【正文】 IIR 濾波器的特點 .............................................................................................. 22 IIR 數(shù)字濾波器的設計 ................................................................................... 23 第四章 系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 .................................................................................. 26 系統(tǒng)硬件的設計 ...................................................................................................... 26 DSP 中延時的實現(xiàn)方法 ................................................................................. 26 系統(tǒng)的軟件設計 ..................................................................................................... 28 第五章 總結(jié) ...................................................................................................................... 31 參考文獻 ............................................................................................................................ 32 致謝 .................................................................................................................................... 34 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 1 第一章 緒論 濾波器的發(fā)展歷程 凡是有能力進行信號處理的裝置都可以稱為濾波器。 IIR 數(shù)字濾波器 的來源以及特點。 本文主要分 4 大章節(jié)，第一章主要介紹了濾波器的發(fā)展歷程，濾波器的分類，和 DSP 的發(fā)展與應用。第二章是系統(tǒng)總體方案的論證與選擇，通用型單片機數(shù)字濾波器的設計， DSP 芯片的濾波器的設計， CPLD 的數(shù)字濾波器的設計。最后第四章 通過對IIR 濾波器結(jié)構(gòu)的分析，使得在 TMS320C54XDSP 芯片上 編程 實現(xiàn)。在近代電信設備和各類控制系統(tǒng)中，濾波器應用極為廣泛；在所有的電子部件中，使用最多，技術(shù)最為復雜的要算濾波器了。自 60 年代起由于計算機技術(shù)、集成工 藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個新臺階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為 70 年代以后的主攻方向。當然，對濾波器本身的研究仍在不斷進行。從整體而言，我國有源濾波器發(fā)展比無源濾波器緩慢，尚未大量生產(chǎn)和應用。 （ 1） 按處理信號類型分類 按處理信號類型分類，可分為模擬濾波器和離散濾波器兩大類。因此，我們不必苛求這種 “ 精確 ”分類，只是讓人們了解濾波器的大體類型，有個總體概念就行了。湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 3 DSP芯片的高速發(fā)展，一方面得益于集成電路技術(shù)的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場。 隨著 DSP 芯片性能價格比的不斷提高，可以預見 DSP 芯片將會在更多的領(lǐng)域內(nèi)得到更為廣泛的應用。 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 4 第四章主要是 系統(tǒng)軟件設計。因此， IIR濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領(lǐng)域都有著廣泛的應用。 在工業(yè)自動化的許多領(lǐng)域都要使用濾波器。美信公司的可編程濾器芯片采用編程數(shù)據(jù)來完成 RC網(wǎng)絡的切換。芯片的使用非常靈活，但它們均受同一組編程數(shù)據(jù)的控制。濾波器 A和 B可以采用內(nèi)部時鐘，也可以采用外部時鐘。 DSP芯片的濾波器的設計 第二 種是使用 DSP芯片。而且，就是同一公司的不同系統(tǒng)的 DSP芯片，其編程指令也會有所不同， 直接導致了 開發(fā)周期 的延長 。 可程控。 集成方便。 C3x湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 7 系列是 TI浮點 DSP的基礎。 C55x系列是 TI的第三代DSP，功耗為 VC54xx的 1/6，性能為 VC54xx的 5倍，是一個正在發(fā)展的 系列。其中 C62xx系列是定點的 DSP，系列芯片種類較豐富，是主要的應用系列。 在本次設計中采用 TMS320C54x系列的 VC5402 DSP 芯片 CPLD 的數(shù)字濾波器的設計 第三 種是使用可編程邏輯器件， FPGA/CPLD。由于 MCU的工作方式是通過內(nèi)部的 CPU逐條執(zhí)行軟件指令來完成各種運算和邏輯功能的 ,因而無論多么高的工作時鐘頻率和多么好的指令時序方式 ,在排隊式串行指令執(zhí)行方式面前 ,其工作速度和效率也將大打折扣。雖然 CPLD與 FPGA都可集成成千上萬門的數(shù)字邏輯電路 ,但比較而言 ,CPLD更適合于 FPGA相比具有更高的速度和更小的芯片尺寸。而且解決方案便宜 ,靈活 ,集成度高 ,穩(wěn)定性好 ， 可以根據(jù)具體情況 ,按系統(tǒng)要求編程設計出最合適的濾波器 。它采用先進的修正哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共有 8條總線（ 1 條程序存儲總線、 3條數(shù)據(jù)存儲總線和4條地址總線）、 CPU、在片存儲器和在外圍電路等硬件，加上高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，使 C54x 具有功耗小、高度并行等優(yōu)點，可以滿足電信等眾多領(lǐng)域的實時處理的要求。 ? 桶型移位器，可產(chǎn)生 0 到 31 比特的左移或 0到 16 比特的右移。 復位后，中斷矢量表位于程序區(qū) FF80H 位置，可重新定位于程序空間任何一個128 字的頁面（其地址高 9 比特即頁號由 PMST 中 IPTR 確定）。這一功 能的實現(xiàn)有賴于： ? 23條地址線 ? 擴展程序計數(shù)器 XPC ? 6條訪問外部程序空間的指令 當程序空間可以使用片內(nèi) RAM 時，程序空間的每一頁分為以下兩部分：最大 32K字的通用塊和 32K 字的專有塊。 （以‘ 549 為例） 0 IMR 中斷屏蔽寄存器 1 IFR 中斷標志寄存器 25 測試保留 6 ST0 狀態(tài)寄存器 0 7 ST1 狀態(tài)寄存器 1 8 AL 累加器 A低字（ 15－ 0比特） 9 AH 累加器 A高字（ 31－ 16比特） A AG 累加器 A 保護位（ 39－ 32比特） B BL 累加器 B低字（ 15－ 0比特） C BH 累加器 B高字（ 31－ 16比特） D BG 累加器 B 保護位（ 39－ 32比特） E T 乘法 寄存器 F TRN 傳送寄存器 1017 AR0AR7 輔助寄存器 ARn n＝ 0～ 7 18 SP 堆棧指針 19 BK 循環(huán)緩存區(qū)大小寄存器 1A BRC 塊重復計數(shù)器 1B RSA 塊重復開始地址 1C REA 塊重復結(jié)束地址 1D PMST 狀態(tài)寄存器 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 12 1E XPC PC擴展寄存器 1E－ 1F － 保留 20 BDRR0 帶緩存串口 0數(shù)據(jù)接收寄存器 21 BDXR0 帶緩存串口 0數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器 22 BSPC0 帶緩存串口 0 控制寄存器 23 BSPCE0 帶緩存串口 0控制 擴展寄存器 24 TIM 定時器計數(shù)器 25 PRD 定時器周期寄存器 26 TCR 定時器控制寄存器 27 － 保留 28 SWWSR 等待狀態(tài)產(chǎn)生寄存器 29 BSCR Bankswitching 控制寄存器 2A － 保留 2B XSWR 擴展等待狀態(tài)寄存器 2C HPIC 主機接口控制寄存器 2D－ 2F － 保留 30 TRCN TDM 串口數(shù)據(jù)接收寄存器 31 TDXR TDM 串口數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器 32 TSPC TDM 串口控制寄存器 33 TCSR TDM 串口通道選擇寄存 器 34 TRTA TDM 串口接收發(fā)送寄存器 35 TRAD TDM 串口接收地址寄存器 36－ 37 － 保留 38 AXR0 ABU0 發(fā)送地址寄存器 39 BKX0 ABU0 發(fā)送緩沖大小寄存器 3A ARR0 ABU0 接收地址寄存器 3B BKR0 ABU0 接收緩沖大小寄存器 3C AXR1 ABU1 發(fā)送地址寄存器 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 13 3D BKX1 ABU1 發(fā)送緩沖大小寄存器 3E ARR1 ABU1 接收地址寄存器 3F BKR1 ABU1 接收緩沖大小寄存器 40 BDRR1 帶緩存串口 1數(shù)據(jù)接收寄存 器 41 BDXR1 帶緩存串口 1數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器 42 BSPC1 帶緩存串口 1 控制寄存器 43 BSPCE1 帶緩存串口 1控制擴展寄存器 44－ 57 － 保留 58 CLKMD 時鐘方式寄存器 59－ 5F － 保留 三個狀態(tài)寄存器簡要說明。 寄存器 ST1 結(jié)構(gòu)為： 15－ 13 12 11 10 9 8－ 0 ARP TC C OVA OVB DP 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 14 ? BRAF－塊重復指 示。 ? XF－指示外部引腳 XF狀態(tài)。 ? INTM－全局中斷控制位。指示發(fā)生溢出時，對累加器中數(shù)值的處理。 ? C16－ C16＝ 0， ALU 操作采用雙精度方式（全 32 位方式）， C16＝ 1， ALU 操作采用雙 16 位方式。 CMPT＝ 0， ARP 在只有單數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)的間接尋址方式中不更新，在這種方式下， ARP 必須總置 0； CMPT＝ 1， ARP 在上述條件下更新，除非使用 AR0。此 9 位指向內(nèi)存空間中以 128 字為單位的頁首址。 MCMP/ ＝ 0，微機模式，片內(nèi) ROM 可訪問；MCMP/ ＝ 1，微處理器模式，片內(nèi) ROM不可訪問。控制對內(nèi)部程序訪問時，地址數(shù)據(jù)是否顯示在地址線上。 ? CLKOFF－ CLKOUT 關(guān)閉。體現(xiàn)在在小數(shù)模式下，在進行后續(xù)加 /減之前， 8000H 8000H 的結(jié)果被調(diào)整為 7FFFFFFH。當 SST＝ 1，累加器中數(shù)據(jù)在存儲到數(shù)據(jù)空間之前進行溢出調(diào)整。 3） 調(diào)整后數(shù)據(jù)存 入數(shù)據(jù)空間。 在片外圍電路 1) 軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器 . 2) 可編程分區(qū)轉(zhuǎn)化邏輯電路 . 3) 帶有內(nèi)部振蕩器或用外部時鐘的片內(nèi)鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器 . 4) 全雙工串行口 ,支持 8 位或 16位 傳送 . 5) 時分多路串行口 . 6) 緩沖串行口 7) 16 位可編程定時器 . 8) 8 位并行主機接口 . 9) 外部總線關(guān)斷控制 ,以斷開外部的數(shù)據(jù)總線 ,地址總線和控制信號 . 10)數(shù)據(jù)總線具有總線保持器特性 . C54x 提供的幾類尋址方式 C54X 提供了下面 5種尋址方式：立即數(shù)尋址， 寄存器尋址 ，累加器尋址，直接尋址，間 接尋址 尋址 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 17 操作數(shù)作為指令的一部分而直接寫在指令中，這種操作數(shù)稱為立即數(shù)，這種尋址方式也就稱為立即數(shù)尋址方式。把在指令中指出所使用寄存器 (即：寄存器的助憶符 )的尋址方式稱為寄存器尋址方式。在通常情況下，操作數(shù)存放在數(shù)據(jù)段中，所以，其物理地址將由數(shù)據(jù)段寄存器 DS 和指令中給出的有效地址直接形成，但如果使用段超越前綴，那么，操作數(shù)可存放在其它段。 中斷系統(tǒng) 硬件和軟件驅(qū)動都可以使 C54x 產(chǎn)生中斷。 C54x 處理中斷按以下三個步驟： ? 接收中斷請求 ? 響應中斷 ? 執(zhí)行中斷服務程序 1 中斷標志寄存器 IFR（以 C549 為例） 湖南人文科技學院（畢業(yè)論文） 19 1514 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 保留 BMINT1 BMINT0 BXINT1 BRINT1 HPINT INT3 TXINT TRINT BXINT0 BRINT0 TINT INT2 INT1 INT0 IFR 中某位為 1表明有相應中斷，再次寫 1清除中斷。 IIR濾波器具有無限時間沖激響應，這種濾波器一般需要用第歸模型來實現(xiàn)。在 0 到 ? 的全部頻段上，其幅值為 1 的區(qū)域為通帶。 實際的濾波器不可能完全實現(xiàn)理想幅頻特性，必有一定誤差，因此要規(guī)定適當?shù)闹笜恕? 01l og20,011l og2012101110 ???????