路

模拟模拟幅度调制（AM）的实质是频谱搬移，其模型如下：

输出已调调幅信号的时域一般表示式为

如果载波的瞬时频率偏移随调制信号f（t）成线性变化，则为频率调制。

调频信号表示式

其瞬时频率为

，其中ωc是未调载波的标称角频率，f（t）是调制信号，系数KFM称为频偏常数。

由数字振荡器递归的差分方程：

y[n]=A*y[n-1]-y[n-2]

其中：

A=2cos（x），x=ωFM/FS,FS为采样频率。

就可以迭代计算出调频信号的每一个输出样点的值，经过D/A变换和滤波便可以得到模拟的调频信号。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

[2]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[3]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

6．语音压缩、存储和回放

语音信号是信息的重要形式,语音信号处理有着广泛的应用领域，而语音压缩在语音信号的传输、存储等方面有非常广泛的作用，而且在通信领域中已经有较成熟的发展和广泛应用。

本设计要求采用DSP及其A/D、D/A转换器进行语音信号的压缩、存储和回放。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）使用DSP实现语音压缩和解压缩的基本算法，算法类型自定，例如可以采用G.711、G.729等语音压缩算法。

（2）采用A/D转换器从MIC输入口实时采集语音信号，进行压缩后存储到DSP的片内和片外RAM存储器中，存储时间不小于10秒。

（3）存储器存满之后，使用DSP进行实时解压缩，并从SPEAKER输出口进行回放输出。

（4）使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。

发挥部分：

使用多种算法进行语音的压缩、存储和解压缩，比较它们之间的优缺点。

2．设计思路

语音信号的幅度（发音强度）并非均匀分布，由于小信号占的比例比大信号大很多，因此可以进行非均匀量化。

达到这一目标的基本做法是，对大信号使用大的量化间隔，而小信号则使用小的台阶。

ITU-TG.711建议的PCMA律和µ律语音压缩标准可以分别将13比特和14比特压缩为8比特，达到语音压缩的目的。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。

（2）实现设计所要求的各项功能。

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林、钱满义．DSP技术及其应用讲义．2005年10月

[2]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[3]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

7．语音噪声滤波

由于环境的原因，我们采集到语音信号经常含有不同程度的噪声，因此要对语音信号中的噪声滤除。

DSP利用直接存储器访问方式DMA采集数据时不打扰CPU，因此CPU可以对语音信号进行实时地滤波。

本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，对语音信号进行数字编码，滤波后进行解码。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）对DMA进行初始化；

（2）对A/D、D/A进行初始化；

（3）编写DMA中断服务程序和滤波算法程序，实现语音信号的实时滤波；

发挥部分：

（1）使用DSP产生带回波的语音信号；

（2）利用自适应滤波实现语音信号的回波对消。

2．设计思路

首先利用DSP的DMA方式对外部含噪声的语音信号进行实时采集，语音信号先经过A/D转换为数字信号，利用MCBSP的接收寄存器接收数据。

编写滤波算法程序，或调用DSPLIB中的滤波函数，对信号进行滤波。

滤波后的数据利用DMA方式送到D/A转换器转换为模拟信号。

3要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过；

（2）将包含噪声的语音信号进行滤波，从扬声器输出端口输出，比较滤波前后的信号的变化；

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林钱满义DSP技术及其应用自编讲义，2005

[2]谭浩强C程序设计（第二版）清华大学出版社，2003

[3]ThomasF.Quatieri著，赵胜浑等译.离散时间语音处理—原理与应用.电子工业出版社，2004

[4]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[5]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc.2001.

8．语音识别

语音识别（SpeechRecognition）是指让机器听懂人说的话，即在各种情况下，准确的识别语音的内容，从而根据其信息，执行人的各种意图或执行特定的任务，其最终目标是实现人与机器进行自然语言通信。

利用DSP可以对语音信号进行实时采集、提取语音特征向量、进行语音识别。

语音识别系统对语音特征参量的提取可以采用FFT等算法，不同的参数表示不同的频谱包络。

本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号处理，对语音信号进行实时识别。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）对DMA进行初始化；

（2）对A/D、D/A进行初始化；

（3）编写DMA中断服务程序，实现语音信号的实时识别；

（4）根据识别系统的类型选择一种识别方法，采用语音分析方法分析出这种识别方法所要求的语音特征参数，作为标准模式由机器存储起来，形成标准模式库。

（5）对语音进行特征参数的分析，语音信号经过相同的通道得到语音参数，生成测试模板；

（6）将测试模板与参考模板进行匹配，将匹配分数最高的参考模板作为识别结果，从而实现语音的识别。

2．设计思路

首先利用DSP对语音信号进行分析，提取语音的特征参数，形成“模板”。

语音识别系统对特征参量的提取可采用FFT算法。

语音识别和说话人识别中的LPC倒谱和MEL倒谱，都与语音的频谱包络密切相关，不同的参数表示不同的频谱包络。

识别时，对其进行特征参数的分析，识别参数可以选择平均能量、过零数或平均过零数、频谱、倒谱、线性预测系数，音长，音调，声调等超音段信息函数。

最后将语音参数和模板进行比较，从而实现语音的识别。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过；

（2）对语音进行参数分析，和模板进行比较，实现语音识别；

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林钱满义DSP技术及其应用自编讲义，2005

[2]谭浩强C程序设计（第二版）清华大学出版社，2003

[3]邹鲲等MATLAB6.x信号处理清华大学出版社，2002

[4]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[5]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc，2001.

[6]AnAudioExampleUsingDSP/BIOS.TexasInstrumentInc，1999.

[7]杨行俊．语音信号数字处理．北京：

电子工业出版社，1995．

[8]RabineLR，Biing.HwangJung．Fundamentalsofspeechrecognition[M]．PrenticeHaIlInternation．Inc．1993．

9.利用DSP实现信号滤波

在信号与信息处理中，提取有用信息就要对信号进行滤波。

利用DSP可以实时地对信号进行数字滤波。

本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）对DMA进行初始化；

（2）对A/D、D/A进行初始化；

（3）编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波；

（4）利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数，利用MATLAB设计数字滤波器，提取滤波器参数；

（5）设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的滤波。

发挥部分：

（1）比较加不同窗和阶数时滤波器的滤波效果；

（2）测试所设计滤波器的幅频特性和相频特性，并与MATLIB下的设计结果进行比较。

2．设计思路

首先利用DSP的DMA方式对外部信号进行实时采集，外部模拟信号先进行A/D转换，利用MCBSP的接收寄存器接收数据。

利用CCS的频谱分析工具对输入信号进行频谱分析；根据频谱成分确定滤波器参数，然后将参数提取出来，存放到DSP存储区中。

调用DSPLIB中的FIR或IIR滤波函数，对信号进行滤波。

滤波后的数据利用DMA方式送到D/A转换器转换为模拟信号。

3．要求完成的任务

（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过；

（2）利用信号发生器产生输入信号，经DSP运算后正确地在示波器上显示；

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林钱满义DSP技术及其应用自编讲义，2005

[2]谭浩强C程序设计（第二版）清华大学出版社，2003

[3]邹鲲等MATLAB6.x信号处理清华大学出版社，2002

[4]TMS320C54xDSPCPUandPeripherals.TexasInstrumentInc，2001.

[5]TMS320C54xDSPApplicationsandGuide.TexasInstrumentInc.2001.

10．利用DSP实现自适应滤波

自适应滤波不仅能够选择信号，而且能够控制信号的特性。

自适应滤波器具有跟踪信号和噪声变化的能力，它的系数能够被一种自适应算法所修改。

利用DSP可以实时地对信号进行自适应滤波。

DSP利用直接存储器访问方式DMA采集数据时不打扰CPU，因此CPU可以对信号进行实时地滤波。

本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。

1．设计要求及目标

基本部分：

（1）对DMA进行初始化；

（2）对A/D、D/A进行初始化；

（3）编写DMA通道传输程序，实现数据实时采集和实时地输出；

（3）设计子自适应滤波算法，或调用DSPLIB中的自适应函数，实现对信号的自适应滤波。

发挥部分：

（1）滤波后信号实时输出的同时，将数据存放在数据文件中；

（2）利用自适应滤波实现语音信号回波对消。

2．设计思路

首先利用DSP的DMA方式对外部信号进行实时采集，外部模拟信号先进行A/D转换，利用MCBSP的接收寄存器接收数据。

编写自适应滤波算法程序，或调用DSPLIB中的lms滤波函数，对信号进行自适应滤波。

滤波后信号存放数据区满发出中断，请求信号输出。

利用DMA方式将传输输出数据，经D/A转换后输出。

3．要求完成的任务

（4）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过；

（5）利用信号发生器产生输入信号，经DSP运算后正确地在示波器上显示；

（3）按要求撰写设计报告。

4．参考文献

[1]高海林钱满义DSP技术及其应用自编讲义，2005

[2]谭浩强C程序设计（第二版）清华大学出版社，2003

[3]PauloS.R.Diniz著，刘郁林等译.自适应滤波算法与实