Báo cáo thí nghiệm môn xử lý số tín hiệu

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN: XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: HUỲNH XUÂN CẢNH TỔ 8 HỌ VÀ TÊN: 1. Phạm Trần Minh Quân MSSV: 1712828 2. Võ Thanh Thông MSSV: 1713358 1 TP.HCM , THÁNG 04 NĂM 2019 2 LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TỬ HÓA TRÊN KIT C6713 DSK Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị lý thuyết Báo cáo và kết quả TN Kiểm tra Kết quả 1. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Lấy mẫu tín hiệu Trước hết, hãy thực hiện theo từng bước ví dụ đơn giản sau. Ví dụ : Cho tín hiệu hình sin có tần số 3KHz đi qua bộADC của AIC32. Tín hiệu sau đó được cho đi ngược lại bộ DAC của AIC32. Quan sát tín hiệu được hiển thị trên máy tính. Trong ví dụ này tín hiệu từ máy phát sóng x(t) sau khi đi qua bộ AIC32 trong Kit C6713DSK sẽ là tín hiệu được lấy mẫu x(nT). x(nT) sẽ đi qua hệ thống là vi xử lí DSP6713. Trong ví dụ này, tín hiệu ngõ ra của hệ thống sẽ giống tín hiệu ngõ vào y(n) = x(nT). Sau đó y(n) sẽ được đưa ngược lại bộ DAC của AIC32 và khôi phục lại thành tín hiệu y(t). Tín hiệu y(t) sẽ được đưa vào và hiển thị trên máy tính. Chương trình hệ thống cho DSP6713 để lấy tín hiệu ngõ ra là tín hiệu ngõ vào

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MƠN: XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: HUỲNH XUÂN CẢNH TỔ HỌ VÀ TÊN: Phạm Trần Minh Quân Võ Thanh Thông MSSV: 1712828 MSSV: 1713358 TP.HCM , THÁNG 04 NĂM 2019 LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TỬ HÓA TRÊN KIT C6713 DSK Điểm đánh giá Chuẩn bị Báo cáo lý thuyết kết TN CBGD nhận xét ký tên Kiểm tra Kết TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Lấy mẫu tín hiệu Trước hết, thực theo bước ví dụ đơn giản sau Ví dụ : Cho tín hiệu hình sin có tần số 3KHz qua bộADC AIC32 Tín hiệu sau cho ngược lại DAC AIC32 Quan sát tín hiệu hiển thị máy tính Trong ví dụ tín hiệu từ máy phát sóng x(t) sau qua AIC32 Kit C6713DSK tín hiệu lấy mẫu x(nT) x(nT) qua hệ thống vi xử lí DSP6713 Trong ví dụ này, tín hiệu ngõ hệ thống giống tín hiệu ngõ vào y(n) = x(nT) Sau y(n) đưa ngược lại DAC AIC32 khơi phục lại thành tín hiệu y(t) Tín hiệu y(t) đưa vào hiển thị máy tính Chương trình hệ thống cho DSP6713 để lấy tín hiệu ngõ tín hiệu ngõ vào A Hệ thống thực kit chương trình sau (viết ngơn ngữ C) B Mở project lọc FIR: Trong chương trình Chọn project FIR theo đường Files\CCStudio_v3.1\myprojects\FIR\FIR.pjt Mở chương trình FIR.c dẫn: C:\Program Viết lại chương trình lọc FIR theo chương trình sau //Fir.c FIR filter Include coefficient file with length N #include "coefficients.h"//coefficient file #include "dsk6713_aic23.h"//codec-dsk support file Uint32 fs=DSK6713_AIC23_FREQ_8KHZ; int yn =0; int pulse; interrupt void c_int11() Bách //set sampling rate filter's //initialize output //IS { C Biên dịch chạy chương trình: R yn = input_sample(); Chọn Project  Rebuild All nhấn nút có hình mũi tên xuống toolbar CCS dịch tất tập tin C output_sample(yn >> 15);Các //scale output Assembly tập tin đối filter tượngsample tạo liên kết với tập tin thư viện Cuối cùng, CCS tạo tập tin thực thi return; FIR.out nạp lên kit để chạy (Nếu chương trình biên } dịch bị lỗi kiểm tra lại sửa lỗi, sau biên dịch lại) void main() Chọn Debug  Connect bấm tỗ hợp phím Alt+C để kết nối với kit Chọn File  Load Program, mở thư mục Debug thư { mục FIR, chọn tập tin FIR.out để nạp lên kit Sau đó,  Run để chạy chương trình kit comm_intr();chọn Debug //init DSK, codec, McBSP Khi cần thay đổi hay chỉnh sửa chương trình cho ví dụ while(1); loop  Halt để ngắt kết nối với kit, thực khác, //infinite ta chọn Debug } lại bước ban đầu Đánh giá kết thực Mở nguồn máy phát sóng Tạo tín hiệu hình sine 3KHz từ máy phát sóng quan sát dạng sóng ngõ Vẽ lại dạng sóng phổ tín hiệu ngõ Nhận xét ngắn gọn Nhận xét: Tín hiệu lấy mẫu tần số 8KHz suy khoảng Nyquist [-4; 4] mà tín hiệu tạo tín hiệu có tần số 3KHz nên tín hiệu thu tín hiệu sin 3KHz tín hiệu ngõ có dạng hình Đồng thời phổ thu tần số 3KHz Sau thực ví dụ trên, sinh viên tiếp tục thực việc thay đổi tần số lấy mẫu để thấy rõ tượng aliasing không thỏa mãn điều kiện lấy mẫu tín hiệu Kho a AIC23 cố định tần số lấy mẫu ta thay đổi chương trình vi xử lý DSP6713 AIC có tần số lấy mẫu 8KHz, nên giây có 8000 mẫu đưa tới vi xử lý DSP6713 Chúng ta giảm tốc độ lấy mẫu xuống cịn 4KHz cách thay vi xử lý lấy toàn mẫu, ta lấy mẫu bỏ mẫu Như giây, nhận 4000 mẫu, hay nói cách khác, tốc độ lấy mẫu thay đổi xuống 4KHz Để thực điều này, ta nhân tín hiệu ngõ vào với chuỗi tuần hoàn [1, 0, 1, 0, 1, 0,…] Việc thực chương trình dịng lênh sau: yn = pulse * input_sample(); pulse = (pulse==0); Sinh viên thực Cho tín hiệu hình sin có tần số 3KHz qua hệ thống Tín hiệu lấy mẫu với tần số 4KHz Tín hiệu sau qua lọc thơng thấp tần số 4KHz Tín hiệu ngõ có tần số bao nhiêu? Nhận xét: Vì tín hiệu lấy mẫu tần số 4KHz suy khoảng Nyquist (-2;2) nên đưa tín hiệu sin 3KHz khơng thuộc khoảng Nyqyist tin hiệu thu khơng giống tín hiệu ban đầu Tín hiệu thu tín hiệu sin 1Khz cộng với tín hiệu sin 3Khz Vậy tín hiệu ngõ có tần số 1Khz tần số 3KHz So sánh với lấy mẫu tần số 8Khz: lấy mâu 8Khz tín hiệu thu giống với tín hiệu ban đầu đưa vào Khi lấy mẫu 4Khz tín hiệu thu khơng giống ban đầu Cho tín hiệu xung vng có tần số 0.5KHz qua hệ thống Tín hiệu lấy mẫu với tần số 8KHz Tín hiệu sau phục hồi lý tưởng Quan sát vẽ lại dạng dóng phổ tín hiệu ngõ Nhận xét giải thích ngắn gọn Nhận xét: Tín hiệu lấy mẫu tần số 8Khz suy khoảng Nyquist (-4;4), tín hiệu vào sóng vuống 0.5Khz nên tín hiệu đầu thu giống với tín hiệu đầu vào ( sống vng 0.5Khz) phổ thu tần số 0.5Khz Thay đổi tần số lấy mẫu 4KHz Quan sát vẽ dạng sóng phổ tín hiệu ngõ So sánh 02 trường hợp lấy mẫu với tần số 4KHz 8KHz xung vuông tần số 0.5KHz Nhận xét giải thích ngắn gọn So sánh lấy mẫu tần số 8Khz, lẫy mẫu tần số 4Khz dạng sống đầu giống nhau, lấy mẫu 4Khz phổ thu có tần số 0.5Khz 3.5Khz tà lấy mâu 4Khz xảy tương alisas Lượng tử hóa tín hiệu Mỗi mẫu tín hiệu AIC32 mã hóa đưa tới vi xử lý có dạng chuỗi bit: [b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, 0, …0] (24 số khơng) Trong bit b1 MSB b8 LSB Chúng ta thay đổi số mức lượng tử xuống thấp cách dịch phải dịch trái chuỗi bit Ví dụ ta thay đổi từ 256 mức lượng tử (tương ứng 8bit) xuống thành 128 mức (tương ứng 7bit) cách bỏ bit cuối b8 Điều thực cách dịch phải dịch trái 25bit sau: [b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, 0, …0] => [0, 0,…0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7,] => [b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, 0, 0, …0] Việc thực chương trình dịng lênh sau: yn = (input_sample() >> 25) >1 ” : dịch bit sang phải bỏ bit LSB mẫu vào 15 bit  “ i_PAM =60 ” : mẫu liệu 15 bit chia làm kí hiệu( symbol), kí hiệu bit Đồng thời, kí hiệu xuất 12 lần nên số đếm i_PAM=5*12=60  “ masked_value = sample_data & 0x0007 ” : mẫu liệu vào 15 bit AND với mặt nạ 0x0007 để lấy bit LSB mẫu, bit ánh xạ ứng với mức điện áp khai báo phần “ int data_8PAM[8]=… ” Kết thu được:  Điều chế PAM mức: 34  Điều chế PAM mức: * Dễ thấy PAM mức có dạng sóng vng với mức điện áp khác Mỗi mức điện áp xuất 12 lần để đạt sóng vng tốt ngõ (như hình ) Khác với PAM mức chia kí hiệu ( symbol), kí hiệu bit với mẫu liệu dạng số nguyên 16 bit có dấu, PAM mức phải loại bỏ bit có trọng số thấp (LSB) mẫu vào để lại 15 bit ( bội số ), với kí hiệu (symbol) Chỉnh sửa lại chương trình để thực điều chế PAM 16 mức 35 Trong chương trình chính, file “PAM4.c” sửa lai sau: *Tương tự PAM mức, khác đầu vào khơng cần dịch bit mẫu tín hiệu vào 16 bit bội số 4, ứng với kí hiệu ( symbol), kí hiệu bit 36 37 ... 23 -11 2 10 3 23 -14 3 12 3 11 -98 55 72 -17 0 25 3 81 -594 13 1 794 -12 05 350 12 29 -19 22 683 15 79 -2606 10 80 17 53 - 310 0 14 54 17 04 29525 17 04 14 45 - 310 0 17 53 10 80 -2606 15 79 683 -19 22 12 29 350 -12 05... 794 13 1 -594 3 81 25 -17 0 72 55 -98 11 12 3 -14 3 23 10 3 -11 2 23 55 -57 14  Đánh giá kết thực  Đáp ứng biên độ-tần số pha-tần số lọc: 15  Kiểm tra lọc: Tần số 10 0Hz: 16  Tần số 1KHz:  Tần số. .. ứng tần số lọc thiết kế dùng MATLAB: Gía trị hệ số đáp ứng xung lọc thực kit DSP: -1 13 16 -34 -62 41 138 -208 -92 215 18 5 -13 4 -18 0 23 -30 325 328 - 612 -978 579 18 34 -2545 -11 26 2 711 21 2503