DSPAD采集与显示.docx
《DSPAD采集与显示.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSPAD采集与显示.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
DSPAD采集与显示
AD采集与示波器显示
AD采集与示波器显示
摘要：
是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。
这次实验将正弦波、方波、三角波经过AD转换，将采集的数据通过LCD显示出来。
通过AD采集模块，将正弦波、方波、三角波由模数转换成数据，经FFT程序对其进行傅里叶变换，得到采集数据的频谱，再经过LCD模块。
关键词：
DSP；AD采集；LCD显示；FFT
一．设计任务和要求
A.通过AD进行信号采集
B.信号显示在LCD上，实现示波器的效果
说明：
信号采集：
通过AD进行信号采集
处理：
把采集到的信号转换为可以显示的数据
输出/显示：
显示在LCD上
二．实验开发环境
1．通用PC机一台，安装Windows2000或WindowsXP操作系统且已安装常用软件（如：
WinRAR等。
2．TMS320C55xx评估板及相关电源。
本实验采用ICETEK-VC5509-A评估板。
3．通用DSP仿真器一台及相关连线。
本实验采用ICETEK-5100USB仿真器。
4．控制对象（选用。
本实验采用ICETEK-CT控R制板。
5．TI的DSP开发集成环境CodeComposerStudio。
本实验采用CCS2.21for'C5000。
6．仿真器驱动程序。
7．实验程序及相关文档。
三．实验设备
通用计算机一台，ICETEK-VC5509-ED实U验箱。
四．实验原理
1.将从信号源获取的模拟信号经过A/D转换后，再进行FFT变换，然后输出。
2.TMS320VC5509A模数转换模块特性：
内置采样和保持的10位模数转换模块ADC，最小转换时间为500ns,最大采样率为21.5kHz。
有2个模拟输入通道（AIN0—AIN1）。
采样和保持获取时间窗口有单独的预定标控制。
3.模数转换工作过程：
模数转换模块接到启动转换信号后，开始转换第一个通道的数据。
经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存。
转换结束，设置标志。
等待下一个启动信号。
4.模数转换的程序控制：
模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。
一般采用中断方式启
动转换或保存结果，这样在CPU忙于其他工作时可以少占用处理时间。
设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。
由于TMS320VC5509ADSP芯片内的A/D转换精度是10位的，转换结果的低
10位为所需数值，所以在保留时应注意将结果的高6位去除,取出低10位有效数字。
5.FFT的原理和参数生成公式
FFT并不是一种新的变换，它是离散傅立叶变换（DFT）的一种快速算法。
由于我们在计算DFT时一次复数乘法需用四次实数乘法和二次实数加法；一次复数加法则需二次实数加法。
每运算一个X（k）需要4N次复数乘法及2N+2（N-1）=2
（2N-1）次实数加法。
所以整个DFT运算总共需要4N^2次实数乘法和N*2（2N-1=2N（2N-1次实数加法。
如此一来，计算时乘法次数和加法次数都是和N^2成正比的，当N很大时，运算量是可观的，因而需要改进对DFT的算法减少运算速度。
我们先设序列长度为N=2^L，L为整数。
将N=2^L的序列x（n（n=0,1,⋯⋯，N-1，按N的奇偶分成两组，也就是说我们将一个N点的DFT分解成两个N/2点的DFT，他们又重新组合成一个如下式所表达的N点DFT：
一般来说，输入被假定为连续的。
当输入为纯粹的实数的时候，我们就可以利用左右对称的特性更好的计算DFT
我们称这样的RFFT优化算法是包装算法：
首先2N点实数的连续输入称为“进包”。
其次N点的FFT被连续运行。
最后作为结果产生的N点的合成输出是“打开”成为最初的与DFT相符合的2N点输入。
使用这一思想，我们可以划分FFT的大小，它有一半花费在包装输入O（N）的操作和打开输出上。
这样的RFFT算法和一般的FFT算法同样迅速，计算速度几乎都达到了两次DFT的连续输入。
6.液晶显示屏的结构
实验箱左上方有一个长方形液晶屏，由64×128个点阵构成。
显示时，每个
点阵对应一个2进制数，数为0，显示一点；为1，则不显示。
通过不同位置显
示与不显示，可以显示数字、图形、汉字等。
每个点阵对应的2进制数，64×128
个点阵，则对应64×128bit空间
1）将液晶分为两块：
左半屏和右半屏，每块64×64
2）每列64个点阵，8个点阵为一部分，分为8部分，用一个byte控制一个部分，这个byte中哪个bit为1，则显示；为0，则不显示。
3）每个半屏分为8页，64列。
4）通过向某行的相邻8列输入显码，则可以显示数字
五．总体设计方案
1.【系统总体设计思路】本系统实现对输入的方波、正弦波、三角波等信号采集，经过AD转换后，对这些数字信号处理，最后通过LCD显示出来，达到基本的示波器的效果。
总体设计思路如图所示。
系统包括信号源、控制器模块TMS320VC5509A、信号检测采集模块、显示模块四部分。
1.2【功能描述】通过信号源输入的方波、正弦波、三角波等信号采集，经过
AD转换后，对这些数字信号处理，最后通过LCD显示出来，达到基本的示波器的效果。
之后，通过对信号进行FFT变换，将其显示出来，同时显示波形的最大值/峰峰值，以及XY坐标网格。
1.3【模块操作】
AD采集部分：
1．设置通道0信号源类型为正弦波，采集通道0的128个数据，并用Graph图
形窗口观察。
2．对采集到的128个数据进行FFT，得到其幅频特性数据，并用Graph图形窗
口观察。
（额外验证的内容）
3．分别改变波形类型为：
三角波和方波，重复步骤1，2。
4．设置波形类型为正弦波，改变波形的频率和振幅，重复步骤1、2，至少实
验
3个不同频率和3个不同振幅。
显示部分：
1．将采集到的128列数据进行处理，进行运算。
2．将二维数组显示在64*128的LCD上，显码数组。
1.4【结构框图】
系统由TMS320VC5509为ACPU的控制器、LCD显示模块、信号源输入、AD采集转换等模块构成。
六．实验结论
1.三角波
2.正弦波
七．相关代码
AD采集命令：
voidInitADC（;
voidwait（unsignedintcycles;
voidInitADC（
{
ADCCLKCTL=0x23;//4MHzADCLK
ADCCLKDIV=0x4f00;
}
voidwait（unsignedintcycles
{
inti;
for（i=0;i}
LCD显示左半屏：
LCD是64*128的点阵，通过对LCD显示阵列的分析，由于输入信号的幅度范围是0~1024，故用1024/16，得到1个点阵代表64个幅度值，记为buffer，然后用buffer%8，得到该列的页数，而用buffer/8得到余数就是在页数上的具体点阵位
buffer=nADC[j]/16;m=buffer/8;
n=buffer%8;
LCD显示右半屏：
对数据个数进行判断，若个数大于等于64，则设置起始列的位置为CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j-64;
选择显示FFT的频谱图将采集到的信号进行FFT变换后，得到FFT频谱图voidInitForFFT（
{
inti;
for（i=0;i
{sin_tab[i]=sin（PI*2*i/SAMPLENUMBER;cos_tab[i]=cos（PI*2*i/SAMPLENUMBER;
}
}
voidFFT（floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]得到的FFT频谱图，送入LCD显示，显示方法同ADC-LCD显示。
3.3程序代码：
#include"myapp.h"
#include"ICETEK-VC5509-EDU.h"
#include"scancode.h"
#include
#definePI3.1415926#defineSAMPLENUMBER128#defineLCDDELAY1voidInitForFFT（;voidlcd（;
//intINPUT[SAMPLENUMBER];
intDATA[SAMPLENUMBER];
floatfWaveR[SAMPLENUMBER],fWaveI[SAMPLENUMBER],w[SAMPLENUMBER];
floatsin_tab[SAMPLENUMBER],cos_tab[SAMPLENUMBER];voidInitForFFT（;
voidFFT（floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER];voidInitADC（;
unsignedintnADC[128];
main（
{
intj;unsignedintuWork;
inti;
InitForFFT（;CLK_init（;
SDRAM_init（;
InitCTR（;
//CloseCTR（;SetDSPPLL（SPEED144MHz;
TurnOnLCD（;//打开显示屏
LCDCLS（;//清除显示内存
while（1
{
//AD
for（j=0;j<128;j++//采集128个数据
{
ADCCTL=0x8000;//启动AD转换，通道0
do
{
uWork=ADCDATA;
}while（uWork&0x8000;nADC[j]=uWork&0x0fff;
}
LCDCLS（;//清除显示内存
LCDCLS（;
lcd（;
for（i=0;i
{fWaveR[i]=nADC[i];
fWaveI[i]=0.0f;
w[i]=0.0f;}
FFT（fWaveR,fWaveI;//对采集到的数据进行FFT处理for（i=0;i
{
DATA[i]=w[i];
}
asm（"nop";
}
}
voidFFT（floatdataR[SAMPLENUMBER],floatdataI[SAMPLENUMBER]//FFT处理函数
{
intx0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,xx;
inti,j,k,b,p,L;
floatTR,TI,temp;
for（i=0;i
{
x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0;
x0=i&0x01;x1=（i/2&0x01;x2=（i/4&0x01;x3=（i/8&0x01;x4=（i/16&0x01;x5=（i/32&0x01;x6=（i/64&0x01;
xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6;dataI[xx]=dataR[i];
}
for（i=0;i
{
dataR[i]=dataI[i];dataI[i]=0;
}
for（L=1;L<=7;L++
{/*for（1*/b=1;i=L-1;
while（i>0
{
b=b*2;i--;
}/*b=2^（L-1*/
for（j=0;j<=b-1;j++/*for（2*/
{
p=1;i=7-L;
while（i>0/*p=pow（2,7-L*j;*/
{
p=p*2;i--;
}
p=p*j;
for（k=j;k<128;k=k+2*b/*for（3*/
{
TR=dataR[k];TI=dataI[k];temp=dataR[k+b];dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p];dataI[k]=dataI[k]-dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p];dataR[k+b]=TR-dataR[k+b]*cos_tab[p]-dataI[k+b]*sin_tab[p];dataI[k+b]=TI+temp*sin_tab[p]-dataI[k+b]*cos_tab[p];
}/*ENDfor（3*/
}/*ENDfor（2*/
}/*ENDfor（1*/
for（i=0;i
{
w[i]=sqrt（dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i];
}
}
voidInitForFFT（
{
inti;
for（i=0;i
{
sin_tab[i]=sin（PI*2*i/SAMPLENUMBER;cos_tab[i]=cos（PI*2*i/SAMPLENUMBER;
}
}
voidInitADC（
{
ADCCLKCTL=0x23;//4MHzADCLK
ADCCLKDIV=0x4f00;
}
voidlcd（//LCD显示函数
{
intj,buffer,m,n;
设置显示起始行
CTRLCDCMDR=LCDCMDSTARTLINE;//
Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
for（j=0;j<128;j++//对128列数据进行显示
{
buffer=nADC[j]/16;//得到以16压缩后的信号幅值m=buffer/8;//得到页数n=buffer%8;//余数为具体页数内的点阵位置if（j<64
{
CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j;//起始列=0Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;CTRLCDCMDR=LCDCMDPAGE+7-m;//设置操作页=0Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
CTRLCDLCR=ledkey[0][n];//页内的点阵位置Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
Delay（512;
}
else
{
CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS+j-64;//起始列=0Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCMDR=LCDCMDPAGE+7-m;//设置操作页=0Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
CTRLCDRCR=ledkey[0][n];
Delay（LCDDELAY;
CTRLCDCR=0;
Delay（LCDDELAY;
Delay（512;
}
}
}
voidLCDCLS（//刷新清屏函数
{
inti,j;
LCDCMD（LCDCMDSTARTLINE;
for（i=0;i<8;i++
{
LCDCMD（LCDCMDPAGE+i;
LCDCMD（LCDCMDVERADDRESS;
for（j=0;j<64;j++
{
LCDWriteLeft（0;//左半屏刷新
Delay（1;
}
LCDCMD（LCDCMDPAGE+i;LCDCMD（LCDCMDVERADDRESS;for（j=0;j<64;j++
{
LCDWriteRight（0;//右半屏刷新
Delay（1;
}
}
}
升级会员 