ZPS_4_4

/*
 * Projekt z Zastosowania Procesorów Sygnałowych 2020
 * Projekt dla DSP TMS320C5535
 */


// Dołączenie wszelkich potrzebnych plików nagłówkowych
#include "usbstk5515.h"
#include "usbstk5515_led.h"
#include "aic3204.h"
#include "PLL.h"
#include "bargraph.h"
#include "oled.h"
#include "pushbuttons.h"
#include "Dsplib.h"
#include "testsignal.h"
#include "stdio.h"


// Wzmocnienie wejścia w dB: 0 dla wejścia liniowego, 30 dla mikrofonowego
#define WZMOCNIENIE_WEJSCIA_dB 30

// Wybór sygnału do przetwarzania
// 0: próbki z wejścia mikrofonowego
// 1: biały szum
// 2: sygnał piłokształtny
// 3: sinus (stała częstotliwość)
// 4: sygnał z testsignal.h
#define SIGNAL 0

/*MÓJ SHIT*/
int k, i;
int maks = 0, j = 0;
#define NUM_SAMPLES 5000                                                                //ilosc probek
#define N 57
#define M 512
int wynik[NUM_SAMPLES];
int klarnet[NUM_SAMPLES];
int wybrana[NUM_SAMPLES];

short bufor[N + 2];
short obliczona = 0;
long y = 0;

const short filtr_fir[] = {-30, -32, -36, -41, -46, -51, -53, -50, -41,                 //wspolczynniki filtru obliczone w programie Matlab
-23, 6, 49, 106, 178, 267,372, 492, 624, 766, 914, 1064, 1212, 1353,
1482, 1594, 1687, 1755, 1797, 1811, 1797, 1755, 1687, 1594, 1482, 1353,
1212, 1064, 914, 766, 624, 492, 372, 267, 178, 106,49, 6, -23, -41
, -50, -53, -51, -46, -41, -36, -32, -30};                                              //suma współczynników = 32441; 32441/2^15 = 0,990021 (przemnożenie przez 0.99 przed zaokrągleniem)
/*MÓJ SHIT*/

void maksimum(int* tablica, int podloga, int number, int wybor){ //funkcja wyznaczająca indeks warstosci widma odpowiadającej pierwszemu istotnemu maksimum
    int znalezione = 0;
    int roznica = 0;

    for(i = 0; i < number; i++){
            if(tablica[i] > podloga){                           //porównanie wartosci próbki z ustaloną podłogą szumową
                roznica = tablica[i] - tablica[i - 1];          //liczenie pochodnej widma (różnica próbki bieżącej i próbki poprzedniej)
                if(roznica > 0){                                //gdy próbka bieżąca jest większa od poprzedniej, zostaje przypisana do maksimum
                    maks = i;
                    znalezione = 1;
                }
                else{
                    if(znalezione==1 && (roznica < 0)){        //gdy próbka bieżąca jest mniejsza od poprzedniej, a maksimum zostało już raz przypisane:
                        break;                                 //(znalezione = 1), to kończymy poszukiwania
                    }
                    else{continue;}
                }
            }
            else{continue;}
    }
    printf("Indeks maksimum: ");
    printf("%d \n", maks);
}

void saw(int* tablica, unsigned int dl_tablicy, unsigned int step){                 //funkcja generująca sygnał piłokształtny
    int amplituda = 0;
    int i;
    tablica[0] = 0;
    for(i = 1; i < dl_tablicy; i++){                                                //pętla licząca kolejne wartosci sygnału
        amplituda = amplituda + step;
        tablica[i] = amplituda;
    }
}

void sint(int* tablica_sin, unsigned int dl_tablicy, unsigned int step){            //funkcja generująca sygnał sinusoidalny
        signed int amplituda = 0;
        signed int x = 0;
        int i;
        int minus = 0;
        const long a_1 = 12868; //3.14159 w dziesiętnym (pi)
        const long a_2 = 21167; //5.16771  w dziesiętnym (pi^3/3!)
        const long a_3 = 10445; //2.55016 w dziesiętnym (pi^5/5!)
        const long a_4 = 2455; //0.59926 w dziesiętnym (pi^7/7!)

        int dwa, trzy, piec, siedem;
        long y = 0;

        tablica_sin[0] = 0;
        for(i = 1; i < dl_tablicy; i++){                                            //pętla licząca wartosci próbek
            amplituda = amplituda + step;

            if(amplituda < 0){minus = 1;}                                          //dla amplitudy mniejszej od 0 (3 i 4 ćwiartka) zmieniamy znak
            else{minus = 0;}

            x = amplituda < 0 ? -amplituda : amplituda;                             //obliczenie wartoci bezwzględnej kąta fazowego
            if(x > 16384){
                x = 32767 - x;
            }
            dwa = _smpy(x, x);
            trzy = _smpy(dwa, x);
            piec = _smpy(dwa, trzy);
            siedem = _smpy(dwa, piec);

            y = a_1*x - a_2*trzy + a_3*piec - a_4*siedem;                          //szereg Taylora do 7 potęgi włącznie ('y' w Q27)

            if(minus == 1){
                tablica_sin[i] = -(int)((y + (1<<11)) >> 12);                      //przejscie do zapisu Q15 i ustawienie przeciwnego znaku
            }                                                                      //dla ujemnej oryginalnej wartosci kąta fazowego (trzecia lub czwarta ćwiartka)
            else{
                tablica_sin[i] = (int)((y + (1<<11)) >> 12);                       //przejscie do zapisu Q15
            }
        }
}

// Głowna procedura programu

void main(void) {

    // Inicjalizacja układu DSP
    USBSTK5515_init();          // BSL - układ uruchomieniowy
    pll_frequency_setup(100);   // ustawienie częstotliwości zegara DSP (PLL) na 100 MHz
    aic3204_hardware_init();    // kodek dźwięku AIC3204
    aic3204_init();             // jw.
    USBSTK5515_ULED_init();     // diody LED
    SAR_init_pushbuttons();     // przyciski
    oled_init();                // wyświelacz OLED 2x19 znaków

    // ustawienie częstotliwości próbkowania i wzmocnienia wejścia
    set_sampling_frequency_and_gain(48000L, WZMOCNIENIE_WEJSCIA_dB);

    // wypisanie komunikatu na wyświetlaczu
    // 2 linijki po 19 znaków, tylko wielkie angielskie litery
    oled_display_message("PROJEKT ZPS        ", "                   ");

    // 'krok' oznacza tryb pracy wybrany przyciskami
    unsigned int krok = 0;
    unsigned int poprzedni_krok = 9999;

    // zmienne do przechowywania wartości próbek
    Int16 lewy_wejscie;
    Int16 prawy_wejscie;
    Int16 lewy_wyjscie;
    Int16 prawy_wyjscie;
    Int16 mono_wejscie;

    // Przetwarzanie próbek sygnału w pętli
    while (1) {

        // odczyt próbek audio, zamiana na mono
        aic3204_codec_read(&lewy_wejscie, &prawy_wejscie);

        #if SIGNAL == 0
            mono_wejscie = (lewy_wejscie >> 1) + (prawy_wejscie >> 1);
        #elif SIGNAL == 1
            rand16init();
            mono_wejscie = rand16((DATA*)wybrana, NUM_SAMPLES);
        #elif SIGNAL == 2
            saw(wybrana, NUM_SAMPLES, krok);
            mono_wejscie = wybrana;
        #elif SIGNAL == 3
            sint(wybrana, NUM_SAMPLES, krok);
            mono_wejscie = wybrana[0];
        #elif SIGNAL == 4
            mono_wejscie = testsignal[0];
        #endif

        // sprawdzamy czy wciśnięto przycisk
        // argument: maksymalna liczba obsługiwanych trybów
        krok = pushbuttons_read(4);
        if (krok == 0) // oba wciśnięte - wyjście
            break;
        else if (krok != poprzedni_krok) {
            // nastąpiła zmiana trybu - wciśnięto przycisk
            USBSTK5515_ULED_setall(0x0F); // zgaszenie wszystkich diód
            if (krok == 1) {
                // wypisanie informacji na wyświetlaczu
                oled_display_message("PROJEKT ZPS        ", "ORYGINALNY         ");
                // zapalenie diody nr 1
                USBSTK5515_ULED_on(0);
            } else if (krok == 2) {
                oled_display_message("PROJEKT ZPS        ", "FILTR              ");
                USBSTK5515_ULED_on(1);
            } else if (krok == 3) {
                oled_display_message("PROJEKT ZPS        ", "FILTR BLOK         ");
                USBSTK5515_ULED_on(2);
            } else if (krok == 4) {
                oled_display_message("PROJEKT ZPS        ", "WIDMO              ");
                USBSTK5515_ULED_on(3);
            }
            // zapisujemy nowo ustawiony tryb
            poprzedni_krok = krok;
        }


        // zadadnicze przetwarzanie w zależności od wybranego kroku

        if (krok == 1) {
            // tryb podstawowy - kopiowanie sygnału
            lewy_wyjscie = mono_wejscie;
            prawy_wyjscie = mono_wejscie;

        } else if (krok == 2) {

            for(k = 0; k < NUM_SAMPLES; k++){                                                   //pętla filtrująca sygnał z tablicy wejściowej metodą próbka po próbce
                    fir((DATA*)&mono_wejscie, (DATA*)filtr_fir, (DATA*)&obliczona, bufor, 1, N);            //wywołanie funkcji fir z biblioteki DSPLIB (liczenie pojedynczych próbek)
                    lewy_wyjscie =  obliczona;
                    prawy_wyjscie = obliczona;
                }


        } else if (krok == 3) {

            for(i = 0; i < M; i++){                                                                 //pętla iterująca próbki z sygnalu wejsciowego
                y = _smaci(y, mono_wejscie, filtr_fir[i]);                                          //mnożenie dwóch liczb Q15 sprawia, że y jest w formacie Q30
                lewy_wyjscie =  (short)(_sround(y) >> 15);                                          //zaokrąglenie i przejcie z formatu Q30 na Q15
                prawy_wyjscie = (short)(_sround(y) >> 15);                                          //zaokrąglenie i przejcie z formatu Q30 na Q15
            }

        } else if (krok == 4) {

            lewy_wyjscie = mono_wejscie;
            prawy_wyjscie = mono_wejscie;


            wynik[j] = mono_wejscie

            rfft((DATA*)&wynik, NUM_SAMPLES, SCALE);                 //funkcja z biblioteki DSPLIB pozwalająca obliczenie widma (FFT) dla sygnału rzeczywistego

            for (i = 0; i < NUM_SAMPLES; i++){                        //obliczenie kwadratów próbek widma
                wynik[i] = _smpy(wynik[i], wynik[i]);
            }

            for(i = 2; i < NUM_SAMPLES; i = i + 2){                   //sumowanie kwadratów częsci rzeczywistych i urojonych (Re[i]^2 + Im[i+1]^2)
                wynik[k] = wynik[i] + wynik[i + 1];
                k++;
            }

           sqrt_16((DATA*)wynik, (DATA*)wynik, 512);              //obliczenie widma amplitudowego (modułu widma zespolonego)
           maksimum(wynik, 2000, NUM_SAMPLES, 1);                   //obliczenie indeksu maksimum widma
           j++;

        }

        // zapisanie wartości na wyjście audio
        aic3204_codec_write(lewy_wyjscie, prawy_wyjscie);

    }

    // wciśnięcie obu przycisków jednocześnie kończy działanie pętli
    aic3204_disable();
    oled_display_message("KONIEC PRACY       ", "                   ");
    while(1); // nie wychodź z programu
}