实验十三、十四.doc

信号与线性系统实验1实验十三 卷积（Convolve）算法实验一．实验目的1． 熟悉DSP实验箱；2． 掌握卷积和算法的原理和方法；2．了解卷积和算法特性二．实验设备计算机，Code Composer Studio 2.0 or 1.2 for ’C5000 系统，DSP实验箱三、实验内容1． 浏览、编译并下载程序；2． 设置输入数据文件、波形输入文件；3． 运行程序，观察结果四．预备知识 1. 卷积的基本原理和公式“卷积和”是求线性时不变离散系统响应（零状态响应）的主要方法卷积和基本表达式为（13-1 ）)(*)()( nhXmnhXnYm卷积和的运算在图形表示上可分为四步1 ）反折 先在亚变量坐标m上作出x(m)和h(m)，以m=0的垂直轴为轴反折成h(-m)2 ）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3 ）相乘 将h(n-m) 和x(m)的相同m值的对应点值相乘4 ）相加 把以上所有对应点的乘积加起来，即得y(n)值依照上述方法，取n=…,-2,-1,0,1,2,3,… 各值，即可得全部 y(n)值2. 程序流程图求卷积和的程序流程如图13-1所示。

3. 程序中的自定义函数及其功能1）processing1(int *input2, int *output2)调用形式：processing1(int *input2, int *output2)参数说明：intput2 、output2 为两个整型指针数组返回值说明：返回一个“TREN”，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 轴为对称轴进行反折，把所生成波形上的各点值存入以OUTPUT2指针开始的一段地址空间中信号与线性系统实验22）processing2(int *output2, int *output3)调用形式：processing2(int *output2, int *output3)参数说明：output2 、output3 为两个整型指针数组返回值说明：返回一个“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，然后把所生成波形上的各点值存入以OUTPUT3指针开始的一段地址空间中3）processing3(int *input1,int *output2,int *output4)调用形式：processing3(int *input1,int *output2,int *output4)参数说明：output2 、output4 、input1 为三个整型指针数组。

返回值说明：返回一个“TREN ”，让主函数的while循环保持连续功能说明：对输入的input2 buffer 波形和输入的input1 buffer 作卷积和运算，然后把所生成波形上的各点值存入以OUTPUT4指针开始的一段地址空间中4）processing4(int *input2,int *output1)调用形式：processing4(int *input2,int *output1)参数说明：output1 、input2 为两个整型指针数组返回值解释：返回一个“TREN ”，让主函数的while 循环保持连续功能说明：对输入的input2 buffer波形截取m点，然后把所生成波形上的各点值存入以OUTPUT1 指针开始的一段地址空间中以上函数程序样例见附录二五、实验步骤1. 实验准备开始打印”volue example started\n”While(TRUE)执行 dataIO1()子程序执行 dataIO2()子程序执行 processing1()子程序执行 processing3()子程序执行 procwssing2()子程序执行 processing1()子程序结束NOY图 13-1 程序流程图信号与线性系统实验31) 连接设备①关闭计算机电源。

②如使用EPP 型仿真器则用附带的并口连线连接计算机并口和仿真器相应接口③检查实验箱上开关MP/MC的位置，应设置为1位置，即设置 DSP工作在MP方式2) 开启设备① 打开计算机电源② 打开实验箱电源开关③ 仿真器用附带的并口电缆连接计算机和仿真器相应接口，注意仿真器上两个指示灯均亮2. 打开工程，浏览程序，工程目录为:\ ICETEK-VC5416-USB\Lab11Convolve3. 编译并下载程序4. 设置输入数据文件请在c 程序中的如下两行上设置probe point dataIO1(); dataIO2();设置方法是把光标指示到这一行上，按鼠标右键，从显示的菜单上分别选择probe point 在c 程序的“dataIO1 （）;”行上设置break point 5. 打开观察窗口观察窗口界面如图13-2所示选择菜单 “View ”、“Graph ”、“Time/Frequency…”进行如下设置选择菜单“View ”、“Graph ”、“Time/Frequency…”进行如下设置图 13-2-1 观察窗口界面信号与线性系统实验4选择菜单“View ”、“Graph ”、“Time/Frequency…”进行如下设置在弹出的三个图形窗口中单击鼠标右键，分别选择“sigle time ”。

6. 设置波形输入文件选择“File ”菜单中的“File I/O…”，打开“File I/O ”窗口；单击“Add File ”按钮，在“File Input ”窗口中选择d:\ convolve\ 目录下的sin.dat 文件，单击“打开”按钮；在“Address ” 项中输入inp1_buffer ，在“Length ”项中输入32 ，在“Warp Around ”项前加上选择标记，单击“Add Probe Point ”按钮在“Break/Probe/Profile Points ”窗口中单击“Probe Point ”列表中的“Convolve.c line52 Æ No Connection ”，再单击“Connect ”项尾部的展开按钮，在显示的展开式列表中选择列表末尾的“FILE IN:d:\..\SIN.DAT ”，单击“ Replace ”按钮，单击“确定”按钮在“File I/O ”窗口中单击“确定”，完成设置选择“File ”菜单中的“File I/O…”，打开“File I/O ”窗口；单击“Add File ”按钮，在“File Input ”窗口中选择d:\ convolve\ 目录下的sin.dat 文件，单击“打开”按钮；在“Address ” 项中输入inp2_buffer ，在“Length ”项中输入32 ，在“Warp Around ”项前加上选择标记，单击“Add Probe Point ”按钮。

在“Break/Probe/Profile Points ”窗口中单击“Probe Point ”列表中的“Convolve.cline53 Æ No Connection ”，再单击“Connect ”项尾部的展开按钮，在显示的展开式列表中选择列表末尾的“FILE IN:d:\..\SIN.DAT ”，单击“Replace ”按钮，单击“确定”按钮在“File I/O ”窗口中单击“确定”，完成设置7. 运行程序，观察结果按F5 键运行程序，待程序停留在软件断点；观察刚才打开的三个图形窗口，其中显示的是输入和输出的时域波形观察频域波形：在各图形窗口中单击鼠标右键，选择“Properties…”，在“GraphProperty Dialog ”窗口中的第1 项“Display Type ”项中选择“FFT Magnitude ”，单击“OK ”完成；这时图形窗口中显示波形的频域图也可再打开显示频域图的窗口）验算结果：在各频域窗口中的波形上单击鼠标左键，将光标停到统一的位置（通过观察窗口状态栏中的第1个浮点数表示其坐标值），读取状态栏中的第2个浮点数为卷图 13-2-2 观察窗口界面图 13-2-3 观察窗口界面信号与线性系统实验5积计算的输入和输出结果，请验算：Output ≈Input1*Input2 。

8. 对输入数据进行调整，再次调试程序六、 实验报告要求1． 简述实验目的；2． 总结在使用 CCS 中遇到的问题；3．分析样例中算法的实现结果 实验十四 信号时域频域关系及采样定理一、实验目的1．了解周期信号、非周期信号、连续信号、离散信号的频谱特性2．熟悉连续信号经采样后的频谱，加深对时域采样定理的理解二、 实验设备计算机，CCS 1.2 版软件,DSP 实验箱三、实验内容1．验证性实验在 CCS 上观察周期序列和非周期序列的频谱2．程序设计实验编制产生单位序列、单位阶跃序列、矩形序列信号的程序，进行频谱分析四、预备知识1. 信号时域、频域之间的对应关系信号可分为连续信号和离散信号，周期信号和非周期信号，可在时域和频域两个不同的方面表现出其特性在时域上不同的信号，在频域上也会有不同的表现形式数字信号是幅度和时间均为离散形式的信号对时域模拟信号进行采样，可得到它的时域离散形式，即采样信号采样信号的频谱呈现周期性非周期信号的频谱是连续的，而周期信号的频谱是离散的如门函数为非周期信号，它的频谱就是连续的，其波形如图 14-1 所示a)时域 (b)频域信号与线性系统实验6图 14-1 非周期信号及其频谱综上所述，可以总结得出信号时域、频域之间有如下对应关系。

时域 频域连续周期函数 —— 离散非周期冲击序列离散周期函数 —— 离散周期冲击序列连续非周期函数 —— 连续非周期函数离散非周期函数 —— 连续周期函数2. 采样定理采样是连续信号数字化处理的第一个关键环节对采样过程的研究不仅可以了解采样前后信号时域和频域特性发生的变化以及信号信息不丢失的条件，而且可以加深对傅里叶变换、z 变换和序列傅里叶变换之间关系式的理解对信号的采样要满足采样定理①对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的②采样频率要大于等于 2 倍的连续信号的最高频率才不会造成频谱混叠现象四、实验步骤一）验证性实验1. 用 C 语言编写产生 1024 个点的周期数据和 1024 个点的非周期数据，数据如下datal：产生 1024 个周期数据，周期为 8，数据如下11110000111100001111000011110000． ． ． ． ． ．产生周期为 8 的数据参考程序片断for(i=0;i<1024；i++){if(i％8<4)datal[i]=1else datal[i]=0；}data2：产生 1 024 个周期数据，周期为 16，数据如下11111111000000001111111100000000． ． ． ． ．产生周期为 16 的数据，参考程序片断for(i=0;i<1024；i++){if(i％16<8)data2[i]=1else data2[i]=0；}data3：产生 1 024 个非周期数据，4 个 1，其余全为零，数据如下11110000000000000000000000000000． ． ． ． ．产生 4 个 1 其余全为零的非周期数据参考程序片断信号与线性系统实验7for(i=0;i<1024；i++){if(i<4)data3[i]=1else data3 [i]=0；}data4：产生 1024 个非周期数据，8 个 1，其余全为零，数据如下11111111000000000000000000000000·． ． ． ． ．产生 8 个 1 其余全为零的非周期数据参。