【正文】 方面的理論知識，而且還需要對各種DSP芯片、外圍硬件電路以及DSP開發(fā)工具等都具有豐富的實際開發(fā)經(jīng)驗。這樣有效了避免了相互之間的干擾。因此PCB設計過程特別注意了關鍵信號的走線，在高速信號的終端都增加了小電阻或排阻進行阻抗匹配，匹配電阻必須靠近高速信號的源驅(qū)動端。因此，高速系統(tǒng)的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性問題。發(fā)送時鐘信號BCLKX對應于SPI協(xié)議中的串行時鐘SCK，發(fā)送幀同步信號對應于從設備的使能信號CS。③可編程幀同步、數(shù)據(jù)時鐘極性，支持外部移位時鐘和內(nèi)部頻率可編程移位時鐘。TLV5608的高速串行接口包含四根信號線:SCLK串行時鐘輸入、SDIN串行數(shù)據(jù)輸入、SDOUT串行數(shù)據(jù)輸出、FS幀同步信號、CS片選信號。 由于模數(shù)轉(zhuǎn)換選擇了10位器件，為了簡化程序代碼，減少DSP的運算工作量，并根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器件的特點，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV5608芯片。它表示D/A轉(zhuǎn)換器在理論上可以達到的精度。輸入數(shù)字量位數(shù)越多，輸出電壓可分離的等級越多，即分辨率越高。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)了數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換。從功能時序圖可以看出該器件包含一個8通道輸入多路復用器，一個高速的10位ADC，一個內(nèi)部的電壓參考源和一個高速的串行接口。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的特點，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV157O芯片。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為10位二進制數(shù)，輸入信號最大值為3V，那么這個轉(zhuǎn)換器應能區(qū)分輸入信號的最小電壓為3mV。單片A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述的。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用△表示?？梢?，進行A/D轉(zhuǎn)換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結(jié)束時的值。①取樣定理:在滿足取樣定理的條件下，可以用一個低通濾波器將信號還原為，這個低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)在低于幾。由于BOOT已經(jīng)設定好相應的數(shù)據(jù)存放格式，因此，在Flash中如何組織好數(shù)據(jù)就成為關鍵。B00T程序選擇何種BOOT方式是根據(jù)外部設置的不同條件來實現(xiàn)的，并且判斷條件有一個先后次序。本系統(tǒng)在設計中采用了8位的并口加載方案。當外部設備需要尋址DSP的外部程序、數(shù)據(jù)和I/O存儲空間時，可以利用HOLD和HODLA信號，達到控制DSP外部資源的目的。前者用于訪問外部程序或者數(shù)據(jù)存儲器，后者用于訪問I/O設備。外部總線接口由數(shù)據(jù)總線、地址總線以及一組控制信號組成，可以用來尋址片外存儲器和I/O口1。目前市場上的EPROM工作電壓一般為5V，而且體積都較大。當處理器發(fā)出的地址處在片內(nèi)存儲器的范圍內(nèi)時，就對片內(nèi)的RAM或數(shù)據(jù)ROM尋址。下圖為JTAG仿真接口定義。TRST為測試復位，輸入引腳，低電平有效。具有JTAG接口的芯片，相關JTAG引腳的定義為:TCK為測試時鐘輸入。如果不能做到同時加電，應先對DVdd加電，然后對CVdd加電。由于LDO的功耗為(UIUO)IO I，而系統(tǒng)的輸入電壓為5V，為將低整個系統(tǒng)的功耗，而不是直接接到5V電源電壓上，這樣系統(tǒng)功耗將降低51mW。DVdd只為外部接口引腳提供電壓，消耗的電流取決于外部輸出的速度和數(shù)量，以及在這些輸出上的負載電容。TMS320VC5402的電流消耗主要取決于器件的激活度，CVdd消耗的電流主要取決于CPU的激活度，外設消耗的電流取決于正在工作的外設及其速度。另一種方法是將外部的時鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，X1懸空。根據(jù)上述原理，在本系統(tǒng)的設計中采用了ADM706TAR芯片。為了克服這種情況，除了在軟件上做一些保護措施外，硬件上也必須做相應的處理。為使芯片初始化正確，一般應保證/RS為低至少持續(xù)3個CLKOUT周期。因此編程時不能隨便向這個區(qū)域存儲數(shù)據(jù)，除非根據(jù)需要來改變相應寄存器的值，否則會導致程序運行結(jié)果錯誤。DRAM一般由若干塊構(gòu)成，由于每塊DARAM在一個機器周期內(nèi)可以被訪問2次，中央處理單元和片內(nèi)外設在一個周期內(nèi)可以同時對其進行一次讀和一次寫操作。④指數(shù)編碼器，可以在單個周期內(nèi)計算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。CPU采用并行結(jié)構(gòu)設計特點，使其能在一條指令周期內(nèi)，高速地完成多項算術運算。JTGA口供DSP芯片下載程序調(diào)試。數(shù)字濾波系統(tǒng)的電路原理圖見附錄。幅值39。xlabel(39。[n,of,mo,w]=remezord([1500 2500 3500 4500],[1 0 1],[ ],16000)。Kaiser窗函數(shù)kaiser()，語法格式為kaiser(N，BETA)返回的是一N點的Kaiser窗。Hanning窗函數(shù)hanning()，語法格式為hanning(N)返回一N點Hanning窗，結(jié)果為列向量。Bartlett窗函數(shù)bartleet()，語法格式為bartlett(N)返回一N點Bartlett窗，結(jié)果為列向量。FIR的階數(shù)估計(低通、高通、帶通、多頻帶)kaiserord，語法格式為[N，Wn，BETA，TYPE]=kaiserord(F，A，DEV，F(xiàn)s)返回的是在函數(shù)B=fir(N，Wn，TYPE，kaiser(N+l，BETA)，‘noscale’)中用到的參數(shù)N。用有限制條件的最小二乘逼近法設計低通和高通FIR濾波器fircls1()，語法格式為B= fircls (N，WO，DP，DS)返回的是一個長度為N+l的線性相位低通FIR濾波器，其截止頻率為WO，阻帶偏離0的最大值為DS。 MATLAB中FIR數(shù)字濾波器相關函數(shù)用窗函數(shù)設計方法FIR濾波器firl()，語法格式為B=firl(N，Wn)，設計一個N階的FIR數(shù)字濾波器，返回的向量B為濾波器的系數(shù)。起核心是從給定的頻率特性通過加窗以確定有限長單位沖激響應序列。由Fourier逆變換可得: (10)一旦能從所希望的求出，那么希望的濾波器的系數(shù)函數(shù)即可求出，即: (11)最終可以得到 式中n=0,1,…,N1 (12)有限項Fourier級數(shù)是在最小二乘意義上對理想濾波器的最佳逼近，M取值越大，逼近誤差越小。當式中系數(shù)全為零時，即: (5)則稱該濾波器為非遞歸型濾波器，此時系統(tǒng)的輸出與輸入有關，而與輸出無關，這種濾波器沒有極點，故稱之為全零點濾波器。 濾波器的表達方式在線性系統(tǒng)理論中，系統(tǒng)表示一般常用的數(shù)學模型包括有:傳遞函數(shù)模型(系統(tǒng)外部模型)、狀態(tài)方程模型(系統(tǒng)內(nèi)部模型)和零極點增益模型等。IIR與FIR濾波器不論是在性能上還是在設計方法上都有很大的區(qū)別。各種高級語言在設計和實現(xiàn)濾波器當中都有一整套成熟的程序組，在使用這些程序時讓使用者感到頭痛的是它們?nèi)唛L的程序和修改參數(shù)的不方便，特別是濾波器各種表達式和濾波器各種形式相互之間的轉(zhuǎn)換，顯得十分復雜。但是它所需要的系數(shù)a比直接型的h(n)多，所需要的乘法運算也比直接型多。其中， 為一階節(jié)； 為二階節(jié)。濾波器按功能上分可以分為:低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BSF)。因此，數(shù)字濾波器本身既可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺完成給定運算的專用的數(shù)字計算機，也可以將所需要的運算編成程序，讓通用計算機來執(zhí)行。⑤研究有限長沖激響應(FIR)數(shù)字濾波器在DSP中的具體實現(xiàn)方法。 本文的研究內(nèi)容本論文主要:①研究數(shù)字濾波的理論知識，為系統(tǒng)整體設計奠定了理論基礎。這一方法由于具有通用性的特點并可以實現(xiàn)算法的并行運算，無論是作為獨立的數(shù)字信號處理，還是作為DSP芯片的協(xié)作處理器都是比較活躍的研究領域。(5)用專用的DSP芯片實現(xiàn)。由于單片機采用的是馮諾依曼總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較復雜，實現(xiàn)乘法運算速度較慢，而在數(shù)字濾波器中涉及大量的乘法運算，因此，這種方法適用于一些不太復雜的數(shù)字信號處理。(2)在通用的計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理機實現(xiàn)。形態(tài)濾波是建立在集合運算上的一種非線性濾波方法，它除了用于濾除信號中的噪聲外，還在圖象分析中發(fā)揮了重要的作用。Wiener濾波、Kalman濾波和自適應濾波都是線性濾波，線性濾波的最大缺點就是在消除噪聲的同時，會造成信號邊緣的模糊。由于它避開了求解WienerHoff方程，為某些問題的解決帶來了極大的方便。與Wiener濾波相似，它同樣可以在最小均方誤差條件下給出信號的最佳估計。 數(shù)字濾波器的發(fā)展動態(tài)近些年，線性濾方法，如Wiener濾波、Kalman濾波和自適應濾得到了廣泛的研究和應用，同時一些非線性濾波方法，如小波濾波、同態(tài)濾波、中值濾波、形態(tài)濾波等都是現(xiàn)代信號處理的前言課題，不但有重要的理論意義，而且有廣闊的應用前景。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器在體積、重量和性能方面的優(yōu)勢己越來越明顯。靈活性大:數(shù)字濾波器的性能主要取決于乘法器的各系數(shù)，而這些系數(shù)是存放在系統(tǒng)存儲器中的，只要改變存儲器存放的系數(shù)，就可以得到不同的系統(tǒng)，這些都比改變模擬濾波器系統(tǒng)的特性要容易和方便的多，因而具有很大的靈活性。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢決定了數(shù)字濾波器的應用將會越來越廣泛。如果濾波器的輸入、輸出都是離散時間信號，則該濾波器的沖激響應也必然離散，這樣的濾波器定義為數(shù)字濾波器。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1600兆次指令)的運算，生產(chǎn)DSP器件的公司也不斷壯大，目前，市場占有率前四名依次為：Texas Instruments、Lucent、AnalogDevice、Motorola。世界上第一個單片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芯片的一個主要里程碑。DSP技術就是基于VLSI技術和計算機技術發(fā)展起來的一門重要技術。我們將通過DSP設計平臺，實現(xiàn)較為重要的FIR濾波器系統(tǒng)，并實現(xiàn)了它們的應用系統(tǒng)以TMS320C5402芯片為核心的硬件電路，實現(xiàn)能獨立完成濾波功能的系統(tǒng)。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應用中的一個基本的處理技術。(4)根據(jù)TI公司5000系列數(shù)字信號處理器的基本結(jié)構(gòu)和特征，充分利用其片上資源,結(jié)合MATLAB軟件的仿真，用軟件實現(xiàn)高性能穩(wěn)定的數(shù)字濾波器。(2)研究分析了如何利用MATLAB仿真軟件來設計出符合要求的數(shù)字濾波器。長春工程學院畢業(yè)設計(論文)畢業(yè)設計（論文）FIR數(shù)字濾波器的DSP設計與實現(xiàn)FIR Digital Filter Design And Implementation Of The DSP學生姓名所在院系所學專業(yè)所在班級指導教師教師職稱完成時間： 由科威 ： 電氣與信息學院 ： 電子信息工程 ： 0442 ： 劉紅喜 ： 講師 ： 2008年 6月20日 長 春 工 程 學 院摘 要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)字信號處理器TMS320VC5402設計了一款穩(wěn)定度高，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)，并完成了軟硬調(diào)試工作。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的硬件平臺。在數(shù)字信號處理中，濾波占有極其重要的地位。因此，我們有必要對濾波器的設計方法進行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設計方法，設計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。隨著集成電路技術的發(fā)展，各種新型的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)，集成電路技術與計算機技術結(jié)合在一起，使得數(shù)字信號處理系統(tǒng)的功能越來越強。在20多年時間里，DSP芯片已經(jīng)在信號處理，通信，雷達等許多領域得到廣泛的應用。目前DSP芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。2 緒 論 數(shù)字濾波器的優(yōu)點濾波器是指用來對輸入信號進行濾波的硬件或軟件。因而在數(shù)字通信、語音圖象處理、譜分析、模式識別、自動控制等領域得到了廣泛的應用。因此在一些精度要求很高的濾波系統(tǒng)中，就必須采用數(shù)字濾波器來實現(xiàn)。易于大規(guī)模集成:數(shù)字部件具有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，大規(guī)模生產(chǎn)，且數(shù)字濾波器電路主要工作在截止或飽和狀態(tài)，對電路參數(shù)要求不嚴格，因此產(chǎn)品的成品率高，價格也日趨降低。