Олег Вальпа - Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++

• Название: Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++
• Автор: Олег Вальпа
• Издательство: Горячая линия — Телеком
• Жанр: Справочники
• Год: 2007
• ISBN: 5-93517-342-5

Книга предназначена для самостоятельного изучения и применения на практике цифровых сигнальных процессоров DSP (Digital Signal Processor). На примере популярной микросхемы ADSP2181 фирмы Analog Devices рассмотрены устройство, архитектура и технические характеристики цифрового сигнального процессора. Приведено описание вычислительных блоков процессора, средств разработки программного обеспечения, языка программирования и системы команд процессора. Разработанные автором книги практические схемы с применением сигнального процессора, исходные тексты программ и схемы вспомогательных устройств, полезных при отладке программ для процессора помогут получить необходимые практические навыки, с помощью которых читатель легко освоит другие типы сигнальных процессоров. На прилагаемом к книге диске находятся исходные тексты и исполняемые файлы программ, а так же некоторые полезные утилиты и средства разработки программного обеспечения для сигнальных процессоров.

Для специалистов в области разработки цифровой электронной аппаратуры, будет полезна студентам и аспирантам.

---

Рис. 24.5

Нажмите в этом окне кнопку создания нового каталога и задайте ему новое имя. Теперь откройте вновь созданный каталог и задайте имя нового проекта. После чего нажмите кнопку «Save» (сохранить). При этом откроется окно свойств проекта «Project Options» (рис. 24.6). Выберите в этом окне в списке «Processor» тип ADSP-2181 и закройте окно с помощью кнопки «OK».

Рис. 24.6

Далее создайте новый файл программы с помощью команды «File→New» и введите в него текст программы, подобный тому, что приведен ниже:

.section/pm interrupts;

__reset: JUMP start; NOP; NOP; NOP; /*reset vector*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*IRQ2*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*IRQL1*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*IRQL2*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*SPORT0 transmit*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*SPORT0 receive*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*IRQE*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*BDMA*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*SPORT1 transmit*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*SPORT1 receive*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*Timer*/

RTI; NOP; NOP; NOP; /*Power down*/

.section/pm program;

start: nop;

jump start;

Этот текст в дальнейшем можно использовать в качестве шаблона (заготовки) новой программы для сигнального процессора. Сохраните созданный файл с каким-либо допустимым именем и расширением «asm» и выполните команду Project→Add to Project→File(s). Выберите сохраненный файл с программой и нажмите кнопку «Add». Теперь необходимо добавить в каталог с проектом файл Adsp-2189.ldf, который можно взять из рассмотренных ранее каталогов с примерами проектов. Данный файл необходим для определения типа процессора и трансляции программы. После этого программу можно транслировать и запускать на выполнение. При успешной компиляции проекта, в подкаталоге «Debug» проекта должен появиться исполняемый файл с расширением «dxe», который автоматически загружается в отладчик-симулятор при запуске программы.

Для получения файла в рассмотренном нами ранее формате «lda» можно воспользоваться специальной утилитой elf2aexe.exe, входящей в состав Visual DSP++. С целью автоматизации этого процесса предлагаю использовать командный файл, имеющий следующее содержание:

cls

elf2aexe.exe %1.dxe %1

del %1.lda

del %1.sym

ren %1.exe %1.lda

Здесь вначале производится очистка дисплея, затем вызывается утилита elf2aexe.exe с именем преобразовываемого файла в качестве входного параметра. После чего выполняются операции удаления вспомогательных файлов и переименования полученного файла. Данный командный файл можно назвать именем dxe_lda.bat и использовать для его вызова команду: dxe_lda.bat имя_файла.

Полученный таким образом файл с расширением «lda» можно использовать для загрузки в аппаратный эмулятор или тестовую плату через интерфейс IDMA.

Глава 25. Спектральный анализ сигнала в среде Visual DSP++

В этой главе рассматривается программный метод спектрального анализа цифрового сигнала на примере программы, выполняемой в среде разработки Visual DSP++.

Наиболее распространенной и актуальной задачей цифровой обработки сигналов является спектральный анализ сигнала. Полученный в результате анализа спектр сигнала позволяет получить такие важные характеристики сигнала как частоту и амплитуду гармоник, из которых состоит сигнал. Имея эти данные, можно проводить анализ сигнала, на содержание в нем той или иной частоты с определенной амплитудой и длительностью.

Одним из наиболее распространенных и известных методов получения спектра является метод дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Этот метод активно применяется в анализаторах спектра, устройствах обработки звука и изображений, распознавания образов и т.п.

ДПФ позволяет преобразовать N комплексных отсчетов сигнала во временной области в N комплексных отсчетов спектра в частотной области. Из многих теоретических источников известно, что во временной области входному сигналу с частотой, равной f, в частотной области соответствует спектр сигнала, отображаемый в диапазоне от -f/2 до f/2, где отрицательные значения составляют мнимую, а положительные значения — действительную часть спектра сигнала. Причем действительная часть спектра обладает четной симметрией, а мнимая часть нечетной. С целью сокращения количества операций и ускорения тем самым расчетов спектра сигнала, обычно ограничиваются вычислением модуля спектра сигнала в области частот от 0 до f/2.

Вычисление N отсчетов спектра сигнала с помощью ДПФ производится с помощью уравнения, приведенного на рис. 25.1. Здесь X(k) являются искомыми отсчетами спектра сигнала, а x(n) — исходными отсчетами сигнала во временной области. N представляет собой количество отсчетов при вычислении ДПФ.

Рис. 25.1. Вычисление N отсчетов спектра сигнала с помощью ДПФ

В квадратных скобках уравнения присутствуют коэффициенты для действительной и мнимой частей.

Рассмотрим очередной пример программы, демонстрирующей реализацию метода дискретного преобразования Фурье для получения спектра сигнала в среде Visual DSP++. Откройте в программном пакете Visual DSP++ очередной проект из каталога C:\Program Files\AnalogDevices\VisualDSP\218x\Examples\Example4 и разверните в нем программу, находящуюся в файле с именем «Dft.asm». В этой программе производится расчет спектра сигнала по N отсчетам сигнала, используя алгоритм дискретного преобразования Фурье. Текст этой программы с переведенными автором книги комментариями приведен ниже:

/*====================================================================

Файл:DFT.ASM Процессор:ADSP-218х Дискретное Преобразование Фурье (ДПФ)

Эта программа выполняет ДПФ для N точек согласно следующему уравнению:

                     N-1

real(k)+j *imag(k) = SUM input(n) [С - j*S]; k=0 до N-1

                     n=0

где: C=cos(2*pi*k*n/N), S=sin(2*pi*k*n/N), j=sqrt(-1)

====================================================================*/

#define N   64      /* Константа - количество входных отсчетов * /

#define COS 0x000C1 /* Адрес буфера временных данных COS */

#define SIN 0x000C5 /* Адрес буфера временных данных SIN */

.section/data data1;

.VAR input[N]=etest64.date; /* Таблица данных тестируемого сигнала */

.VAR real[N];               /* Буфер действительных значений спектра * /

.VAR imag[N];               /* Буфер мнимых значений спектра */

.section/pm pm_da;

.VAR sine[N]="sine64.dat";/* Таблица данных гармонического сигнала */

.section/pm interrupts;

__reset: JUMP start; rti; rti; rti; /* 0x0000: reset */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0004: IRQ2 */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0008: IRQL1 */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x000c: IRQL0 */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0010: SPORT0 tx */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0014: SPORT1 rx */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0018: IRQE */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x001c: BDMA */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0020: SPORT1 tx or IRQ1 */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0024: SPORT1 rx or IRQ0 */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x0028: timer */

rti; rti; rti; rti;                 /* 0x002c: power down */

.section/pm seg_code; /* Пример установки программы ДПФ */

start:

M1=1;

M2=0;

M7=1;

M5=0;

I0=input;

L0=64; /* Входной буфер циклический */

I1=imag;

L1=0; /* Нециклический буфер Image */

I2=real;

L2=0; /* Нециклический буфер Real */

/* ______________Подпрограмма ДПФ_____________________ */

dft:

I6=sine; /* Указатель на Sine */

L6=64;   /* Для N=64 значений */

I7=sine + N/4; /* Получение косинуса из синуса */

L7=64; /* Сдвиг указателя на pi/2 */

       /* и использование циклического буфера.*/

I4=COS;

L4=2;

I3=SIN;

L3=2;

I5=0;

L5=0;

CNTR=N;

DO outer UNTIL CE;

 M6=I5;

 DM(I4,M7)=0; DM(I4,M7)=0;/* Очистка буфера временных данных COS */

 DM(I3,M1)=0; DM(I3,M1)=0;/* Очистка буфера временных данных SIN */

 CNTR=N;

 DO calc UNTIL CE;

  MX0=DM(I0,M1), MY0=PM(I7,M6); /* Чтение input, чтение COS */

  MX1=MX0 /* Копирование input */

  MY1=PM(I6,M6); /* Чтение SIN */

  MR1=DM(I4,M7); /* Чтение текущего значения COS и суммирование */

  MR0=DM(I4,M7);

  MR=MR+MX0*MY0(SS);/* Мультисуммирование COS */

  DM(I4,M7)=MR1; /* Запись нового накопленного значения COS */

  DM(I4,M7)=MR0;

  MR1=DM(I3,M1); /* Чтение текущего значения SIN и суммирование */

  MR0=DM(I3,M1);

  MR=MR-MX1*MY1(SS);/* Мультисуммирование SIN */

  DM(I3,M1)=MR1; /* Запись нового накопленного значения SIN */

 calc : DM(I3,M1)=MR0;

 AR=DM(I4,M5);

 DM(I2,M1)=AR; /* Запись результата действующей величины * /

 AR=DM(I3,M2);

 DM(I1,M1)=AR; /* Запись результата мнимой величины */