【正文】 有的哈佛結構和專門的FFT指令。從而促進DSP芯片的發(fā)展，同時加快基于DSP數(shù)字信號處理的速度通過對FFT的算法進行研究，從基礎深入研究和學習，掌握FFT算法的關鍵。熟悉旋轉因子的生成。通過對DSP開發(fā)環(huán)境的學習，掌握CCS的簡單調試和軟件仿真。比較仿真圖，驗證設計和程序的正確性。2）能熟練的調試程序并能觀察其結果。 基本要求1）研究FFT原理以及利用DSP實現(xiàn)的方法。3）調試程序，觀察結果。是將信號從時域變換到頻域的一種變換形式，是信號處理領域中一種重要的分析工具。傅里葉變換分為連續(xù)傅里葉變換和離散傅里葉變換。20世紀60年代由Cooley和Tukey提出了快速傅里葉變換（FFT）算法，它是快速計算DFT的一種高效方法，可以明顯地降低運算量，大大地提高DFT的運算速度，從而使DFT在實際中得到了廣泛的應用，已成為數(shù)字信號處理最為重要的工具之一。由于多數(shù)的DSP芯片都能在單指令周期內完成乘法—累加運算，而且還提供了專門的FFT指令（如實現(xiàn)FFT算法所必需的比特反轉等），使得FFT算法在DSP芯片上實現(xiàn)的速度更快。 FFT原理快速傅氏變換（FFT）是離散傅氏變換的快速算法，根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅里葉變換算法進行改進獲得的[2]。設為N項的復數(shù)序列，由DFT變換，任一X(M)的計算需要N次復數(shù)乘法和N1次復數(shù)加法，而一次復數(shù)乘法等于四次實數(shù)乘法和兩次實數(shù)加法，一次復數(shù)加法等于兩次實數(shù)加法，即使把一次復數(shù)乘法和一次復數(shù)加法定義成一次“運算”（四次實數(shù)乘法和四次實數(shù)加法），則求出N項復數(shù)序列的X(M)，即N點DFT變換大約需要次運算。這樣變換以后，總運算次數(shù)變成。如果將這種“一分為二”思想不斷進行下去，直到分成兩兩一組DFT運算單元，則N點DFT變換只需要次運算，N在1024時，運算量僅有10240次，是先前直接算法的1%，點數(shù)越多，運算量節(jié)約就越大，這就是FFT的優(yōu)越性。根據(jù)對序列分解與選取方法的不同而產生了FFT的多種算法[3]。為了將大點數(shù)的DFT分解為小點數(shù)的DFT運算，要求序列的長度N為復合數(shù)，最常用的是的情況（M為正整數(shù)）。下面討論基2FFT情況的算法。由式（23）能否將全部的點的解求出來？分析： （24）和只有個點，則由式（24）只能求出X(k)的前個點的DFT。由式子（24）可得化簡得 （25）這樣N點DFT可全部由下式確定出來： （26）上式可用一個專用的蝶形符號表示，如圖22所示，對應一次復乘和兩次復加運算?？梢?，通過這樣的分解，運算量節(jié)省了近一半。例如對，可以再按其偶數(shù)部分及奇數(shù)部分進行分解： （27）則運算可相應分為兩組：將系數(shù)統(tǒng)一為以N為周期，即，可得 （28）同樣，對也可以進行類似的分解。這樣，對于一個的DFT運算，最終結如圖23 圖23這種方法，由于每一步分解都是按輸入序列在時域上的次序是屬于偶數(shù)還是奇數(shù)來抽取的，故稱為“時間抽取法”。每一級運算都是由個蝶形運算構成，因此每一級運算都需要次復乘和M次復加，則按時間抽取的M級運算后總用需要：復數(shù)乘法次數(shù)： 復數(shù)加法次數(shù)： 根據(jù)上面的過程，分析FFT算法的兩個特點，它們對FFT的軟硬件構成產生很大的影響。根據(jù)運算流圖分析原位運算是如何進行的。（2） 變址：分析運算流圖中的輸入輸出序列的順序，輸出按順序，輸入是“碼位倒置”的順序，見表21所示。用軟件實現(xiàn)是通用采用雷德（Rader）算法，算出的倒序以后立即將輸入數(shù)據(jù)和對換。例如單片數(shù)字信號處理器TMS320C25就有專用于FFT的二進制碼變址模式。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數(shù)字信號。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。 　　DSP微處理器（芯片）一般具有如下主要特點： 　?。?）在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法； 　?。?）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)； 　?。?）片內具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問； 　?。?）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持； 　?。?）快速的中斷處理和硬件I/O支持； 　?。?）具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器； 　　（7）可以并行執(zhí)行多個操作； 　?。?）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。DSP優(yōu)點　　對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小； 　　容易實現(xiàn)集成；VLSI 　　可以分時復用，共享處理器； 　　方便調整處理器的系數(shù)實現(xiàn)自適應濾波； 　　可實現(xiàn)模擬處理不能實現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級聯(lián)、易于存儲等； 　　可用于頻率非常低的信號。 　　但是其優(yōu)點遠遠超過缺點。但對于算法設計人員來講，利用匯編語言或C 語言進行DSP 功能開發(fā)，具有周期長、效率低的缺點，不利于算法驗證和產品的快速開發(fā)。 　　MATLAB 具有強大的分析、計算和可視化功能，利用MATLAB 提供的數(shù)十個專業(yè)工具箱，可以方便、靈活地實現(xiàn)對自動控制、信號處理、通信系統(tǒng)等的算法分析和仿真，是算法設計人員和工程技術人員必不可少的軟件工具。這樣的運算可以用通用機來完成，但受到其成本和結構的限制不可能有很高的實時處理能力。數(shù)據(jù)尋址范圍大，結構復雜但很有規(guī)律。這就不同于一般的通用機，在通用機中對數(shù)據(jù)庫的操作，具有很大的隨機性，這種隨機尋址方式不是信號處理器的強項。而專用芯片在結構上考慮的更加專業(yè)化，更為合理，因而有更高的運算速度。用于做FFT，Austek公司的A41102，PLESSYGEC公司的PDSP16150等。DSP技術的應用　　信號處理：數(shù)字濾波、自適應濾波、FFT、Hilbert變換、相關運算、頻譜分析、卷積、模式匹配、窗函數(shù)、波形產生等。 　　圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識別、動畫、機器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強等。 　　儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。 　　醫(yī)療：助聽、超聲設備、診斷工具、病人監(jiān)護、心電圖等。 　　生物醫(yī)學信號處理舉例：3 程序語言及CCS開發(fā)環(huán)境 程序編寫DSP軟件設計多用于算法比較復雜、乘加運算量比較大的場合,如通信、雷達、音視頻處理等。隨著DSP的應用范圍不斷延伸，單純的匯編語言程序的難讀性、難移植性、難修改性等缺點日益突出。用C語言進行DSP軟件設計，其效率一般低于匯編語言編制，這是因為匯編語言是低級語言，形成目標代碼的速度比C語言快，因此，用C語言進行軟件設計時，優(yōu)化設計顯得尤為重要。由于DSP程序需要首先使用高級語言來模擬算法性能，對于本次設計題目基于DSP的快速傅里葉變換算法，采用C語言編程。CCS提供了基本的代碼生成工具，它具有一系列的調試、分析能力。針對所選擇DSP芯片TMS320C5416芯片選擇CCS的型號，本次設計采用CCStudio 。進入配置設定軟件Setup CCStudio 。（2）從available factory board中選擇與系統(tǒng)匹配的標準設置。這樣選擇的配置就出現(xiàn)在系統(tǒng)配置方框中My System圖標下面。（4）單擊Save amp。（5