【正文】 e e d w??? ? （ 6） 如果能夠由已知的 ()jwdHe 求出 ()dhn， 經(jīng)過 Z 變換可得到濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。如何構(gòu)造窗函數(shù) w(n)，用來減少截斷效應(yīng)，這就需要設(shè)計一個能滿足技術(shù)要求的 FIR 線性相位濾波器。 . 表 1 六種窗函數(shù)的基本參數(shù) 窗函數(shù)類型 旁瓣峰值 na /dB 過渡帶寬度 tB 阻帶最小衰減 sa /dB 近似值 精確度 矩形窗 13 4? /N ? /N 21 三角窗 25 8? /N ? /N 25 漢寧窗 31 8? /N ? /N 44 哈明窗 41 8? /N ? /N 53 布萊克曼窗 57 12? /N 11? /N 74 凱塞窗 57 10? /N 80 表中過渡帶和阻帶最小衰減是用對應(yīng)的窗函數(shù)設(shè)計的 FIR 數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)。 通常情況下上述三點很難同時滿足，當(dāng)選擇主瓣寬度較窄時，雖然得到了較陡的過渡帶，但是通帶和阻帶明顯增加；當(dāng)選用最小的旁瓣幅度時雖然能得到勻滑幅度響應(yīng)和較小的阻帶波動，但過渡帶又加寬了。先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。 （ 3）計算 ()dhn。 （ 4）加窗即可得到設(shè)計結(jié)果： h(n)= ()dhnw(n)。 MATLAB 集成了一套功能強大的濾波器設(shè)計工具 FDATool，它涵蓋了信號處理工具箱中所有濾波器設(shè)計方法，利用它可以方便地完成多種濾波器的設(shè)計、分析和性能評估。設(shè)計的仿真結(jié)果如圖 2，圖 3 所示。RAM 芯片 IS61LV6416 用來擴(kuò)展存儲區(qū) (數(shù)據(jù)或程序 )。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。這種接法中，片內(nèi)振蕩器被激活， X2 腳向 DSP 送入一個頻率與 2 腳晶體標(biāo)稱值相同的時鐘，并通過外部鎖相環(huán)控制電路選擇適當(dāng)倍頻倍數(shù)為 CPU 內(nèi)部提供系統(tǒng)時鐘。 C55X 的電流消耗主要取決于器件的激活度，內(nèi)核電源消耗的電流主要取決于 CPU 的激活度，外設(shè)消耗的電流決定于正在工作的外設(shè)及其速度，一般與 CPU 相比，外設(shè)消耗的電流是比較小的。與 C55X 連接圖如下 : 圖 電源連接電路 模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換采用芯片 TLC320AD50C(下面簡稱 AD50C)，該芯片最高采樣速率可達(dá)，通過 DSP 編程設(shè)置，可進(jìn)行 16 位 A/D 和 D/A 的高分辨率、低速信號轉(zhuǎn)換。AD50 工作在主機模式 (M/S=1)，它的 SCLK 配置為內(nèi)部產(chǎn)生，這樣數(shù)據(jù)接收 /發(fā)送幀同步信號 (FS)、移 位時鐘信號 (SCLK)均由 AD50C 產(chǎn)生。 DSP 的 I/O 端口8000H 映射為 SST39VF040 的 A15~A8 地址的控制信號使能，即當(dāng)對 I/O 端口 8000H 寫數(shù)據(jù)的時候， A15~A18 分別等于數(shù)據(jù)的低 4 位，當(dāng)對外部存儲空間操作時，首先向 Il0 端口 8000H 寫入數(shù)據(jù)。 在編寫引導(dǎo)程序之前，要編制一個引導(dǎo)表，內(nèi)容包括 :引導(dǎo)方式標(biāo)識、預(yù)置 SWWSR和 BSCR 寄存器的值、程序入口 (XPC)、程序入口地址 (PC)、用戶程序長度、首塊存放目標(biāo) (XPC)、首塊存放目標(biāo)地址 (PC)等。這是一種優(yōu)化的混和程序和數(shù)據(jù)區(qū)外接 RAM 的方法，省去了 C55X 的地址線 A15，這種方法可充分利用外部擴(kuò)展 RAM，不會因內(nèi)部 RAM 和外部 RAM 的地址重疊而造成外部 RAM 的浪費。 TMS320C55x 對數(shù)字濾波器算法的實現(xiàn)在指令集和硬件結(jié)構(gòu)上都有考慮?？梢愿鶕?jù)系數(shù)表達(dá)式采用 C語言來編程實現(xiàn)濾波算法。t++) { doublem。 } 相應(yīng)的其它三種類型 FIR 濾波器算法程序都可以由對應(yīng)的系數(shù)表達(dá)式編寫出來。下圖為程序流程圖。圖為 加大高頻率信號的幅度時濾波效果。 得到濾波器系數(shù)的方法很多，但在調(diào)試仿真階段，每改變一次濾波器參數(shù)，相關(guān)的系數(shù)就會改變，在 DSP 程序中也要做相應(yīng)修改，這給調(diào)試仿真帶來很大麻煩，濾波器設(shè)計效率低，這樣就想尋求更快更便捷的設(shè)計方法。頭文件名不變，每當(dāng) MATLAB 中的系數(shù)改變時，相應(yīng)的頭文件中系數(shù)也改變，方便了調(diào)試仿真。下面是庫的幾種 FIR 函數(shù)。 （ 4） intfirs(data*x,data*r,data*dbuffer,ushortnh2,ushortnx)對稱、均衡型。在匯編程序中，通過建立局部幀的形式來從右到左接受參數(shù)的地址，即建立了匯編與 C 的調(diào)用關(guān)系。然后在 CCS 中編寫 DSP 程序，編譯并修改，直到?jīng)]有錯誤，然后 MATLAB 把模擬信號寫給 DSP 程序，經(jīng) DSP 芯片濾波后， MATLAB 把濾波信號讀回，跟MATLAB 中的濾波信號 進(jìn)行比較，即 MATLAB 直接控制運行 CCS 中的 DSP 程序。然后通過 DSP 結(jié)合 軟件進(jìn)行編程，最終實現(xiàn)了基于 DSP 的 FIR 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計。相信 DSP 技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用將會對社會的發(fā)展以及我們的工作生活產(chǎn)生更大的影響，前景十分可觀。 經(jīng)過 20 多年的發(fā) 展， DSP 產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。 結(jié)論 與展望 本文首先介紹了數(shù)字濾波器的概念及分類，以及數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。 版本以上的 MATLAB 中都集成了 MATLABLinktoCodeComposerStudio(tm)功能，可以通過特殊函數(shù) run， reset， write， read,create 等在 MATLAB 中直接調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)，并能將目標(biāo)系統(tǒng)的輸出結(jié)果返送給 MATLAB。 也可以把庫的函數(shù)復(fù)制到自己的工程名下，再進(jìn)行編譯，這跟函數(shù)調(diào)用一樣，直接使用。 （ 2） firdec(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用抽取法。這樣就需要了解 DSP 匯編程序與 C語言之間的參數(shù)傳遞及有關(guān)的調(diào)用關(guān)系。在解決的過程中，發(fā)現(xiàn)可通過 FDATooI 中的 Exporttocodeposerstudio(IDE)，把濾波器的系數(shù)以頭文件形式傳到 CCS 中，頭文件中包含濾波器的階數(shù)和系數(shù)數(shù)組。圖 為減小濾波器階數(shù)到 30 階的濾波效果，可看出濾波器的階數(shù)越高，濾波效果相對越好。 圖 圖形參數(shù)設(shè)置窗口 主程序 系統(tǒng)初始化 輸入緩沖區(qū)初始化為零 根據(jù)指標(biāo)生成系數(shù) 開放中斷 等待中斷 中斷程序 是否采集到256 個數(shù)據(jù) 輸入信號值歸一化 輸入緩沖區(qū)值下移一位，加入最新輸入信號 進(jìn)行乘加運算 返回 是 否 設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)為：采用雙蹤觀察啟始地址分別為 x 和 y，長度為 256的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為 32 位浮點型變量，這兩個數(shù)組中分別存放的是經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的輸入混疊信號（輸入信號）和對該信號進(jìn)行 FIR 濾波的結(jié)果；單擊“ Animate”運行程序，調(diào)整觀察窗口并觀察濾波結(jié)果如下圖 圖 輸入混頻與濾波后信號 比較濾波前與濾波后的信號，可以看到， 通過測試波形可以看到， 濾波后的信號比濾波前的信號要平滑很多，確實達(dá)到了濾波效果。 編譯通過后，生成可執(zhí)行文件 (*.out 文件 )，下載到 DSP 程序存儲器中， 這時打開 Momery 窗口 ,可以看到數(shù)據(jù)存儲器已經(jīng)被劃分 coff_fir,d_data_buffer,in_buffer,out_buffer 等區(qū)。 h(t)=msin((t(FLen1)/)*lpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。 for（ t=O。在硬件上有間接尋址時的循環(huán)尋址功能，即將濾波器系數(shù)保存在一個可循環(huán)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，尋址指針由低地址自動增長，當(dāng)達(dá)到緩沖區(qū)頂部時，自動返回低地址重新尋址，這樣，配合單指令重復(fù)指令 RPT，就可以快速實現(xiàn)卷積操作。如今，高效的信號處理工具 MATLAB逐漸滲透到 DSP 設(shè)計中。其工作電壓為 ，與 C55X 工作電壓一致，無需電平轉(zhuǎn) 換。這樣設(shè)置以后，將 DSP 上使用的外部數(shù)據(jù)空間映射到了 SST39VF040 的數(shù)據(jù)空間。該種連接方式不占并行總線，避免了總線沖突。TLC320AD50C 與 C55X 的 McBSP 串行口直接相連，不需要外圍電路不，占用并行總線，避免了總線沖突。本設(shè)計中采用 TI 公司的芯片 TPS73HD318 來提供電源。三個管腳與倍頻關(guān)系如下表 : 表 ~CLKMD3 與倍頻關(guān)系 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 復(fù)位值 時鐘模 式 0 0 0 E007H PLL*15 0 0 1 9007H PLL*10 0 1 0 4007H PLL*5 1 0 0 1007H PLL*2 1 1 0 F007H PLL*1 1 1 1 0000H PLL*1/2 1 0 1 F000H PLL*1/4 0 1 1 保留 電源電路設(shè)計 C55X 電源分為內(nèi)核電源 CVdd 和 I/O 電源 DvDD，內(nèi)核電源為 ，為包括 CPU、時鐘電路和所有外設(shè)的器件的所有內(nèi)部邏輯提供電流 。為DSP 提供時鐘有兩種引腳連接方式，一種是 Xl 懸空，使用外部晶振提供時鐘，一種是利用 DSP 片內(nèi)為晶振振蕩器提供的放大電路器，外接晶振。CPLD用于時序控制 。由圖可以看出所設(shè)計的濾波器具有良好的低通濾波特性，在通帶內(nèi)具有嚴(yán)格的線性相位。本文以采用矩形窗設(shè)計低通數(shù)字濾波器為例。 MATLAB 語言是當(dāng)今國際科學(xué)界最具有影響力、最有活力、以及應(yīng)用最廣泛的軟件之一。我們可以對()jwdHe 從 w=0 到 w=2 ? 采樣 M 點，采樣值為 2( ) ( ) , 0 ,1 , 2 , , 1kj Md M dH k H