实验一 DSP Builder设计应用概要_软件工程概要设计实验
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湖南文理学院电气与信息工程学院 《嵌入式系统及应用》 实 验 指 导 书
指导教师:伍宗富
实验一 DSP Builder设计应用 实验学时:4学时 实验类型:综合 实验要求:必做
一、实验目的1.掌握DSP Builder设计应用的方法。2.掌握FIR滤波器的设计步骤。
3.掌握MATLAB、DSP Builder、Quartus II的综合应用。
二、实验原理
1.4阶FIR滤波器子系统设计
] 为了便于调用子系统模块的更高级系统进行SignalCompile分析,必须对生成的子系统模块的“Mask type”进行设置。
使用“Mask Subsystem…”中的“Documentation”设置“Mask type”为“SubSystem AlteraBlockSet”就可以利用SignalCompiler正确地生成VHDL代码
2.直接I型16阶FIR数字滤波器设计 SignalCompiler 16个常数端口设置滤波器的系数,可根据具体要求进行计算而确定。3.使用MATLAB的滤波器设计工具,获得滤波器系数。(1打开Matlab的FDATool “start”->“ToolBoxes”->“Filter Design”-> FDATool
(2选择Design Filter 设计滤波器(阶级选N-1=16-1=15(3滤波器分析(查看其幅频特性曲线(4导出滤波器系数(File-> Export…
注:在Matlab主窗口的命令窗口中键入变量名并乘量级数转换fir16_data*(2^8会显示数据,如FIR滤波器模型使用还需转为整数round(fir16_data*(2^8。将显示数据记录并输入上面 16个常数端口完成设置滤波器的系数
4.Quartus工程实现
5.扫频模块设计(产生实验用输入信号
Adder Subtractor2 D ecrem ent3 注:仿真时将位值改小点,仿真后再改回来
Adder Subtractor2 Decrement3 6.FIR滤波器仿真(滤波器系数改变,则滤波器性能发生变化。
三、实验内容
设计一个16阶的低通FIR滤波器,对模拟信号的采样频率Fs为48KHz,要求信号的截止频率为Fc=10.8KHz,输入序列为宽为9位(最高位为符号位。
四、实验步骤
1.使用DSP Builder完成4阶FIR滤波器子系统模型设计。2.使用DSP Builder完成直接I型16阶FIR数字滤波器模型设计。3.使用MATLAB的滤波器设计工具,获得滤波器系数。
4.在DSP Builder中修改直接I型16阶FIR数字滤波器模型滤波系数,并将其转换为Quartus工程文件。
5.使用Quartus完成FIR滤波器工程设计调试。
五、实验组织运行要求
本实验利用DSP Builder、MATLAB、Quartus设计一个FIR滤波器,实验程序并不是很复杂,为了提高学生独立设计的能力,应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学,然后在指导老师的监督下,由学生自己动手,按实验要求完成任务,最后由指导老师检查实验结果后方可离开。
(1画出系统的原理框图,说明系统中各主要组成部分的功能。(2熟悉各个VHDL源程序。(5记录系统仿真、硬件验证结果。
(6记录实验过程中出现的问题及解决办法。
六、实验条件 1.计算机一台;2.DSP Builder、MATLAB、Quartus开发工具软件;3.SOPC开发板。
七、实验注意事项
1.做实验项目要建立工程文件夹,且为英文路径和名称。2.学生必须严格按实验操作规程进行实验,要用U盘保存数据。3.使用实验开发板进行硬件验证时,必须爱护实验开发装置。
八、思考题
1.如何设计其它类型的滤波器,如16阶带通、高通、带阻的FIR滤波器? 2.如何在MATLAB中使用DSP Builder完成FIR滤波器仿真?
九、实验报告要求
实验结束后,学生应根据做实验情况,认真完成实验报告的书写。实验报告应包括实验目的、实验内容、仪器设备、实验原理或电路、源程序清单、实验步骤、实验结果及分析和实验过程中出现的问题及解决方法等。
附录： 实验报告范例（报告用实验纸手写，图手画）实验 X（实验课题）1．实验目的 1）掌握 DSP Builder 设计应用的方法。2）掌握 FIR 滤波器的设计步骤。3）掌握 MATLAB、DSP Builder、Quartus II 的综合应用。2．实验内容（……）3．实验条件 1）计算机一台； 2）DSP Builder、MATLAB、Quartus 开发工具软件； 3）SOPC 开发板。4．实验设计 1）设计原理（设计思路、框图、工作原理……）2）设计实现（各模块逻辑功能描述及编译后模型图等）3）器件选择及管脚锁定说明 5．实验结果及总结 1）系统仿真情况 2）硬件验证情况 3）实验过程中出现的问题及解决办法 6
