1. 实验箱与实验背景介绍
创龙教仪TL6748-TEB实验箱是面向高校DSP教学的经典设备，搭载TI C6000系列高性能DSP处理器。这个黑色金属箱体看似普通，却内置了丰富的信号处理资源：从多通道音频编解码器到可编程FPGA，从高速AD/DA到各种数字接口，构成了完整的信号处理教学平台。
在数字信号处理课程中，多路信号混频实验是一个承上启下的关键环节。它既考察学生对傅里叶变换、采样定理等基础理论的掌握，又为后续的滤波器设计、通信系统实验打下基础。通过外部信号输入混频的实验设计，学生可以直观观察到频域混叠、幅度调制等现象，这是纯理论教学无法替代的体验。
实验箱的AD输入端口通常采用3.5mm音频接口或BNC接头，支持±5V电压范围，采样率可通过软件配置最高达192kHz。这种设计既保证了教学安全性，又能满足大多数信号实验需求。
2. 实验环境搭建与硬件连接
2.1 实验设备清单
- 创龙TL6748-TEB实验箱（含电源适配器）
- 信号发生器（建议双通道输出）
- 示波器（带宽≥50MHz）
- 音频线/BNC转接线（根据接口类型选择）
- CCS开发环境（建议v6.0以上）
- 实验配套工程文件
2.2 硬件连接步骤
电源检查：先不接电源，确认实验箱开关处于OFF状态。检查AD输入端口旁的跳线帽设置，本实验需设置为"外部输入"模式（跳线帽连接EXT引脚）。
信号源接入：
- 将信号发生器CH1输出通过音频线接入实验箱LINE IN左声道
- CH2输出接入右声道
- 若使用BNC接口，需注意阻抗匹配（实验箱输入阻抗典型值为10kΩ）
示波器连接：
- 探头1接信号发生器CH1输出（作为参考）
- 探头2接实验箱HP OUT主输出
上电顺序：
- 先开信号发生器（设置输出幅度为1Vpp）
- 再开实验箱电源
- 最后启动PC端CCS软件
常见问题：若发现信号失真，首先检查信号发生器输出阻抗是否设置为高阻模式（Hi-Z），实验箱输入阻抗不匹配会导致信号衰减。
3. 软件配置与工程导入
3.1 CCS工程设置
- 解压配套实验包，找到"4-13_Mixer_External"文件夹
- 在CCS中导入现有工程：
- File → Import → CCS Projects
- 选择工程目录，勾选"Copy projects into workspace"
- 配置编译选项：
- 右键工程 → Properties → Build → Variables
- 确认C6748_DEVICE_DSPLIB路径指向正确库文件
3.2 关键代码解析
工程核心由三部分组成：
// 1. 外设初始化 void Init_AD7606(void) { AD7606_Config(256, 48000); // 256点FFT，48kHz采样率 AD7606_InputRangeSet(AD_RANGE_5V); // ±5V输入范围 } // 2. 混频算法实现 void Mixer_Process(short* inL, short* inR, short* out) { for(int i=0; i<FRAME_SIZE; i++) { out[i] = (inL[i]*gainL + inR[i]*gainR) >> 8; // 定点数运算 // 可在此添加非线性处理实验（如限幅） } } // 3. 主处理循环 while(1) { AD7606_Read(adBuf); // 读取双通道AD数据 Mixer_Process(adBuf, adBuf+FRAME_SIZE, outBuf); DAC_Put(outBuf); // 输出到DA FFT_Update(adBuf); // 刷新频谱显示 }3.3 参数调整技巧
- 采样率设置：根据信号频率选择，需满足奈奎斯特准则。对于语音信号（300-3400Hz），8kHz足够；音乐信号建议≥44.1kHz。
- 增益调节：修改mixer.h中的gainL/gainR值（0-256对应0-1倍增益），建议初始设为128（0.5倍）。
- 帧大小：FFT点数影响频率分辨率，256点对应187.5Hz分辨率（48kHz采样时）。
4. 实验操作与现象观测
4.1 基础混频实验
- 信号发生器设置：
- CH1：1kHz正弦波，1Vpp
- CH2：3kHz正弦波，0.5Vpp
- 运行程序，观察示波器：
- 时域：应看到两个正弦波的线性叠加波形
- 频域（实验箱LCD显示）：在1k和3k处出现明显谱线
- 调节gainL/gainR：
- 增大gainL会使1kHz成分增强
- 增益和超过256会导致削波失真
4.2 非线性混频实验
修改Mixer_Process函数，添加饱和处理：
out[i] = __ssat( (inL[i]*gainL + inR[i]*gainR)>>8 , 16 );此时输入大信号会产生谐波分量，频谱上会出现2k、4k等新频率（1k±3k的交调产物）。
4.3 实际音频实验
- 用手机播放音乐作为CH1输入
- CH2接入麦克风采集语音
- 调节混音比例，体验不同混合效果
- 尝试修改算法实现淡入淡出效果：
// 渐变混音算法示例 for(int i=0; i<FRAME_SIZE; i++) { fade = i * 256 / FRAME_SIZE; out[i] = (inL[i]*(256-fade) + inR[i]*fade) >> 8; }5. 故障排查与实验进阶
5.1 常见问题解决方案
| 现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 无信号输出 | AD初始化失败 | 检查AD7606_Config参数 |
| 频谱显示异常 | FFT窗函数不匹配 | 改用Hann窗或Blackman窗 |
| 混频后幅度异常 | 增益系数溢出 | 确保(gainL+gainR)≤256 |
| 高频成分失真 | 抗混叠滤波未启用 | 在AD初始化中启用硬件滤波器 |
5.2 实验进阶方向
- 动态增益控制：根据输入信号幅度自动调节混音比例
// 自动增益控制示例 float rmsL = sqrt( DSPF_sp_vecdotp(inL, inL, FRAME_SIZE)/FRAME_SIZE ); gainL = 256 * (rmsR / (rmsL + rmsR + 1e-6)); // 防止除零- 频域混音：对两路信号分别做FFT，在频域加权合并后再IFFT
- 实时滤波：在混音后添加FIR滤波器，可配合实验箱的DSPLIB实现
5.3 性能优化技巧
- 使用DSP内联函数（如__dotp2）替代普通乘法
- 将循环展开（#pragma MUST_ITERATE）
- 关键代码放入IRAM执行
- 使用EDMA实现AD/DA数据搬运
实验箱的LCD显示屏可以实时显示处理后的信号频谱，这是调试时的重要工具。通过观察频谱变化，能直观理解混频过程中频率成分的变化规律。比如当两路信号频率非常接近时，会观察到"拍频"现象——这是理解通信系统中载波调制的绝佳示例。
