【正文】 z1? z1? x(n) h(0) h(1) h(2) h(N1) + y(n) 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計 6 將轉置理論應用于上圖 可以得到圖 21 所示的轉置直接型結構，可得到圖 22 所示轉置型結構 [4]。這是因為這時有奇數(shù)個根，其中復數(shù)根成共軛對，必為偶數(shù)，必然有奇數(shù)個實根。 本小節(jié)主要介紹幾種常用的窗函數(shù)和頻率抽樣設計法。任何數(shù)字濾波器的頻率響應)(ejwA 都是 ? 的周期函數(shù)，它的傅立葉級數(shù)展開式為： ehe jNn dj nH ?? ????? )()( 10 其中 ： )2 1()]2 1(s i n [)(21)( 20 ?????? ? LnLndn jjdd eeHh??????? 其中的 ?c 為濾波器的歸一化的截止頻率。 即有： （ ） （ ） 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計 8 )()()( nnnh h d ?? )(n? 是有限長序列，當 nN1 及 n0 時， )(n? =0。 ②旁瓣幅度下降速度要大，以利增加阻帶衰減 。因此，實際選用的窗函數(shù)往往是它們的折衷。反之，則逼近誤差較大。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學，工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同的事情簡捷得多。學科工具包是專業(yè)性比較強的工具包，控制工具包，信號處理工具包，通信工具包等都屬于此類。因此在各個學科和領域得到了廣泛的應用。 程序： Clear all。 %采樣頻率 Dt=(1： N)/fs。 plot(z) lp=500。 %濾波器的傳遞函數(shù)表示 bl=bl/(8*)。 %將原始信號做 FFT 變換 Pyy=y.*conj(y)。 end。 Pyy=y.*conj(y)。 end figure(2)。該 DSP 具有較快的運算速度：運算速度最快可達 532MPIS；采用了低功耗設計方式 :內核電壓為 ， I/O 電壓為 。 TMS320VC5402內部硬件結構 TMS320VC5402 ADC SRAM FLASH 電源 JTAG 時鐘 McBSP1 McBSP2 圖 41 數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖 13 TMS320VC5402 是定點的數(shù)字信號處理器。② 17X17 位并行乘法器，與 40 位專用加法器相連，用于非流水線式單周期乘法 /累加 (做 C)運算 。器片內存儲器的種類 只 要 有 以 下 幾 種 : 雙訪問RAM(DARAM)，單訪問 RAM(SRAM)和 ROM。數(shù)據(jù)存儲空間還有一塊特殊的區(qū)域， 00H~08H。 復位電路設計 為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，復位電路是系統(tǒng)中必不可少的電路。 對于實際的 DSP 應用系統(tǒng)，特別是產品化的 DSP 系統(tǒng)，其可靠性是一個不容忽視的問題。自動復位電路 除了具有上電復位功能外，還具有監(jiān)視系統(tǒng)運行并在系統(tǒng)發(fā)生故障或死機時再次復位的功能。 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計 14 圖 42 數(shù)字濾波器系統(tǒng)復位電路原理圖 時鐘電路設計 給 DSP芯片提供時鐘一般有兩種方法。 15 圖 43 DSP 時鐘電路原理圖 電源設計 為了降低芯片的功耗， DSP5402 芯片采用低電壓供電方式，并且采用內核電壓和I/0 電壓分開的方式。時鐘電路也需要消耗一小部分的電流，而且這部分電流是恒定的，與 CPU和外設的激活度無關。在本系統(tǒng)的設計中采用了兩片 AMS1117 來提供 DSP 芯片的 I/O 電源和內核電源。 由于有兩個電源 ，需要考慮的一個問題是加電次序。 JTAG接口設計 JTAG(Joint Test Action Group)是 1985 年制定的檢測 PCB 和 IC 芯片的一個標準，1990 年被修改后成為 IEEE 的一個標準，即 一 1990。TDO 為測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過 TDO 引腳從 JTAG 接口輸出 。而仿真器通過仿真接口實現(xiàn)與 DSP 之間的數(shù)據(jù)交互。因此，一般的A/D 轉換過程是通過取樣 、保持、量化和編碼這四個步驟完成的?？梢姡M行 A/D 轉換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結束時的 iv 值。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用△表示。 單片 A/D轉換器的轉換精度是用分辨率和轉換誤差來描述的。例如 A/D 轉換器輸出為 10 位二進制數(shù)，輸入信號最大值為 3V，那么這個轉換器應能區(qū)分輸入信號的最小電壓為 3mV。由于 DSP 的 10 電壓為 ，因此選擇 TLV1570 器件可以省略電平轉換器件。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，一個內部的電壓參考源和一個高速的串行接口。 McBSP 是在標準串行接口的基礎上對功能進行擴展的，除了具有標準串口的功能特點外，其靈活性體現(xiàn)在以下幾個方面 :①雙緩沖區(qū)發(fā)送，三緩沖區(qū)接收，允許連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸 。 DPS5402 的 McBSP 串口工作于時鐘停止模式時與 SPI 協(xié)議兼容。 硬件平臺的調試與結果 DSP 系統(tǒng)的開發(fā)是一個復雜的過程，在系統(tǒng)的設計和調試中不但需要數(shù)字信號處理方面的理論知識，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)經驗。通過實際測量該系統(tǒng)沒有出現(xiàn)短路想象。③檢測系統(tǒng)的復位信號是否工作正常，系統(tǒng)在復位后部分器件會檢測自身的工作狀態(tài)，如果復位信號工作不正常很大程度上會影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)不能實現(xiàn)預期的功能。⑤測量所準備的測試信號源的工作電壓和工作頻率是否在系統(tǒng)的允許范圍內。通過學習 FIR 濾波器的結構、數(shù)字濾波器的設計理論，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)字信號處理器的基本結構和特征，充分利用其片上資源，用通用的可編程 DSP 芯片實現(xiàn)本次基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計。④研究了如何在定點 DSP 中實現(xiàn)數(shù)字濾波器的算法，主要是有限長沖激響應數(shù)字濾波器的算法。本文設計的基于 DSP 的數(shù)字濾波器必定會進一步改進有更好的應用。在婁老師的指導下，使我最終順利完成畢業(yè)設計。 作者： 年 月 日 21 參考文獻 [1]程佩青 .數(shù)字信號處理教程 [M].北京：清華大學出版社， 2021. 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Abstract:FIR filter FIR (Finite Impulse moisturiser Response) filter: Finite length unit Impulse Response filter， is the most basic element in a digital signal processing system， it can ensure that any amplitude frequency characteristics of strict linear phase frequency characteristics at the same time， at the same time the unit sample Response is limited long， thus filter is stable system. Therefore， FIR filter in munication， image processing， pattern recognition and other fields have a wide range of applications. Keywords: FIR Filter Digital 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. working principle: Before entering the FIR filter， the first to transform signal by A/D device module， the analog signals into digital signals