【正文】 提供的存儲空間相當(dāng)關(guān)鍵。 （ 2） FFT 運算序列的存儲分配 FFT 運算時間是衡量 DSP 芯片性能的一個重要指標(biāo)，因此提高 FFT 的運算速度是非常重要的。 第 3 章 軟件實現(xiàn) FFT 運算及存儲分配 （ 1） DSP 芯片的出現(xiàn)使 FFT 的實現(xiàn)方法變得更為方便，由于大多數(shù) DSP 芯片都具有在單指令周期內(nèi)完成乘法 —— 累加的操作，并提供了專門的 FFT 指令，使得 FFT 算法在 DSP 的實現(xiàn)速度更快。 鎖相環(huán)電路設(shè)計 圖 鎖相環(huán)電路 JTAG 口 JTAG 是 Joint Test Action Group 的簡稱，又稱 JTAG 口，它是一符合 IEEE Std 邊界掃描邏輯標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)接口。 圖 最小系統(tǒng)的設(shè)計 芯片介紹 （ 1） 該模塊上的資源有 32 千字 FLASH （ 2） 千字 SARAM， 544 字 DARAM， 外擴 64 千字的程序 ROM， 64 千字的數(shù)據(jù)RAM （ 3） 兩個事件管理器 EVA和 EVB （ 4） 可擴展外部存儲器總共 192K 字空間： 64K 程序存儲器， 64K 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器空間， 64K 字 I/O 尋址空間 （ 5） 看門狗定時模塊 （ 6） 19 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 （ 7） 控制局域網(wǎng)絡(luò) CAN 模塊 TMS320C5502 鎖相環(huán)電路、指示燈、 濾波電路 時鐘復(fù)位電路 TPS7333Q 電源模塊 RAM 存儲模塊 JTAG 仿真電路 串行通信接口 SCI 模塊 （ 8） 16 位串行外設(shè) SPI 接口模塊 （ 9） 基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器 （ 10） 高達 40 個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入 /輸出引腳 GPIO （ 11） 5 個外部中斷 （ 12） 電源管理包括 3 種低功耗模式，能獨立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗工 作模式 原理圖的設(shè)計 DSP 最小系統(tǒng)的設(shè)計包括 DSP 電源設(shè)計， JTAG 仿真口的設(shè)計、復(fù)位和時鐘電路的設(shè)計、上拉和下拉引腳的設(shè)計等 電源電路的設(shè)計 電源電路的選擇是系統(tǒng)設(shè)計的一個重要的部分，設(shè)計好壞對系統(tǒng)的影響最大。因此最小系統(tǒng)設(shè)計 DSP 設(shè)計的關(guān)鍵。但是考慮到編程的難度，對于求 FFT 變換后數(shù)據(jù)的最大值，不開平方也可以找到最大值，并對功率譜的結(jié)果沒有影響，所以在實際的 DSP 編程中省去了開方運算。通過這樣的 M次分解，可構(gòu)成 M（即）級迭代計算，每級由 N/2 個蝶形運算組成。 (2)實現(xiàn) N點復(fù)數(shù) FFT N點復(fù)數(shù) FFT 算法的實現(xiàn)可分為三個功能塊，即第一級蝶形運算、第二級蝶形運算、第三級至 級蝶形運算。在這種尋址方式下， AR0存放的整數(shù) N是 FFT 點的一半，一個輔助寄存器指向一個數(shù)據(jù)存放的單元。 FFT 運算的實現(xiàn) 用 TMS320C54x 的匯編程序?qū)崿F(xiàn) FFT算法主要分為四步： (1)實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn) 輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)實際上就是將輸入數(shù)據(jù)進行碼位倒置，以便在整個運算后的輸出序列是一個自然序列。在用 DSP芯片實現(xiàn) FFT 算法時，應(yīng)允許利用 DSP 芯片所提供 的各種軟、硬件資源。 FFT 算法可以分為按時間抽取 FFT 和按頻率抽取 FFT 兩大類，輸入也有實數(shù)和復(fù)數(shù)之分，一般情況下，都假定輸入序列為復(fù)數(shù)。 FFT 算法的 DSP實現(xiàn)過程 DSP 芯片的出現(xiàn)使 FFT 的實現(xiàn)方法變得更為方便。上述處理方法可以反復(fù)使用，即（ N/2）點的 DFT 計算也可以化成兩個（ N/4）點的 DFT（假定 N/2 為偶數(shù)），從而又少作一半的乘法。即比直接計算少作一半乘法。例如，若 N 為偶數(shù)，將原有的 N 點序列分成兩個（ N/2）點序列，那么計算 N 點 DFT 將只需要約 [(N/2)2 因此，對于一些相當(dāng)大的 N 值（如1024）來說，直接計算它的 DFT 所作的計算量是很大的。為了避免對每級都進行歸一化會降低運算速度，最好的方法是只對可能溢出的進行歸一化，而不可能溢出的則不進行歸一化。 FFT 算法利用旋轉(zhuǎn)因子的對稱性和周期性，加快了運算速 度。為了強調(diào)起見，常用表達式 WN 取代W 以便明確其周期是 N。 對于有限長離散數(shù)字信號 {x[n]}， 0 ? n ? N1，其離散譜 {x[k]}可以由離散付氏變換（ DFT）求得。 設(shè)計 內(nèi)容 用 DSP 匯編語言 進行編程，實現(xiàn) FFT 運算，對輸入信號進行頻譜分析。它與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制理論、通信理論、故障診斷等密切相關(guān)。數(shù)字信號處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ) ,它所涉及的范圍極其廣泛。 關(guān)鍵字 :DSP； CCS 仿真軟件； FFT 第 1 章 緒論 DSP 簡介 數(shù)字信號 處理 (Digital Signal Processing，簡稱 DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。 目 錄 摘要 ........................................................................................................................ I 第 1 章 緒論 ..........................................................................................................1 DSP 簡介 ..................................................................................................1 設(shè)計 內(nèi)容 ....................................................................................................1 設(shè)計要求 ....................................................................................................1 設(shè)計原理 ...................................................................................................1 FFT 算法的 DSP 實現(xiàn)過程 ........................................................................2 第 2 章 硬 件 實現(xiàn) ..................................................................................................4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .........................................................................................4 原理圖的設(shè)計 .............................................................................................5 第 3 章 軟件設(shè)計 ................................................................................................. 7 FFT 運算 及 存儲分配 ............................................................................... 7 程序流程圖 ............................................................................................... 8 第 4 章 系統(tǒng)仿真 .................................................................................................. 9 FFT 實現(xiàn)的 方法 ........................................................................................ 9 程序運行結(jié)果 ........................................................................................... 10 第 5 章 總結(jié) ........................................................................................................ 12 參考文獻 .............................................................................................................. 13 附錄 ...................................................................................................................... 14 摘 要 快速傅里葉變換（ FFT）是將信號從時域變換到頻域的一種方法，廣泛應(yīng)用于各種信號分析領(lǐng)域，文中介紹了 FFT算法的基本原理和 DSP中 FFT 算法的編程思想和設(shè)計原理及其硬件設(shè)計思想，基于 TMS320C5502 芯片 用 CCS仿真軟件實現(xiàn)了 FFT 算法，文中以基 2FFT 為例，簡要介紹了算法的實現(xiàn)，并畫出了蝶形運行算圖。然后編程實現(xiàn)算法，輸出波形。 數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對信號進行分析、采集、合成、變換、濾波、估算、壓縮、識別等加工處理，以便提取有用的信息并進行有效的傳輸與應(yīng)用。如數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)字分析等都是數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)工具。 設(shè)計目的 （ 1）加深對 DFT 算法原理和基本性質(zhì)的理解； （ 2）熟悉 FFT 的算法原理和 FFT 子程序的算法流程和應(yīng)用； （ 3）學(xué)習(xí)用 FFT 對連續(xù)信號和時域信號進行頻譜分析的方法； （ 4）學(xué)習(xí) DSP 中 FFT 的設(shè)計和編程思想； （ 5）學(xué)習(xí)使用 CCS 的波形觀察器觀察波形和頻譜情況； （ 6）簡要畫出硬件設(shè)計電路圖。 設(shè)計原理 快速傅氏變換（ FFT）是 一種高效實現(xiàn) 離散傅氏變換的快速算法， 是數(shù)字信號處理中最為重要的工具之一， 它在聲學(xué)、語音、電信、和信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?？梢苑奖愕陌阉膶憺槿缦滦问剑? 不難看出， WN 是周期性的，且周期為 N，即 ? ? 1,...,1,0][10 ??? ??? NkWnxkX nkNNnN 的周期性是 DFT 的關(guān)鍵性質(zhì)之一。 FFT 算法可以分為按時間抽取 FFT 和按頻率抽取 FFT 兩大類，輸入也有和復(fù)數(shù)之分，一般情況下，都假定輸入序列為復(fù)數(shù)。用定點 DSP 芯片實現(xiàn) FFT 程序時，一個比較重要的問題是防止中間結(jié)果的溢出，防止中間結(jié)果的溢出的方法是對中間數(shù)值歸一化。 由 DFT 的定義可以看出，在 x[n]為復(fù)數(shù)序列的情況下，完全直接運算 N 點 DFT需要（ N1） 2 次復(fù)數(shù)乘法和 N（ N1）次加法。 FFT 的基本思想在于，將原有的 N 點序列序列分成兩個較短的序列，這些序 列的 DFT 可以很簡單的組合起來得到原序列的 DFT。 2]=N2/2 次復(fù)數(shù)乘法。因子（ N/2） 2 表示直接計算（ N/2）點 DFT 所需要的乘法次數(shù)，而乘數(shù) 2 代表必須完成兩個 DFT。這樣一級一級的劃分下去一直到最后就劃分成兩點的 FFT 運算的情況。由于大多數(shù) DSP 芯片都具有在單指令周期內(nèi)完成乘法 — 累加操作，并且提供了專門的 FFT 指令，使得FFT 算法在 DSP 芯片實現(xiàn)的速度更快。 ? ? 1,...,1,0][ )2(10??? ????NkenxkX nkNjNn?.. .2,1,0,))(( ?????? lmWW nkNlNkmNnN 運算序列的存儲分配 FFT 運算時間是衡量 DSP 芯片性能的一個重要指標(biāo)，因此提高 FFT 的運算速度是非常重要的。如何利用 DSP 芯片的有限資源，合理地安排好所使用的存儲空間是十分重要的。在用匯編指令進行碼位倒置時，使用碼位倒