【正文】 (1) 把 ? ?jwd eH 展成 FS，得 )(nhd ； (2) 對 )(nhd 自然截短到所需的長度，如 2M+1； (3) 將截短后的 )(nhd 右移 M 個采樣間隔，得 h(n)； (4) 將 h(n)乘以合適的窗口，即得所要濾波器的沖擊響應(yīng)，窗函數(shù)以 n=M 對稱。設(shè)有一個截止頻率為 c? 的理想線性相位低通，延時為 τ，其頻率特性是： ? ? ??? ?? ??? ??? ??ccjw ajwd eeH 0 0 () 得到： )(nhd ＝ ? ?)( )(sin ?? ?? ??n nc ????? n () 這是一個以ｎ＝τ為中心偶對稱的無限長非因果序列，要想用一個有限長的因果序列去逼近它，最簡單的方法是截取 ｎ 從 0到 N1的一段來表示它，即 h(n)= )(nhd )10( ??? Nn ；其他 N： h(n)=0。下面我們來簡單介紹一下這三種設(shè)計方法。這里所說的要求，除了通帶頻率 p? 、阻帶頻率及兩個帶上的最大和最小衰減 p? 和 s? 外，很重要的一條是保證 H(z)具有線性相位。 N階濾波器通常采用 N個延遲單元、 N個加法器與 N+1個乘法器 ，取圖 31 中 (a)、 (b)兩種結(jié)構(gòu)。在這方面 FIR濾波器具有獨到的優(yōu)點，它可以在幅度特性隨意設(shè)計的同時，保證精確、嚴格的線性相位，因此這類濾波器應(yīng)用很廣泛。它的相位特性 f(w) ??argH( jwe )是使頻率產(chǎn)生嚴重的非線性的原因，這 種‘與’的非線性關(guān)系，使數(shù)字濾波器與模擬濾波器在響應(yīng)與頻率的對應(yīng)關(guān)系上發(fā)生了畸變?？梢杂脙煞N方法來實現(xiàn)數(shù)字濾波器： — 種方法是采用通用計算機，利用計算機的存儲器、運算器和控制器把濾波器所要完成的運算編成程序通過計算機來執(zhí)行，也就是采用計算機軟件來實現(xiàn)；另一種方法是設(shè)計專用的數(shù)字硬件（通常稱之為數(shù)字信號處理器）。對于一個新生成的工程組 rcp 文件的生成方法是：選擇 CCS 菜單上的 Tools 項，選擇 linker configuration 項，將分配方式改為 use the visual linker 之后直接編譯，編譯信息提示窗口中會顯示出錯信息，提示找不到 rcp 文件，雙擊提示 CCS 會自動彈出 rcp 生成向?qū)В凑找筮x擇 rcp 模板，就會生成這個工程對應(yīng)的 rcp 文件，雙擊生成的 rcp 文件，通過 visual linker 連接器可以打開這個文件。因為，即使 DSP 的存儲空間比較大，速度也十分快，但是如果內(nèi)存空間分配不當?shù)脑?，還是會出現(xiàn)空間不夠行速度下降，甚至程序跑飛的情況，這樣會時程序調(diào)試起來十分麻煩。 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 調(diào)試 DSP 目標程序，它主要由幾個主要的窗口組成：工程組顯示窗口、程序內(nèi)容顯示窗口、編輯信息提示窗口和主要工具欄。 CCS 提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實時、嵌入式信號處理程序的編制和測試，能夠加速開發(fā)進程，提高工作效率。而且 54X 的運行機制還支持中斷處理、重復(fù)操作和函數(shù)調(diào)用等等 ]6[ 。 54X 具有改進的哈佛結(jié)構(gòu)，使其處理能力達到最大。其中C62XX 是定點 DSP，而 C64XX 和 C67XX 是浮點 DSP，它主要應(yīng)用于需要大量快速運算的場合，如數(shù)字視頻處理、無線基站等。一般由核心電壓和 I/O 電壓兩種電壓供電。內(nèi)部具有 Flash，方便固化程序，而其他系列 DSP都沒有內(nèi)部 Flash。每個系列又有多種 DSP 可供選擇。 圖 DSP基本設(shè)計流程 DSP 系統(tǒng)硬件電路圖 根據(jù)使用 DSP芯片的相關(guān)原則，以及芯片手冊具體決定未用端子是接上拉電阻還是DSP 應(yīng)用 定義系統(tǒng)性能指標 硬件調(diào)試 選擇 DSP 芯片 軟件編程 硬件設(shè)計 系統(tǒng)集成 軟件調(diào)試 系統(tǒng)測試和調(diào)試 懸空。此外， DSP 技術(shù)發(fā)展得很快，數(shù)學知識要求多，開發(fā)和調(diào)試工具還很不完善。 (7)集成方便 DSP 系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模生產(chǎn)。 DSP 系統(tǒng)的特點及設(shè)計過程 由于數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理理論為基礎(chǔ)，所以具有數(shù)字信號處理的全部優(yōu)點： (1)接口 方便 DSP 系統(tǒng)與其它以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易的多。由于 DSP 是用來對數(shù)字信號進行處理的，所以首先必須將輸入的模擬信號變換為數(shù)字信號。 本論文共分為五個部分，第一章為緒論部分，介紹 DSP 及其濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀；第二章詳細介紹 DSP 的特點、性能指標、軟件開發(fā)工具、指令系統(tǒng)及硬件結(jié)構(gòu)；第三章介紹了 FIR 濾波器的設(shè)計方法，并詳細闡述了用窗口設(shè)計方法設(shè)計 FIR 濾波器及MATLAB 實現(xiàn)；第四章介紹 FIR 濾波器的 應(yīng)用及其實現(xiàn)；第五章介紹自適應(yīng)濾波器基本理論、算法及其應(yīng)用。在 TI 公司的 DSP 產(chǎn)品中 C1X、 C2X、 C2XX、 C5XX、C54X、 C62X 等系列是定點運算指令系統(tǒng)的 DSP； C3X、 C4X、 C67X 等系列是浮點運算指令系統(tǒng)的 DSP； AV7100、 AV7110 等系列是用于視頻、音頻領(lǐng)域的專用數(shù)字壓縮產(chǎn)品。其 DSP 市場份額占全世界份額近 50%。 90 年代直到現(xiàn)在， DSP 發(fā)展最快，此時的 DSP 集成度極高，體積、功耗進一步減少，內(nèi)部資源更是成倍增加，而價格卻進一步下降。美國德州儀器公司 Texas Instruments 也于 1982 年推出了其第一代 DSP 芯片 TMS32020及其系列產(chǎn)品，它們都是基于 NMOS 工藝。 70 年代至 80 年代初是 DSP 發(fā)展的第二階段。 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究 20 世紀 60 年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生，并得到了迅猛的發(fā)展。因此，我們有必要對濾波器的設(shè)計方法進行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設(shè)計方 法，設(shè)計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。 在信號處理領(lǐng)域中，對于信號處理的實時性、快速性的要求越來越高，因此在許多信息處理過程中，如對信號的過濾、檢測、預(yù)測等，都要廣泛地用到濾波器。單片通用數(shù)字濾波器使用方便，但由于字長和階數(shù)的規(guī)格較少，不能完全滿足實際需要，使用以串行運算為主導的通用 DSP芯片實現(xiàn)要簡單，是一種實時、快速、特別適合于實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理運算的微處理器，借助于通用數(shù)字計算機按濾波器的設(shè)計算法編出程序進行數(shù)字濾波計算。自適應(yīng)濾波即利用前一時刻已獲得的濾波器參數(shù)等結(jié)果，自動地調(diào)節(jié)（更新）現(xiàn)時刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號和噪聲未 知的統(tǒng)計特性，或者隨時間變化的統(tǒng)計特性，從而實現(xiàn)最優(yōu)濾波。 在數(shù)字信號處理的應(yīng)用中，數(shù)字濾波器很重要而且得到了廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 ： DSP； TMS320C5410； FIR 濾波器； FFT/IFFT；自適應(yīng)濾波器 目 錄 1 緒 論 ......................................................................................................................................3 引言 ............................................................. 3 課題背景及研究意義 ............................................... 4 課題背景 .................................................... 4 研究意義 .................................................... 4 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究 ............................................. 4 主要研究內(nèi)容 ..................................................... 5 2 DSP 及其開發(fā)環(huán)境 ....................................................... 7 DSP 系統(tǒng)的構(gòu)成 .............................................. 7 DSP 系統(tǒng)硬件電路圖 .......................................... 8 TI DSP 介紹 ....................................................... 9 CCS 開發(fā)環(huán)境 ..................................................... 10 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 ........................................... 11 3 FIR 濾波器的設(shè)計 ...................................................... 13 FIR 濾波器的基本理論 ............................................. 13 FIR 濾波器的特點 ........................................... 13 FIR 濾波器的常規(guī)設(shè)計方法 ......................................... 14 窗函數(shù)法 ................................................... 14 Chebyshev 逼近法 ........................................... 16 FIR 濾波器的 MATLAB 實現(xiàn) .......................................... 17 帶通濾波器的 MATLAB 實現(xiàn) ..................................... 17 低通濾波器的 MATLAB 實現(xiàn) .................................... 19 4 FIR 濾波器的應(yīng)用及其 DSP 實現(xiàn) .......................................... 20 FFT/IFFT 算法程序及應(yīng)用 .......................................... 21 FFT 設(shè)計方法 ............................................... 21 FFT 算法的實現(xiàn) ............................................. 22 FFT 算法的仿真和測試結(jié)果 ................................... 24 FIR 濾波器的 DSP 的實現(xiàn) ........................................... 25 FIR 濾波器的實現(xiàn)方法 ....................................... 25 FIR 濾波器的軟件設(shè)計及其調(diào)試 ............................... 26 參考文獻 ................................................................................................................................... 31 附錄 A MATLAB 程序 ................................................... 32 附錄 B FFT 的 DSP 實現(xiàn)程序 ............................................ 34 1 緒 論 引言 隨著信息時代和數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號處理已成為如今一門極其重要的學科和技術(shù)領(lǐng)域。許多領(lǐng)域?qū)τ跀?shù)字信號處理器的應(yīng)用都是圍繞美國德州儀器所開發(fā)的DSP 處理器來進行的。目前的 DSP 芯片以其強大的數(shù)據(jù)處理功能在通信和其他信號處理領(lǐng)域得到廣泛注意并已成為開發(fā)應(yīng)用的熱點技術(shù)。其中利用 DSP來實現(xiàn)數(shù)字濾波器就是很重要的一種應(yīng)用，本文深入研究基于美國德州儀器公司(TI)TMS320C5410 DSP 芯片的濾波器系統(tǒng)軟件實現(xiàn)方法，用窗口設(shè)計法實現(xiàn) FIR 濾波器，給出了 MATLAB 仿真結(jié)果，并在以 TI TMS320C5410 為微處理器的 DSK 上實現(xiàn)，實驗結(jié)果表明濾波結(jié)果效果良好，達到了預(yù)期的性能指標，用時間抽取法實現(xiàn)的 FFT/ IFFT 算法，介紹了自適應(yīng)濾波器的基本原理及應(yīng)用，并對 LMS 算法進行了深入的研究。 數(shù)字信號處理（ DSP）是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計算的方法、對信號進行采集、濾波、增強、壓縮、估值和識別等加工處理，借以達到提取信息和便于應(yīng)用的目的，其應(yīng)用范圍涉及幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。 相對于 IIR濾波器，