Лабораторная работа №3

Ознакомление и приобретение навыков работы 
со средой разработки Visual DSP++

    Цель работы: Изучение интерфейса, процедур создания проекта (на основе готовой программы), его компиляции и запуска в среде разработки Visual DSP++. Ознакомление с особенностями реализации цифровых фильтров с использованием целочисленной арифметики.

Лабораторное задание

     1. В среде MATLAB с помощью оболочки fdatool спроектируйте ФНЧ Баттерворта 4-го порядка с заданными преподавателем частотами дискретизации и среза. Приведите фильтр к односекционному виду (Edit>Convert to Single Section). Экспортируйте фильтр в среду MATLAB (File>Export).
     2. Полученные коэффициенты вставьте в программу lr3.m (текст программы в приложении), и промоделируйте работу фильтра.
     3. Создайте проект в среде Visual DSP++ (Project>New, задаете название проекта – iirdirect, выбираете процессор ADSP-2191, поддержку Visual DSP++ kernel подключать не надо).
     4. Откройте дополнительное окно просмотра состояния конвейера (View>Debug windows>Pipeline viewer) и расположите его внизу экрана (во всю ширину экрана).
     5. Откройте дополнительное окно оценки производительности (Tools>Linear Profiling>New Profile).
     6. Добавьте в проект файл с исходным текстом программы, реализующей цифровой фильтр в прямой форме (текст программы в приложении) (в окне проекта слева Source Files>Add File(s) to Folder).
     7. Вставьте в текст программы коэффициенты, рассчитанные на этапе выполнения пункта 1 задания. Обратите внимание, что у всех коэффициентов знаменателя, кроме 0го. нужно поменять знак.
     8. Откомпилируйте и запустите программу (клавиши F7 и F5). Сравните полученные числа с результатом выполнения пункта 2 задания. Запишите количество тактов, затраченных на выполнение программы (окно Linear Profiling Results). 
     9. Замените в программе отмеченные в комментариях строки на варианты с целыми числами и повторите пункт 8. Во сколько раз быстрее стала работать программа? Какова максимальная погрешность результата?
    10. Повторите пункты 3, 6-9 для программы, реализующей цифровой фильтр в канонической форме. Сравните погрешность результатов для целочисленных вариантов фильтров в прямой и канонической форме.


Содержание отчета.
    1. Передаточная функция ФНЧ (п.1)
    2. Результат работы фильтра по п.2, результаты работы фильтров в целочисленных вариантах для прямой и канонической формы. Максимальные погрешности для соответствующих вариантов.
    3. Оценки быстродействия фильтров при исполнении на симуляторе процессора ADSP-2191.
    4. Приведите характерный пример неэффективной работы конвейера из-за команды перехода.

















Приложение
Программа для среды MATLAB
для расчета реакции цифрового фильтра

Lr3.m
x=[2,1,2,-1,2,1,2,-1]*100
Num=[ ];% числитель
Den=[ ];% знаменатель
Num=round(Num*64)
Den=round(Den*64)
figure(1),stem(abs(fft(x)))
y=filter(Num,Den,x)
figure(2),stem(abs(fft(y)))



Программа на языке C, реализующая цифровой фильтр
 в прямой форме

#include "stdio.h"
#define N 5
#define M 5
#define K 8+M-1

void main(void)
{
int b[N]={ };//числитель
int a[M]={ };//знаменатель (у всех коэффициентов кроме 0го нужно поменять знак )

int x[K]={0,0,0,0,200,100,200,-100,200,100,200,-100};
float y[K]={0,0,0,0};//для варианта с числами с плавающей точкой
//int y[K]={0,0,0,0};//для целочисленного варианта
int k,n,m;
for(k=M-1;k<K;k++)
 {
  y[k]=0;
  for(n=0;n<N;n++) y[k]+=b[n]*x[k-n];
  for(m=1;m<M;m++) y[k]+=a[m]*y[k-m];
  y[k]/=a[0];
  printf("%f; ",y[k]);//для варианта с числами с плавающей точкой
//  printf("%d; ",y[k]);//для целочисленного варианта
 }
}
Программа на языке C, реализующая цифровой фильтр
 в канонической форме

#include "stdio.h"
#define N 5
#define M 5
#define K 8+M-1

void main(void)
{
int b[N]={ };//числитель
int a[M]={ };//знаменатель (у всех коэффициентов кроме 0го нужно поменять знак )

int k,n,m;
int x[K]={0,0,0,0,200,100,200,-100,200,100,200,-100};

float v[K]={0,0,0,0};//для варианта с числами с плавающей точкой
//int v[K]={0,0,0,0};//для целочисленного варианта

float y;//для варианта с числами с плавающей точкой
//int y;//для целочисленного варианта

for(k=M-1;k<K;k++)
 {
  y=0;
  for(m=1;m<M;m++) v[k]+=a[m]*v[k-m];
  v[k]+=x[k];v[k]/=a[0];
  for(n=0;n<N;n++) y+=b[n]*v[k-n];

//  printf("%d; ",y);//для целочисленного варианта
printf("%f; ",y);//для варианта с числами с плавающей точкой
 }
}

1