实验2-音频DSP程序编写与调试

广州大学学生实验报告开课学院及实验室：机电学院电子楼5012018年5月11日学院机械与电气工程学院年级、专业、班电信151姓名苏伟强学号1507400051实验课程名称音频DSP技术与应用成绩实验项目名称实验二音频DSP程序编写与调试指导老师张承云一、实验目的1.掌握DSP程序的编写方法，调试方法，烧写方法。二、实验设备1.软件：VisualDSP++5.1.2和matlab2.硬件：ADSP-21489EZ-Borad开发板三、实验内容1.软件仿真a.使用VisualDSP++目录下的例程21489AD1939Block-BasedTalkthru48or96kHz，将实验文件夹exp2目录下的in.dat和sin2.dat拷贝到该工程文件夹下，并且将main.c代替为exp2中的simMain.c，在VisualDSP++打开，设置为软件仿真模式（添加新的simulation的section），编译该程序，如Fig.1所示。b.如Fig.1所示，程序编译通过，说明程序没有语法错误，但是这并不意味着程序的算法没有问题，即我们无法知道算法能不能达到预期的效果，所以我们需要进行模拟数据仿真。在程序中，数据的输入和输出都是以变量的形式表示的，所以我们需要用我们的模拟数据对这些变量进行初始化，这就需要数据流的设置了，数据流是有方向的（source-destination），可以实现数据从source到destination的传递，这也是所谓“流”的概念。点击settings\streams\add添加流，弹出addstream对话框设置流的source和destination，source和destination可以是数据文件，也可以是变量。在本实验中，我们将添加数据从文件in.dat传递到输入变量DataIn，实现输入变量的数据初始化；添加输出变量DataOut传递到文件out.dat的流实现输出变量的文件存储。如所示Fig.1编译工程Fig.2添加数据文件导入流和处理结果导出流c.在语句processData(input,output,N)添加断点，调试，在断点处停下后，在expression数据查看框查看输入数据input,使用matlab打开文件in.dat，对比数据input和in.dat中的数据，如所示，发现两个一样，证明我们之前设置的原始数据输出入流有效。（从文件in.dat传递到输入变量DataIn）Fig.3input和in.dat对比d.删除断点，执行完程序，将in.dat文件out.dat文件输入到matlab，采样频率为48kHz,绘图，如所示，现在可以知道程序的作用是将输入音频衰减一半。Fig.4matlab绘制in.dat和out.dat，采样频率48kHz2.硬件仿真a.使用usb-JTAG线连接PC与21489开发板，开发板电源线连接电源，使用手机或者其他音频输出设备通过RCA音频线（RadioCorporationofAmerican莲花插座）输入音频到开发板（底层1L,1R），使用耳机接听输出音频（中间层1L,1R）。b.使用VisualDSP++目录下的例程21489AD1939Block-BasedTalkthru48or96kHz，添加新的section硬件仿真（EZ-KITLite），取消所有断点，编译运行，用耳机听到了手机播放的音频。c.将实验材料exp2文件夹下的Multiply.c，blockProcess_audio.c拷贝到该工程文件夹中。并且在VisualDSP++项目目录中右键AddFile(s)toFolder往工程中添加前述两个文件。d.在blockProcess_audio.c文件中，找出以下代码并且去掉前面的注释符externvoidmultiply(floatinputdata,floatoutputdata);multiply(inputD,outputD);在multiply.c文件中，将以下代码的注释符去掉voidmultiply(floatinputdata,floatoutputdata){outputdata=0.5*inputdata;}编译连接程序，并且运行，发现没有声音，原因是multiply函数实际上并未将处理完后的数据赋值给outputD，只对临时变量outputD进行赋值，而临时变量outputD将在函数结束后释放内存。e.在blockProcess_audio.c文件中，找出以下代码并且去掉前面的注释符externvoidmultiply(floatinputdata,float*outputdata);multiply(inputD,&outputD);在multiply.c文件中，将以下代码的注释符去掉voidmultiply(floa*inputdata,float*outputdata){*outputdata=0.5*inputdata;}编译连接程序，并且运行，发现没有声音,原因是multiply函数将处理完后的数据赋值给outputD，这里的临时变量为指针类型，通过这个临时变量在内存中索引到变量的值并进行赋值操作，然后函数结束后释放这个指针，然而这并不影响outputD在内存中的数据已经被修改了的事实。f.在blockProcess_audio.c文件中，找出以下代码并且去掉前面的注释符externvoidmultiply(float*inputdata,float*outputdata);multiply(&inputD,&outputD);在multiply.c文件中，将以下代码的注释符去掉voidmultiply(float*inputdata,float*outputdata){*outputdata=0.5*(*inputdata);}g.编译连接程序，并且运行，发现没有声音，原因与e所述大致相同，只是其增加了指向inputdata的指针临时变量，并且通过指针访问inputdata，由于inputdata实际上并不需要修改，只用于输入的源数据，和中间处理数据，所以通过临时变量指定和通过临时指针变量指定，在函数结束后释放临时变量，也不会影响outputdata结果，因为在释放之前临时变量已经完成了参与产生outputdata的任务。3.程序烧写a.继续步骤2硬件仿真程序，在project-projectoptions中选择编译输出类型为载入文件（即loaderfile），选择硬件平台21489如Fig.5所示；在Load选项中选择启动类型（boottype）为并行端口（parallelport），如Fig.6。回到项目中，点击编译，即可在项目目录生成.ldr文件。Fig.5选择编译输出类型为ldrFig.6启动类型为并行端口b.选择tool-flashprogrammer。在driver选项卡，选择驱动文件.dxe，点击loaddriver加载驱动;在programming选项卡中选择你要烧写的.ldr文件，并且点击烧写（program），等待进度条跑完，完成烧写。c.脱机运行开发板，输入音频可以听到声音，说明程序烧写完成。四、实验分析五、实验总结与体会a.如图是该实验一个工程文件的目录，主要包含头文件，源文件，还有连接文件。头文件主要用来防止硬件声明例如AD芯片ad1939和DSP芯片21489；源文件主要用来放置头文件中函数的实现，和一些硬件初始化函数的实现，比方说端口初始化SPORT1_isr.c，1939和锁相环初始化init_PLL.c,init1939.c,还有处理函数源文件multiply.c，处理模块文件blockProcess_audio.c也有主函数Main.c，这里是程序的入口点。Fig.7工程目录b.在编写DSP程序的时候，对于初学者，可以利用现成的程序框架，比方说本实验的直通程序21489AD1939Block-BasedTalkthru48or96kHz，修改里面的multiply.c文件可以实现简单的DSP算法。需要注意的是，在进行音频处理的时候，如果将音频传入函数中进行处理并返回的话，需传入指针类型的变量，这样才能在函数中使用这个指针索引到内存并且处理其值。c.在将程序烧写到板前，往往需要对程序的可行性进行验证，这时候常常使用软件仿真的方法，通过设置数据流的途径，将模拟数据输入到程序中，并且通过数据流的形式，将处理结果输出到数据文件中，配合matlab将处理前后数据文件显示出来进行分析，确定达到算法预期结果后可以将程序烧写进开发板，进行脱机运行。d.在软件仿真section中，程序编译通过，说明程序没有语法错误，但是这并不意味着程序的算法没有问题，即我们无法知道算法能不能达到预期的效果，所以我们需要进行模拟数据仿真。e.数据流是有方向的（source-destination），可以实现数据从source到destination的传递，这也是所谓“流”的概念。点击settings\streams\add添加流，弹出addstream对话框设置流的source和destination，source和destination可以是数据文件，也可以是变量。D六、实验完成后实验器材照片Fig.8硬件连接图Fig.9实验完成后设备整理图