【正文】 (1) 把 ? ?jwd eH 展成 FS，得 )(nhd ； (2) 對(duì) )(nhd 自然截短到所需的長(zhǎng)度，如 2M+1； (3) 將截短后的 )(nhd 右移 M 個(gè)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(duì)稱(chēng)。設(shè)有一個(gè)截止頻率為 c? 的理想線(xiàn)性相位低通，延時(shí)為 τ，其頻率特性是： ? ? ??? ?? ??? ??? ??ccjw ajwd eeH 0 0 () 得到： )(nhd ＝ ? ?)( )(sin ?? ?? ??n nc ????? n () 這是一個(gè)以ｎ＝τ為中心偶對(duì)稱(chēng)的無(wú)限長(zhǎng)非因果序列，要想用一個(gè)有限長(zhǎng)的因果序列去逼近它，最簡(jiǎn)單的方法是截取 ｎ 從 0到 N1的一段來(lái)表示它，即 h(n)= )(nhd )10( ??? Nn ；其他 N： h(n)=0。下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下這三種設(shè)計(jì)方法。這里所說(shuō)的要求，除了通帶頻率 p? 、阻帶頻率及兩個(gè)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(xiàn)性相位。 N階濾波器通常采用 N個(gè)延遲單元、 N個(gè)加法器與 N+1個(gè)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(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，它可以在幅度特性隨意設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證精確、嚴(yán)格的線(xiàn)性相位，因此這類(lèi)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(yán)重的非線(xiàn)性的原因，這 種‘與’的非線(xiàn)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(duì)應(yīng)關(guān)系上發(fā)生了畸變。可以用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器： — 種方法是采用通用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器把濾波器所要完成的運(yùn)算編成程序通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，也就是采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種方法是設(shè)計(jì)專(zhuān)用的數(shù)字硬件（通常稱(chēng)之為數(shù)字信號(hào)處理器）。對(duì)于一個(gè)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(xiàng)，選擇 linker configuration 項(xiàng)，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(huì)顯示出錯(cuò)信息，提示找不到 rcp 文件，雙擊提示 CCS 會(huì)自動(dòng)彈出 rcp 生成向?qū)?，按照要求選擇 rcp 模板，就會(huì)生成這個(gè)工程對(duì)應(yīng)的 rcp 文件，雙擊生成的 rcp 文件，通過(guò) visual linker 連接器可以打開(kāi)這個(gè)文件。因?yàn)?，即? DSP 的存儲(chǔ)空間比較大，速度也十分快，但是如果內(nèi)存空間分配不當(dāng)?shù)脑?huà)，還是會(huì)出現(xiàn)空間不夠行速度下降，甚至程序跑飛的情況，這樣會(huì)時(shí)程序調(diào)試起來(lái)十分麻煩。 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 調(diào)試 DSP 目標(biāo)程序，它主要由幾個(gè)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(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測(cè)試，能夠加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。而且 54X 的運(yùn)行機(jī)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(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，使其處理能力達(dá)到最大。其中C62XX 是定點(diǎn) DSP，而 C64XX 和 C67XX 是浮點(diǎn) DSP，它主要應(yīng)用于需要大量快速運(yùn)算的場(chǎng)合，如數(shù)字視頻處理、無(wú)線(xiàn)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(méi)有內(nèi)部 Flash。每個(gè)系列又有多種 DSP 可供選擇。 圖 DSP基本設(shè)計(jì)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(cè)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(biāo) 硬件調(diào)試 選擇 DSP 芯片 軟件編程 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)集成 軟件調(diào)試 系統(tǒng)測(cè)試和調(diào)試 懸空。此外， DSP 技術(shù)發(fā)展得很快，數(shù)學(xué)知識(shí)要求多，開(kāi)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(diǎn)及設(shè)計(jì)過(guò)程 由于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，所以具有數(shù)字信號(hào)處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)： (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(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的，所以首先必須將輸入的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。 本論文共分為五個(gè)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(xì)介紹 DSP 的特點(diǎn)、性能指標(biāo)、軟件開(kāi)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(jì)方法，并詳細(xì)闡述了用窗口設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì) FIR 濾波器及MATLAB 實(shí)現(xiàn)；第四章介紹 FIR 濾波器的 應(yīng)用及其實(shí)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(diǎn)運(yùn)算指令系統(tǒng)的 DSP； C3X、 C4X、 C67X 等系列是浮點(diǎn)運(yùn)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(zhuān)用數(shù)字壓縮產(chǎn)品。其 DSP 市場(chǎng)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(shí)的 DSP 集成度極高，體積、功耗進(jìn)一步減少，內(nèi)部資源更是成倍增加，而價(jià)格卻進(jìn)一步下降。美國(guó)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(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并得到了迅猛的發(fā)展。因此，我們有必要對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。 在信號(hào)處理領(lǐng)域中，對(duì)于信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性、快速性的要求越來(lái)越高，因此在許多信息處理過(guò)程中，如對(duì)信號(hào)的過(guò)濾、檢測(cè)、預(yù)測(cè)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(zhǎng)和階數(shù)的規(guī)格較少，不能完全滿(mǎn)足實(shí)際需要，使用以串行運(yùn)算為主導(dǎo)的通用 DSP芯片實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單，是一種實(shí)時(shí)、快速、特別適合于實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，借助于通用數(shù)字計(jì)算機(jī)按濾波器的設(shè)計(jì)算法編出程序進(jìn)行數(shù)字濾波計(jì)算。自適應(yīng)濾波即利用前一時(shí)刻已獲得的濾波器參數(shù)等結(jié)果，自動(dòng)地調(diào)節(jié)（更新）現(xiàn)時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)和噪聲未 知的統(tǒng)計(jì)特性，或者隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。 在數(shù)字信號(hào)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(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究 ............................................. 4 主要研究?jī)?nèi)容 ..................................................... 5 2 DSP 及其開(kāi)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(kāi)發(fā)環(huán)境 ..................................................... 10 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ........................................... 11 3 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) ...................................................... 13 FIR 濾波器的基本理論 ............................................. 13 FIR 濾波器的特點(diǎn) ........................................... 13 FIR 濾波器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法 ......................................... 14 窗函數(shù)法 ................................................... 14 Chebyshev 逼近法 ........................................... 16 FIR 濾波器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) .......................................... 17 帶通濾波器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) ..................................... 17 低通濾波器的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) .................................... 19 4 FIR 濾波器的應(yīng)用及其 DSP 實(shí)現(xiàn) .......................................... 20 FFT/IFFT 算法程序及應(yīng)用 .......................................... 21 FFT 設(shè)計(jì)方法 ............................................... 21 FFT 算法的實(shí)現(xiàn) ............................................. 22 FFT 算法的仿真和測(cè)試結(jié)果 ................................... 24 FIR 濾波器的 DSP 的實(shí)現(xiàn) ........................................... 25 FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 ....................................... 25 FIR 濾波器的軟件設(shè)計(jì)及其調(diào)試 ............................... 26 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 31 附錄 A MATLAB 程序 ................................................... 32 附錄 B FFT 的 DSP 實(shí)現(xiàn)程序 ............................................ 34 1 緒 論 引言 隨著信息時(shí)代和數(shù)字世界的到來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理已成為如今一門(mén)極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。許多領(lǐng)域?qū)τ跀?shù)字信號(hào)處理器的應(yīng)用都是圍繞美國(guó)德州儀器所開(kāi)發(fā)的DSP 處理器來(lái)進(jìn)行的。目前的 DSP 芯片以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能在通信和其他信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛注意并已成為開(kāi)發(fā)應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)。其中利用 DSP來(lái)實(shí)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(guó)德州儀器公司(TI)TMS320C5410 DSP 芯片的濾波器系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方法，用窗口設(shè)計(jì)法實(shí)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(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明濾波結(jié)果效果良好，達(dá)到了預(yù)期的性能指標(biāo)，用時(shí)間抽取法實(shí)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(duì) LMS 算法進(jìn)行了深入的研究。 數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法、對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、增強(qiáng)、壓縮、估值和識(shí)別等加工處理，借以達(dá)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(duì)于 IIR濾波器，