數字信號處理實驗系統


一、主要特點:

所有接口外設與CPLD連接管理,可以開設DSP的所有實驗實訓,核心板可兼容2812、5416、5509等。整個系統接口豐富,提供足夠的訓練例程,產品設計應有應用型實驗實訓項目,如基于PWM控制的直流電機控制實驗,以太網接口應用實驗,步進電機控制應用實驗、音頻處理應用實驗等。

二、實驗箱硬件要求:

1、系統要能完成DSP相關教學實驗設計,核心板既可以配合實驗箱使用,也可以做為開發板獨立使用;系統主板采用模塊化設計,結構緊密,布局合理,包括DSP、CPLD等多種技術,并且芯片和核心片可以撥插,留有I/O口和下載口方便二次開發,不僅用于教學還可以用于畢業設計和電子設計大賽等項目。

2、要求實驗箱標配為C50005416核心板。

3、系統設計與現實接近的實用性,趣味性實驗,比如說USB下載,MP3解碼播放器,實時FFT算法等。每個模塊應留有對應的測試點,并有明確的標識,方便學生測量信號。

4、系統設計有交通燈模塊,8位數碼管模塊, 128*64液晶顯示模塊,4*4鍵盤模塊等常規模塊。

5、系統設計有產生方波、三角波、正弦波的函數信號發生器,并且其幅度、頻率可以手動調節,方便學生進行典型算法時可以進行實時數據的算法數值比較。

6、為開設實驗方便,要求具有豐富的示波器測試點及音頻信號源模塊和語音供方模塊,便于管理,設備不用外配麥克和耳機,要求實驗箱內置。

7、系統應采用模塊化設計,各模塊有獨立的信號測試點,學生可清楚直觀的分析各模塊的工作原理,并且其數據、控制總線均應引出,以方便學生作畢業及課程設計之用。

8、系統應設計有A/D、D/A轉換模塊, 精度為16位,最高抽樣率為22k,可以進行FIR濾波器實時處理實驗和實際信號的FFT實時實驗。

9、系統還應設計有高精度音頻A/D、D/A模塊,最好采用芯片為16位雙聲道,自帶濾波器,數字可編程的專用音頻AD/DA芯片,抽樣率為090k,精度最高可達32位,可做專業音頻(如MP3)的AD/DA實驗等。把DSP芯片與A/D、D/A結合起來可以進行各種語音處理實驗(包括MP3實驗)

10、系統應設計有USB模塊,采用支持OTGUSB芯片,利用USB模塊可做USB協議的編程實驗(如主從實驗、OTG實驗),還可以利用USB模塊與PC機進行數據交換實驗(如MP3下載,并可以解碼播放音樂)。

11、系統應設計有TCP/IP接口模塊,能完成以太網通信實驗,可以實現WEB SERVER功能。

12、HPI-PC通信接口模塊:可以實現DSPPC機之間傳輸數據,完成HPI bootloader,虛擬示波器,虛擬頻譜儀的實驗;

13、總線擴展接口模塊:用戶可以通過總線擴展接口連接自己開發的專用目標板,以達到擴展實驗和開發使用;

二、核心板技術參數

1、核心板

15416核心板:(標配)

開發板可獨立做為開發板使用,集成外存儲單元,單+5V供電即可,標準JTAG下載口、時鐘電路、復位電路,設計有復位電路。并可按用戶要求可以擴展,該模塊采用DSP的最小系統設計,總線全部向用戶開放。

電源:     輸入    5V直流

           輸出    +5V、+3.3V、+2.5V

核心芯片: TMS320C5416

SRAM   64K×16bits

FLASH  512K×16bits

2、主板

1)、電源: 輸入    220V交流;  輸出    ±5V   ±12V

2)、CPLDXilinx公司9572

3)、兩路低頻信號源:

信號種類:正弦波、三角波、方波

頻率范圍:0Hz1.7KHz

幅度范圍:0-6V

4)、高精度音頻A/D、D/A

聲道:16位雙聲道

抽樣率:090k

精度:32

5)、普通語音A/D、D/A轉換:

聲道:單聲道

抽樣率:022K

精度:16

6)、主板提供的接口:

一個串行接口

一個并行接口:完成虛擬儀器實驗

一個Ethernet10M/100M高速接口

三個USB接口(支持USB2.0

六個音頻接口(立體聲雙通道輸入/輸出)

多個擴展接口

7)、主板提供的其它模塊:

14X4鍵盤陣列模塊

8個七段碼管顯示模塊

6LED燈顯示模塊

一個128*64液晶顯示模塊

高精度音頻A/D、D/A模塊

普通語音A/D、D/A轉換模塊

雙聲道音頻功放模塊

8)電機模塊

1PWM可控直流電機(帶驅動電路、霍爾傳感器測速)

1個步進電機控制模塊(帶驅動電路)

三、主要實驗項目要包含:

DSP基礎硬件實驗類:

1、循環操作實驗

2、雙操作數乘法實驗

3、并行運算實驗

4、小數運算實驗

5、長字運算實驗

6、浮點運算實驗

數字信號處理算法實驗類:

7、相關(Correlation)算法實驗

8、卷積(Convolve)算法實驗

9、快速傅立葉變換(FFT)算法實驗

10、有限沖擊響應濾波器(FIR)算法實驗

11、無限沖擊響應濾波器(IIR)算法實驗

12、自適應濾波器實驗

13、離散余弦變換(DCT)算法實驗

接口及控制實驗類:

14、LED顯示模塊:數碼管控制實驗

15、液晶顯示模塊:液晶圖形文字顯示及圖像處理初步應用實驗

16、鍵盤輸入模塊:鍵盤輸入實驗

17、UART接口模塊:UART接口控制實驗

18、以太網接口模塊:TCP/IP協議實驗

19、AD/DA模塊:普通語音A/DD/A轉換實驗

20、音頻AD/DA模塊:高精度語音A/DD/A轉換實驗

21、音頻AD/DA模塊:數字錄音機實驗

22、音頻AD/DA模塊:FIR濾波器實時處理實驗

23、音頻AD/DA模塊:MP3解碼實驗

24、信號發生模塊:函數信號的FFT實驗

25、USB模塊:Host實驗(主模式)

26、USB模塊:Device(從模式)

27、USB模塊:OTG實驗(兩個實驗箱互連)

28、步進電機控制實驗

29、直流電機控制實驗

圖像處理算法實驗類:

1、  圖像旋轉;2、圖像灰度變換;3、圖像閥值變換;4、圖像均衡;5、中值濾波;6、圖像銳化;7、圖像平滑;8、圖像邊緣檢測