【正文】 所討論的理論分析法和統(tǒng)計(jì)分析法確定變量絕對值最大值 |max|.，然后根據(jù) |max|再確定 Q 值。在運(yùn)用定點(diǎn) DSP 時(shí)，如何選擇合適的 Q 值是一個(gè)關(guān)鍵性問題。從上表中還可以看出，不同的 Q表示的數(shù)不僅范圍不同，而且精度也不相同。例如 :在 Q15 中， 1080H=。在濾波器的實(shí)現(xiàn)過程中， DSP所要處理的數(shù)可能是整數(shù)，也可能是小數(shù)或混合小數(shù) 。嵌入式對象在 MATLAB 環(huán)境中創(chuàng)建，該對象可代表嵌入在目標(biāo) C程序中的變量，由其可以直接對嵌入在目標(biāo) DSP 存 貯器 /寄存器中的變量進(jìn)行操作。 MathWorkS 公司和 TI基于 MATLAB 與 CCS的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) 數(shù)字濾波器在 DSP 上的實(shí)現(xiàn) 15 公司共同開發(fā)的 MATLABLinkforCCS 開發(fā)工具 (CCSLink)，實(shí)現(xiàn)了在 MATLAB， TICCS 開發(fā)環(huán)境和 DSP 硬件間的雙向連接，開發(fā)者可以利用 MATLAB 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、分析、可視化功能來處理 CCS和目標(biāo) DSP 中的數(shù)據(jù)，可以大大簡化 DSP 軟件開發(fā)的分析、調(diào)試和驗(yàn)證過程，縮短軟件開發(fā)周期。對目標(biāo)系統(tǒng)中的信號繪圖顯示。在斷點(diǎn)處自動(dòng)更新 。在本設(shè)計(jì)中，采用軟件仿真器進(jìn)行程序的調(diào)試， CCS 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)支持從編輯、編譯、匯編、鏈接到調(diào)試DSP 應(yīng)用程序的整個(gè)開發(fā)過程。目前 CCS 軟件已經(jīng)歷了 ， ， ，和 等版本，各個(gè)版本 CCS軟件的功能大體一致。這樣根據(jù)不同的要求可以選用不同類型的濾波器。 [num4， den4]=elliP(n4， rP， rs， Wn4，’ high’ ): 基于 MATLAB 與 CCS 的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) IIR 濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計(jì) 13 圖 橢圓低通濾波器 從頻率響應(yīng)圖中可以看出 :巴特沃斯濾波器具有單調(diào)下降的幅頻特性，通帶內(nèi)平滑 。 設(shè)計(jì)橢圓濾波器用函數(shù) ellip()，與 ehebyl、 eheby2 類似，可以設(shè)計(jì)低通、高通、帶通和帶阻的數(shù)字和模擬濾波器。 ChebyshevI型濾波器的下降斜度比 II 型大，但其代價(jià)目是通帶內(nèi)波紋較大。 完全濾波器設(shè)計(jì) 除了典型設(shè)計(jì)以外， MATLAB 信號處理工具箱提供了幾 個(gè)直接設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的函數(shù)，直接調(diào)用就可以設(shè)計(jì)濾波器，這為設(shè)計(jì)通用濾波器提供了方便。當(dāng) N 是一個(gè)整數(shù)時(shí)，函數(shù)返回 N 點(diǎn)的頻率向量 H 和 N 個(gè)點(diǎn)的復(fù)頻響應(yīng)向量 W。Dt]=lp2lp(A， B， C， D， Wn) 該函數(shù)把模擬低通濾波器原型轉(zhuǎn)換成截止頻率為 Wn的低通濾波器。 [z， P， k]=eheb1aP(N， rP) 該函數(shù)返回一個(gè) N階 Chebyshevl 型濾波器的零點(diǎn)、極點(diǎn)和增益。 采用沖激響應(yīng)不變法將模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器 : [numZ， denZ]=imPinvar(numl， denl， 100)。ws=40*2*pi:Fs=100。 (5)運(yùn)用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變換法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，分別用函數(shù) impinvar 和 bilillear 來實(shí)現(xiàn)。用 MATLAB進(jìn)行典型的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，一般步驟如下 : (1)按一定規(guī)則將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo) 。 并聯(lián)型：可以單獨(dú)調(diào)整極點(diǎn)位置，但不能直接控制零點(diǎn)。更嚴(yán)重的是當(dāng)階數(shù) N 較高時(shí)，直接型結(jié)構(gòu)的極點(diǎn)位置靈敏度太大，對字長效應(yīng)太明顯，因而容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象并產(chǎn)生較大誤差。 IIR 濾波器的幾種結(jié)構(gòu)形式的性能 直接 I 型：需要 2N級延時(shí)單元。 基于 MATLAB 與 CCS 的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) IIR 濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計(jì) 7 圖 28 結(jié)構(gòu)圖 并聯(lián)型 將傳遞函數(shù)展開成部分分式 就可以用并聯(lián)的方式構(gòu)成濾波器。即 M M1 1i ii 0 i 1NN 11ii i1i1az ( 1 c z )H ( z ) A( 1 d z )1 b z??? ??????????????式中 iig,p 表示實(shí)根； iih,q 表示復(fù)根，并且 1 2 1 2N 2 N N , M 2 M N? ? ? ? 。 1z???xn? ?xn 1?? ?x n 2?? ?x n N???yn? ?yn 1?? ?y n 2?? ?y n N?0a1a2aN1a?Na1b2bN1b?Nb1z?1z?1z?1z?1z?基于 MATLAB 與 CCS 的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) IIR 濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計(jì) 5 即信號先經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò) ??2Hz ，其輸出為中間變量 ??2yn 2 N iii11H1 b z??? ?? ? ? ? ? ? ?N2 i 2i1y n b y n i x n?? ? ?? 再將 ??2yn 通過直饋網(wǎng)絡(luò) ??1Hz，就得到系統(tǒng)的最后輸出 ??yn 改變級聯(lián)次序后，將中間的兩條完全相同的延時(shí)鏈合并。 第二部分 ? ?Nii1by n i? ?? 也是一個(gè) N 節(jié)延時(shí)鏈的橫向結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，不過它是對 ??yn延時(shí)，因此是個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)。 IIR 濾波器的結(jié)構(gòu) IIR 濾波器的傳遞函數(shù) ??Hz在有限 z 平面上有極點(diǎn)存在。MATLAB 具有許多的優(yōu)點(diǎn)比如 :語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富 。MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)，工程中常 用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同的事情簡捷得多，當(dāng)前流行的 包 (Toolbox)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展， DSP 器件在高速度、可編程、小型化、低功耗等方面都有了長足的發(fā)展，單片 DSP 芯片最快每秒可完成 16 億次 (1600MIPS，每秒 1600M 次指令 )的運(yùn)算，生產(chǎn) DSP 器件的公司也不斷壯大，目前，市場占有率 前四基于 MATLAB 與 CCS 的 IIR 濾波器設(shè)計(jì) 緒論 2 名依次為： Texas Instruments、 Lucent、 AnalogDevice、 Motorola。世界上第一個(gè)單片 DSP 芯片是 1978 年 AMI 公司發(fā)布的 S2811， 1979 年美國 Intel公司發(fā)布的商用可編程器 2920 是 DSP 芯片的一個(gè)主要里程碑。從而通過本課題的研究，掌握濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)，為通信、信號處理 等領(lǐng)域?qū)嵱没瘮?shù)字濾波器設(shè)計(jì)提供技術(shù)準(zhǔn)備。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本的處理技術(shù)。 IIR 目錄 第一章 緒論 ..........................................................................................................................1 課題背景 .....................................................................................................................1 研究意義 .....................................................................................................................1 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展 .........................................................................................1 第二章 IIR濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計(jì) ................................................................................3 LAB 簡介 ..........................................................................................................3 IIR 濾波器的結(jié)構(gòu) ......................................................................................................3 直接型 ...............................................................................................................3 直接 II型 ...........................................................................................................4 級聯(lián)型 ...............................................................................................................5 并聯(lián)型 ..................................................................................................