CCS下DSP仿真实现双边带调制与频谱分析（查表法）

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CCS下DSP仿真实现双边带调制与频谱分析（查表法）

2019-07-13 10:12发布生成海报

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1、系统描述

DSP 系统从I/O 端口将要处理的数据不断读入, 进行处理之后再从I/O 端口输出. I/O输入端口设计地址为 0x0001 和0x0002; I/O 输出端口设计在0x0003 处.为了在CCS 软仿真环境下进行实验, 需要将I/O 端口连接到相应的输入输出数据文件上. 而输入数据我们用Matlab 产生, 借此演示Matlab 和CCS 协同工作的情形. 首先实现一个基本的调幅系统. 即将输入的两路数据, 一路是载波, 另外一路是基带信号, 进行双边带调制, 然后再输出. 将 Matlab 产生的数据转换为CCS 的Probe 工具所接受的格式.
CCS 的Probe 工具所接受的格式可以是多种的.例如:
16 进制格式
这里写图片描述

十进制带符号整数格式
这里写图片描述

其中文件的第一行含义是: MagicNumber Format StartingAddress PageNum Length
MagicNumber Fixed at 1651.
Format: 是一个1 到4 的整数, 分别表示hexadecimal, integer, long, 或 float.格式. 整数范围是-32768～+32767.(-2^15 ～ 2^15-1).
StartingAddress: 表示数据块的起始地址
PageNum: 表示数据块所在的存储器. 0: 程序空间; 1: 数据空间, 2: I/O 空间.
Length: 表示数据块中样值数.
该行也可使用默认值 1651 1 0 0 0 来表示, 在数据调入时再指定存放位置.

2、电脑环境

Windows 7或Windows XP
MATLAB R2014a
CCS 2.0

3、正弦系数表的 Matlab 实现

设载波为 500Hz 的正弦波, 基带信号为50Hz 正弦波, 采样率为10000Hz. 现在要求产生 30ms 的信号. 在Matlab 中实现双边带调制的仿真, 并将载波和基带信号转换为CCS 可接受的格式. 编程如下:

Fs=10000; %采样率
fc=500; %载波频率
F=50; %基带信号频率
t=1/Fs:1/Fs:0.03;
carrier=1000*sin(2*pi*fc*t);
signal = 1000*cos(2*pi*F*t);
A=fix(carrier'); %载波样值取整
C=fix(signal'); %载波样值取整
save('a.dat','A','-ascii');
save('c.dat','C','-ascii'); %保存数据

运行以上 Matlab 程序后得到存放载波数据矩阵A 的文件a.dat 以及存放基带信号数据矩阵C 的数据文件c.dat. 形式如下:
这里写图片描述

修改这两个文件的头部, 使之成为符合CCS 文件I/O 的要求格式.:
这里写图片描述

4、利用 CCS 和DSP 编程实现双边带调制

在解决了 Matlab 与CCS 的数据接口问题之后, 就可以着手编写DSP 汇编程序来处理信号了。.asm程序如下：

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 文件名: ASMtest6.asm
;; CCS 的File | File I/O和探针工具应用实验
;; 基本信号处理-DSB调制
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
    .mmregs         ;允许寄存器的符号表示
    .def _c_int00   ;定义程序入口标号
carrier .set    1   ;载波输入端口
signal  .set    2   ;基带信号输入端口
DSBout  .set    3   ;DSB调制输出端口

        .data       ;数据段 根据cmd文件,从2000H开始
BUFFER1 .word   0x0 ;(2000H)
BUFFER2 .word   0x0 ;(2001H)
BUFFER3 .word   0x0 ;(2002H)

    .text           ;程序段开始
_c_int00:
    STM #BUFFER1, AR2;
    STM #BUFFER2, AR3;
    STM #BUFFER3, AR4;

    STM #2990,BRC           ;BRC=299 块循环300次
                            ;因为输入数据有300个样值
    RPTB LOOP-1             ;块循环开始处
    NOP                     ;在此加入探针,进行数据文件输入输出
    NOP
    PORTR   carrier,*AR2    ;读入载波数据
    PORTR   signal,*AR3     ;读入基带数据
    MPY *AR2,*AR3,A         ;处理数据,相乘
                            ;乘积结果的最大值为1000×1000
                            ;为6位16进制有符号数,其中2位进入了AH
                            ;为了保证输出, 需将结果右移8bit,再保存
    STL A, -8, *AR4         ;右移8bit并存放数据
    PORTW   *AR4,DSBout     ;输出数据
                            ;并再次读入下一个数据
LOOP:
    NOP                 ;完成任务后程序进入空操作
    B LOOP                  
    .end

asm.cmd程序如下：


MEMORY
{
 PAGE 0 :
   STACK  :  origin = 0x0080,  length = 0x0080  /* stack space */
   XFER   :  origin = 0x0100,  length = 0x0300  /* reserve 0x300 words for comm kernel */       
   XFERHDR:  origin = 0x0400,  length = 0x003a  /* reserve 0x3a words for kernel header */
   FIFO   :  origin = 0x043a,  length = 0x0046  /* reserve 0x46 words for fifo */      
   VECTORS:  origin = 0x0480,  length = 0x0080  /* interrupt vectors */
   INT_PM_DRAM :  origin = 0x0500,  length = 0x1b00  /* on-chip ram 5402 */
 PAGE 1: 
   SCRATCH     :  origin = 00060h,  length = 00020h  /* page-0 scratch-pad */    
   INT_DM_RAM  :  origin = 0x2000,  length = 0x2000  /* on-chip ram 5402 */      
}

SECTIONS
{
  .text  : > INT_PM_DRAM PAGE 0 

  .stack : > INT_DM_RAM  PAGE 1
  .bss   : > INT_DM_RAM  PAGE 1
  .data  : > INT_DM_RAM  PAGE 1
}

（1）建立工程

（2）由于这里我们使用了 I/O 空间, 所以需要配置I/O 空间, 使得0x0000 到0x0003 地址是可读写的. 如图:
这里写图片描述

然后将这 3 个I/O 空间地址与3 个文件相连接. 即
在 CCS 中编译, 单步运行程序, 观察程序无误之后, 在第27 行NOP 处加入断点和探针工具, 并打开Data Memory 窗口和I/O Memory 窗口, 以便观察.
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操作步骤如动画所示：
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（3）在 CCS 的File—>File I/O… 打开文件输入输出对话框.
这里写图片描述

单击按钮 Add File 添加输入数据文件. 添加前面用matlab 产生并对文件头部作了修改的数据文件a.dat 和c.dat, 添加之后出现了2 个数据文件的控制对话框. 如图.(Wrap Around 选项可不选, 这样CCS 将数据文件中的数据读到结尾时就不再重新从头读起)。
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然后再添加输出数据文件. 在File Output标签下, 单击Add file按钮. 出现对话框, 将输出文件格式选为 Interger 的dat 文件.在文件名栏中写入新文件名.
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此时, 第3 个数据文件输出控制对话框也出现了. 其中的显示“0”表示现在向该文件输出了0 个数据.
（4）们将数据文件和探针点连接起来. 在File Input标签下单击Add Probe Point按钮, 单击选中 Probe point 框中的第22行.再从 Connect 下拉菜单中选择连接到的数据文件名. CCS 允许探针连接到数据文件或各种寄存器, 存储器以及外部数据文件上, 从而从那里获取数据或将数据输出到那里. 选择数据文件a.dat, 然后单击Add 按钮, 这样就将a.dat 文件连接到探针上了.同理, 将c.dat 以及DSP-DSBout 文件连接到同一探针上.具体操作见（5）后的动画。
（5）下面的任务是告诉 CCS, 从探针处输入的各个数据文件的数据将输入到哪里, 以及从探针处输出的数据取自哪里.
首先将 a.dat 的数据输入到端口carrier(I/O:0x0001)上. Length 域输入1, 表示程序每次经过探针处的时候从a.dat 文件中读取1 个数据, 并送入端口carrier(I/O :0x0001).同理, 将c.dat与端口signal(I/O: 0x0002)联系起来.在 File Output 标签下再将数据输出文件DSP-DSBout 与输出端口DSBout(I/O: 0x0003)联系起来.具体操作如下面动画。
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