【正文】 幾種常用的窗函數(shù) 工程中比較常用的窗函數(shù)有 [l][3]: 矩形窗函數(shù)、三角形 (Bartlett)窗函數(shù)、漢 寧 (Hanning)窗函數(shù)、海明 (Hamming)窗函數(shù)、布萊克曼 (Blackman)窗函數(shù)和凱塞 (Kaiser)窗函數(shù)。傅立葉系數(shù) )(nhd 實(shí)際上就是理想數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)。 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR濾波器 (一 )窗函數(shù)法的基本思想 窗函數(shù)設(shè)計(jì)的基本思想是要選取某一種合適的理想頻率選擇性濾波器，然后將它的脈沖響應(yīng)截?cái)嘁缘玫揭粋€(gè)線性相位和因果的 FIR 濾波器。圖 23 畫出了 N 為奇數(shù)時(shí) FIR 濾波器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。 將式中的系統(tǒng)函數(shù) H(z)分解成二街實(shí)系數(shù)因子的形式，即 : ???????? ????]2[12211010)()()(Nk kkkNnn zzznhzH ??? 當(dāng)需要控制濾波器的傳輸零點(diǎn)時(shí)，可將系統(tǒng)函數(shù) H（ z）分解成上式形式，這樣就可以用二階節(jié)級(jí)聯(lián)起來構(gòu)成。從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，可以分為兩大類 :有限沖擊響應(yīng) (FIR)數(shù)字濾波器和無限沖擊響應(yīng) (IIR)數(shù)字濾波器。 5 第 2 章 FIR 數(shù)字濾波器的理論研究 FIR濾波器簡(jiǎn)介 數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理功能的，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí) 間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。 本論文研究的重點(diǎn)集中在利用 DSP 來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的硬件電路。在一些特殊的場(chǎng)合，要求的信號(hào)處理速度極高，而通用 DSP芯片很難實(shí)現(xiàn)，這種芯片將相應(yīng)的信號(hào)處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無須進(jìn)行編程。 (4)用通用的可編程 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。這種方法不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行。 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種 [5]: (1)在通用的計(jì)算機(jī) (如 PC)上用軟件 (如 C 語(yǔ)言 )實(shí)現(xiàn)。高精度 無源濾波器從設(shè)計(jì)到制造都是難度非常高的技術(shù)。最成功的 DSP 芯片當(dāng)數(shù)美國(guó)德州儀器公司 (Texas Instruments，簡(jiǎn)稱 TI)的一系列產(chǎn)品，其DSP 市場(chǎng)份額占全世界份額近的 50%。 (2)對(duì)干擾信號(hào)的抑制能力有了明顯提高，這對(duì)系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性的 提高起到了促進(jìn)作用。 FIR 濾波器具有不含反饋環(huán)路、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及可以實(shí)現(xiàn)的嚴(yán)格線性相位等優(yōu)點(diǎn)，因而在對(duì)相位要求比較嚴(yán)格的條件下，采用 FIR 數(shù)字濾波器。 幾乎每一科學(xué)和工程領(lǐng)域例如聲學(xué)、物理學(xué)、通信、數(shù)據(jù)通信、控制系統(tǒng)和雷達(dá)等都涉及信號(hào)。數(shù)字濾波占有極其重要的地位 。 隨著信息處理技術(shù)的飛速發(fā) 展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)逐漸發(fā)展成為它在電子信息、通信、軟件無線電、自動(dòng)控制、儀表技術(shù)、信息家電等高科技領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 本章主要介紹 數(shù)字濾波器 的 優(yōu)越性 ， 國(guó)內(nèi)外 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)， 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法， 主要研究?jī)?nèi)容等。同時(shí) DSP(數(shù)字信號(hào)處理器 )的出現(xiàn)和迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。FIR III 目 錄 引 言 ..................................................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 .......................................................................................................................... 2 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性 ........................................................................................... 2 國(guó)內(nèi)外 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................... 3 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 ....................................................................................... 3 主要研究?jī)?nèi)容 ....................................................................................................... 4 第 2 章 FIR 數(shù)字濾波器的理論研究 ................................................................................ 5 FIR 濾波器簡(jiǎn)介 .................................................................................................... 5 FIR 濾波器的結(jié)構(gòu) ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞： DSP；數(shù)字濾波器； FIR 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) II Design of Digital Filter Based on DSP Abstract Digital filter is one of the most important part of digital signal processing， almost appeared in all digital signal processing we are in a digital age， digital signal processing technology has received wide attention， its theory and algorithm with the development of puter technology and microelectronic technology has been rapid development， the voice is widely used in image processing， digital munications， spectrum analysis， pattern recognition， automatic control， filter is one of the most important part of digital signal processing， almost appeared in all digital signal processing filter is to point to plete the function of the signal filtering processing， with limited accuracy algorithm of discrete time linear timeinvariant system， its input is a set of (by the analog signal sampling and quantization) digital quantity， its output is a transformation of another set of with analog filters， digital filter without drift， able to handle low frequency signal， the frequency response can be made very close to the ideal characteristics， and can reach high precision， easy integration and so on， these advantages determine the application of digital filter is more and more widely. This paper mainly studies the basic theory of FIR digital filter， based on TI pany39。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎(chǔ)。相對(duì)于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號(hào)，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢(shì)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來越廣泛。 I 基于 DSP 芯片的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 摘 要 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組 (由模擬信號(hào)取樣和量化的 )數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。通過學(xué)習(xí) FIR 濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)理論，掌握了 FIR 數(shù)字濾 波器的原理和特性。 根據(jù) TI 公司 5000 系列數(shù)字信號(hào)處理器的基本結(jié)構(gòu)和特征，充分利用其片上資源，用通用的可編程 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)本次基于 DSP 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。Digital Filter。 數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組 (由模擬信號(hào)取樣和量化的 )數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。用 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點(diǎn) 本論文的主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，基于 TI 公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5402 設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)定度高，低功耗的 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)。 數(shù)字信號(hào)處理器，也稱 DSP 芯片，是針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理需要而設(shè)計(jì)的一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，它是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 近年來， DSP 技術(shù)在我國(guó)也得到了迅速的發(fā)展，不論是在科學(xué)技術(shù)研究，還是在產(chǎn)品的開發(fā)等方面，在數(shù)字信號(hào)處理中，其應(yīng)用越來越廣泛，并取得了豐碩的成果。用可編程 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便的改變?yōu)V波器的特性。數(shù)字濾波器又分為無限沖激響應(yīng)濾波器 (IIR)和有限沖激響應(yīng)濾波器 (FIR)。有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng) (FIR) 數(shù)字濾波器，與傳統(tǒng)的通過硬件電路實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器相比有以下優(yōu)點(diǎn) [3]: (l)簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，提高了硬件電路的集成度和可靠性。 3 國(guó)內(nèi)外 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 自 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初 DSP 芯 片誕生以來 DSP 芯片得到了飛速的發(fā)展。 在上一個(gè)世紀(jì)中，電濾波器的發(fā)展經(jīng)歷了從無源到有源和從模擬到數(shù)字兩個(gè)過程。 我國(guó)濾波器研制和生產(chǎn)與上述要求相差甚遠(yuǎn)，為縮短這個(gè)差距，電子工程和科技人員負(fù)有重大的歷史責(zé)任 [9]。 (2)在通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)采用的是馮諾依曼總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算速度較慢，而在數(shù)字濾波器中涉及大量的乘法運(yùn)算，因此，這種方法適用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。 (5)用專用的 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。這一方法由于具有通用性的特點(diǎn)并可 以實(shí)現(xiàn)算法的并行運(yùn)算，無論是作為獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)處理，還是作為 DSP 芯片 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 4 的協(xié)作處理器都是比較活躍的研究領(lǐng)域。 ③研究有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器（ FIR）在 DSP 中的具體實(shí) 現(xiàn)方法。 隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù) 字技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器的功能越來越受到人們的注意和廣泛的應(yīng)用。 圖 21 FIR 濾波器直接型結(jié)構(gòu) z1?