快速傅立葉變換FFT實(shí)驗(yàn)

1、快速傅立葉變換（FFT）算法實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 加深對(duì) DFT 算法原理和基本性質(zhì)的理解；2 熟悉 FFT 算法原理和 FFT 子程序的應(yīng)用；3 學(xué)習(xí)用 FFT 對(duì)連續(xù)信號(hào)和時(shí)域信號(hào)進(jìn)行譜分析的方法， 了解可能出現(xiàn)的分析誤差及 其原因，以便在實(shí)際中正確應(yīng)用 FFT 。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)，CCS 3.1版軟件，E300實(shí)驗(yàn)箱，DSP仿真器，導(dǎo)線三 基本原理1 離散傅立葉變換 DFT 的定義：將時(shí)域的采樣變換成頻域的周期性離散函數(shù)，頻域 的采樣也可以變換成時(shí)域的周期性離散函數(shù)，這樣的變換稱為離散傅立葉變換，簡(jiǎn) 稱 DFT 。2. FFT是DFT的一種快速算法， 將DFT的N2步運(yùn)算減少為（N/2

2、） log?”步，極大的 提高了運(yùn)算的速度。3. 旋轉(zhuǎn)因子的變化規(guī)律。4. 蝶形運(yùn)算規(guī)律。5. 基 2FFT 算法。四. 實(shí)驗(yàn)步驟1. E300底板的開關(guān)SW4的第1位置ON，其余置OFF。其余開關(guān)不用具體設(shè)置。2. E300板子上的SW7開關(guān)的第1位置OFF，其余位置ON3. 閱讀本實(shí)驗(yàn)所提供的樣例子程序；4. 運(yùn)行 CCS 軟件，對(duì)樣例程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；記錄必要的參數(shù)。5. 填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。6. 提供樣例程序?qū)嶒?yàn)操作說明A .實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備用導(dǎo)線連接“ Signal expansion Unit ”中 2 號(hào)孔接口“ SIN ”和“ A/D 單元”的 2 號(hào)孔接 口“ AD_IN0 ”。（

3、實(shí)驗(yàn)采用的是外部的 AD 模塊）B.實(shí)驗(yàn)1. 正確完成計(jì)算機(jī)、 DSP 仿真器和實(shí)驗(yàn)箱的連接后，系統(tǒng)上電。2. 啟動(dòng) CCS3.1, Project/Open 打開 “ algorithm01_fft 子目錄下 “ fft.pjt 工程文件；雙擊“fft.pjt ” 及Source”可查看各源程序；加載 Debugfft.out ” ；3.單擊DebugGo main ”進(jìn)入到主程序，在主程序flag=O ；處設(shè)置斷點(diǎn);* /C5416 bSI via FDSSin PP E*ulat o/DSP_C5Jii - C54F - Cade Ca&posec Sludia - F:. J旦其4.

4、單擊“ Debug Run ”運(yùn)行程序，或按 F5運(yùn)行程序；程序?qū)⑦\(yùn)行至斷點(diǎn)處停止;5. 用View / Graph / Time/Frequency 打開一個(gè)圖形觀察窗口；設(shè)置該觀察圖形窗口變量及參數(shù)；采用雙蹤觀察在啟始地址分別為px和pz，長(zhǎng)度為128,數(shù)值類型為16位整型，px：存放經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的輸入信號(hào)；pz :對(duì)該信號(hào)進(jìn)行FFT變換的結(jié)果。6. 單擊“ Debug Animate 運(yùn)行程序，或按F10運(yùn)行；觀察窗口并觀察輸入信號(hào)波形及其FFT變換結(jié)果；注意：下圖觀察窗口中px波形在上面，pz波形在下面。7. 單擊“ Debug Halt暫停程序運(yùn)行，關(guān)閉窗口，本實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

5、在CCS3.1環(huán)境，同步觀察輸入信號(hào)波形及其FFT變換結(jié)果；語(yǔ)音信號(hào)的FFT分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深對(duì)DFT算法原理和基本性質(zhì)的理解；2. 熟悉 FFT 算法原理和 FFT 子程序的應(yīng)用；3. 學(xué)習(xí)用 FFT 對(duì)連續(xù)信號(hào)和時(shí)域信號(hào)進(jìn)行譜分析的方法， 了解可能出現(xiàn)的分析誤差及 其原因，以便在實(shí)際中正確應(yīng)用 FFT 。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)，CCS3.1版本軟件，DSP仿真器，E300實(shí)驗(yàn)箱，54xpCPU板，音頻線，耳機(jī)三、實(shí)驗(yàn)步驟1 、復(fù)習(xí) DFT 的定義、性質(zhì)和用 DFT 作譜分析的有關(guān)內(nèi)容；2、復(fù)習(xí) FFT 算法原理與編程思想，并對(duì)照 DIT-FFT 運(yùn)算流程圖和程序框圖，了解本實(shí) 驗(yàn)提供的

6、FFT 子程序；3、閱讀本實(shí)驗(yàn)所提供的樣例子程序；4、運(yùn)行 CCS 軟件，對(duì)樣例程序進(jìn)行跟蹤，分析結(jié)果；記錄必要的參數(shù)。5、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。1 提供樣例程序?qū)嶒?yàn)操作說明四、實(shí)驗(yàn)操作步驟 :1. E300板上的開關(guān)SW4的第1位置ON其余OFF.開關(guān)SW6全部撥到ON其余開關(guān)全部 置 OFF。2. 利用自備的音頻信號(hào)源，或把計(jì)算機(jī)當(dāng)成音頻，從E300板子上的音頻接口“ MIC IN ”輸入音頻信號(hào),同時(shí)將耳機(jī)插到“ EARPHONE_OU孔內(nèi).3. 運(yùn)行 Code Composer Studio (CCS3.1)， 進(jìn)入后點(diǎn)擊“ DebugConnect ”；4. 用“ ProjectOpen ”

7、 打開系統(tǒng)項(xiàng)目文件19_audiofft fft.pjt ，編譯并裝載“audio_fft.out”，并播放音源信號(hào)，輸入到 “ MIC IN ”中.5. 單擊“ DebugGo main ”進(jìn)入到主程序中，并在k+處設(shè)置斷點(diǎn)；單擊“ DebugRun運(yùn)行程序，程序?qū)⑦\(yùn)行至斷點(diǎn)處停止；6. 用View / Graph / Time/Frequency打開一個(gè)圖形觀察窗口；設(shè)置該觀察圖形窗口變量及參數(shù)；采用雙蹤觀察在啟始地址分別為 px和pz,長(zhǎng)度為128的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為16位有符號(hào)整型變量，這兩段存儲(chǔ)單元中分別存放的是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的語(yǔ)音信號(hào)和對(duì)該信號(hào)進(jìn)行 FFT變換的結(jié)果；（由

8、于音源不同，故波形也不同，下面僅供參考）7. 單擊“ Debug Animate ”運(yùn)行程序，或按 F10運(yùn)行；調(diào)整觀察窗口并觀察輸入信號(hào)波形 及其FFT變換結(jié)果；8. 單擊“ Debug Halt ”暫停程序運(yùn)行，關(guān)閉窗口，本實(shí)驗(yàn)結(jié)束。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理及目的；2. 結(jié)合實(shí)驗(yàn)中所給定典型序列幅頻特性曲線，與理論結(jié)果比較，并分析說明誤差產(chǎn)生的原因以及用FFT作譜分析時(shí)有關(guān)參數(shù)的選擇方法。3總結(jié)實(shí)驗(yàn)所得主要結(jié)論。六、程序參數(shù)說明void kfft(pr,pi,n,k,fr,fi,l,il):基2快速傅立葉變換子程序，n為變換點(diǎn)數(shù)，應(yīng)滿足 2的整數(shù)次幕，k為幕次(正整數(shù))；數(shù)組x :輸入信號(hào)數(shù)組，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)