【正文】 劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、敏銳的科研洞察力和淵博的知識給我留下了深刻的印象。②研究了MATLAB軟件在數(shù)字信號處理，尤其是數(shù)字濾波器處理中的應(yīng)用，得出了幾種數(shù)字濾波器的基本模型。③下載程序到目標(biāo)系統(tǒng)，通過設(shè)置斷點(diǎn)和單步運(yùn)行，檢查DSP相關(guān)寄存器的值是否配置為所需要的值。開始DSP初始化McBSP0初始化McBSP1初始化將h（n）的值賦給相應(yīng)的循環(huán)緩沖區(qū)將x(n)對應(yīng)循環(huán)緩沖區(qū)的值清零TLV5608初始化TLV1507初始化循環(huán)執(zhí)行濾波程序DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器流程圖設(shè)計(jì)的程序工程中包含4個(gè)文件:。使用Probe Point工具在主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)間傳輸數(shù)據(jù)。它們使用的是同一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境。為了使用循環(huán)尋址，除了對數(shù)據(jù)餓存放有要求外，先還要設(shè)置BK為塊長N。為了實(shí)現(xiàn)對應(yīng)項(xiàng)相乘，輸入樣值x(n)和濾波器系數(shù)h(n)必須合理存放，并正確初始化這兩個(gè)存儲(chǔ)塊指針。（3)連接時(shí)將矢量表重定位到IPTR指定的地址。DSP芯片的初始化是設(shè)定DSP芯片工作狀態(tài)的重要步驟，只有正確進(jìn)行DSP芯片的初始化，才能保證芯片的正確運(yùn)行。浮點(diǎn)數(shù)與定點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以表示為:浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù): (14)定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù): (15)為了最大限度的保持?jǐn)?shù)的精度，在將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)時(shí)，可以采用上取整的方法，在取整運(yùn)算前，即浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù): (16) 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)之后，軟件設(shè)計(jì)就成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一個(gè)DSP系統(tǒng)在很大程度上取決于軟件設(shè)計(jì)是否合理與可靠。下表中列出了一個(gè)16位數(shù)的16種Q表示、S表示及它們所能表示的十進(jìn)制數(shù)值的范圍。每個(gè)16位數(shù)用一個(gè)符號位來表示數(shù)的正負(fù)(0表示數(shù)值為正，1則表示數(shù)值為負(fù))，其余15位表示數(shù)值的大小。通過實(shí)際檢測，本系統(tǒng)的時(shí)鐘信號波形良好，沒有嚴(yán)重的過沖現(xiàn)象。由于本系統(tǒng)是一個(gè)基于DSP的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的調(diào)試中主要測試步驟和實(shí)際結(jié)果如下:①首先測量電路板的電源和地是否有短路現(xiàn)象，如有短路現(xiàn)象會(huì)對電路板上的器件造成損壞，出現(xiàn)短路情況應(yīng)該及時(shí)檢查電阻電容以及芯片的焊接(電路板上所采用器件多為小封裝器件，管腳間距教小，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，焊接完成后要認(rèn)真檢查)。設(shè)計(jì)中將模擬電路的地通過單點(diǎn)接地到一點(diǎn)，數(shù)字電路的地通過單點(diǎn)接地到一點(diǎn)，然后二者最后連接到一塊。對于低頻設(shè)計(jì)，線跡互連和板層的影響可以不考慮，當(dāng)頻率超過50MHZ時(shí)，互連關(guān)系必須一傳輸線考慮，而在評定系統(tǒng)性能時(shí)也必須考慮印刷電路板材的電參數(shù)。②可與SPI、AC97等兼容設(shè)備直接接口。該誤差值應(yīng)低于LSB/2。①分辨率，D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)。下圖為TLV1570的功能時(shí)序圖。在最大輸入電壓一定時(shí)，輸出位數(shù)愈多，量化單位愈小，分辨率愈高。因此，在用數(shù)字量表示取樣電壓時(shí)，也必須把它化成這個(gè)最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程就叫做量化。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟完成的。BOOT在運(yùn)行搬移程序之前，首先進(jìn)行初始化，初始化工作包括:使中斷無效(INTM=1)，內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)(OLVY=1)，對程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個(gè)等待狀態(tài)等。當(dāng)與慢速器件通信時(shí)，CPU處于等待狀態(tài)，直到慢速器件完成了它的操作并發(fā)出READY信號才繼續(xù)運(yùn)行。TMS320VC5402通過外部總線與外部存儲(chǔ)器以及拍設(shè)備相連。其中RAM又可以分為兩種類型:單訪問RAM(SARAM)和雙訪問RAM(DARAM)。TMS為測試模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測試模式。理想情況下，DSP芯片上的兩個(gè)電源同時(shí)加電，但是在一些場合很難做到。CVdd為器件的所有內(nèi)部邏輯提供電流，包括CPU、時(shí)鐘電路和所有外設(shè)。一種是利用DSP芯片內(nèi)部所提供的晶振電路，在DSP芯片的Xl和X2/CLKIN之間連接一晶體可啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器，晶體應(yīng)為基本模式，且為并聯(lián)諧振。由于DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率較高，在運(yùn)行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。這塊區(qū)域包含的是存儲(chǔ)器映像寄存器，它包含了DSP中所有的寄存器，可以通過讀這塊存儲(chǔ)器來了解各個(gè)寄存器的值，或者通過寫這塊寄存器來改變寄存器的值。③比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)，用于加法/比較選擇。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用的是TLV5608，實(shí)現(xiàn)濾波后的信號從數(shù)字信號恢復(fù)為所需要的模擬信號。ylabel(39。程序代碼和仿真結(jié)果如下:Fs=16000。Hamming窗函數(shù)hamming()，語法格式為hamming(N)返回一N點(diǎn)Hamming窗，結(jié)果為列向量。插值用FIR濾波器設(shè)計(jì)intfilt()，語法格式為B=intfilt(R，L，ALPHA) 設(shè)計(jì)一線性相位FIR濾波器，用于插值時(shí)在插入零后對信號的平滑。即在Z平面單位圓上按角度等分的取樣值等于的各相應(yīng)值，就以次值作為實(shí)際FIR數(shù)字濾波器頻率特性的取樣值H(k)，或者說H(k)正是所要求的頻率響應(yīng)的N個(gè)等間隔的取樣值。這種系統(tǒng)在MATLAB當(dāng)中可以用其分子和分母的系數(shù)，即濾波器系數(shù)構(gòu)成的兩個(gè)向量來唯一確定:可以對傳遞函數(shù)進(jìn)行首一化處理，在傳遞函數(shù)的上下同時(shí)除以則可以得到首一化的兩向量: FIR濾波器的MATLAB輔助設(shè)計(jì) FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有Fourier級數(shù)展開設(shè)計(jì)方法、窗函數(shù)法、頻率采樣法（1）Fourier級數(shù)展開法設(shè)所希望的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)是，它是頻域的周期函數(shù)，周期為2因此可以將它展開為Fourier級數(shù): (9)式中是Fourier系數(shù)，當(dāng)然它也是一個(gè)單位沖激響應(yīng)序列。設(shè)計(jì)一個(gè)H(z)使其逼近所需要的技術(shù)指標(biāo):實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的H(z)。軟件實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)函數(shù)具有可變性，僅依賴于算法結(jié)構(gòu)，并且易于獲得較理想的濾波性能，所以軟件濾波在濾波器的使用中起到了越來越重要的作用。FIR濾波器轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)圖將式中的系統(tǒng)函數(shù)H(z)分解成若干一階和二階多項(xiàng)式的連乘積: (3)則可構(gòu)成如下圖所示的級聯(lián)型結(jié)構(gòu)。3 數(shù)字濾波器理論研究 數(shù)字濾波器的定義和分類數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理功能的，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。它利用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有硬件乘法器、累加器，使用流水線結(jié)構(gòu)，具有良好的并行特點(diǎn)，并有專門設(shè)計(jì)的適用于數(shù)字信號處理的指令系統(tǒng)等。這種方法的缺點(diǎn)是速度太慢，不能用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，主要用于DSP算法的模擬與仿真。另外，當(dāng)信號和噪聲之間為卷積關(guān)系的時(shí)候，在一定條件下可以利用同態(tài)濾波把信號有效地分離開來，由同態(tài)濾波理論引申出的復(fù)時(shí)譜也成為現(xiàn)代信號處理中極為重要的概念。Kalman濾波是20世紀(jì)60年代初提出的一種濾波方法。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(yán)格，因此產(chǎn)品的成品率高，價(jià)格也日趨降低。因而在數(shù)字通信、語音圖象處理、譜分析、模式識別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前DSP芯片的價(jià)格越來越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。隨著集成電路技術(shù)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(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)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(qiáng)。在數(shù)字信號處理中，濾波占有極其重要的地位。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎(chǔ)。(2)研究分析了如何利用MATLAB仿真軟件來設(shè)計(jì)出符合要求的數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本的處理技術(shù)。DSP技術(shù)就是基于VLSI技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的一門重要技術(shù)。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(yùn)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。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(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)勢決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。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。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(jì)。Wiener濾波、Kalman濾波和自適應(yīng)濾波都是線性濾波，線性濾波的最大缺點(diǎn)就是在消除噪聲的同時(shí)，會(huì)造成信號邊緣的模糊。(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)。(5)用專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn)。 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(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。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(tái)完成給定運(yùn)算的專用的數(shù)字計(jì)算機(jī)，也可以將所需要的運(yùn)算編成程序，讓通用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行。其中， 為一階節(jié)； 為二階節(jié)。各種高級語言在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)濾波器當(dāng)中都有一整套成熟的程序組，在使用這些程序時(shí)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(dá)式和濾波器各種形式相互之間的轉(zhuǎn)換，顯得十分復(fù)雜。 濾波器的表達(dá)方式在線性系統(tǒng)理論中，系統(tǒng)表示一般常用的數(shù)學(xué)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(diǎn)增益模型等。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(xiàng)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。 MATLAB中FIR數(shù)字濾波器相關(guān)函數(shù)用窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法FIR濾波器firl()，語法格式為B=firl(N，Wn)，設(shè)計(jì)一個(gè)N階的FIR數(shù)字濾波器，返回的向量B為濾波器的系數(shù)。FIR的階數(shù)估計(jì)(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。Hanning窗函數(shù)hanning()，語法格式為hanning(N)返回一N點(diǎn)Hanning窗，結(jié)果為列向量。[n,of,mo,w]=remezord([1500 2500 3500 4500],[1 0 1],[ ],16000)。幅值39。JTGA口供DSP芯片下載程序調(diào)試。④指數(shù)編碼器，可以在單個(gè)周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。因此編程時(shí)不能隨便向這個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，除非根據(jù)需要來改變相應(yīng)寄存器的值，否則會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行結(jié)果錯(cuò)誤。為了克服這種情況，除了在軟件上做一些保護(hù)措施外，硬件上也必須做相應(yīng)的處理。另一種方法是將外部的時(shí)鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，X1懸空。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(fù)載電容。如果不能做到同時(shí)加電，應(yīng)先對DVdd加電，然后對CVdd加電。TRST為測試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。當(dāng)處理器發(fā)出的地址處在片內(nèi)存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)時(shí)，就對片內(nèi)的RAM或數(shù)據(jù)ROM尋址。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(chǔ)器和I/O口1。當(dāng)外部設(shè)備需要尋址DSP的外部程序、數(shù)據(jù)和I/O存儲(chǔ)空間時(shí)，可以利用HOLD和HODLA信號，達(dá)到控制DSP外部資源的目的。B00T程序選擇何種BOOT方式是根據(jù)外部設(shè)置的不同條件來實(shí)現(xiàn)的，并且判斷條件有一個(gè)先后次序。①取樣定理:在滿足取樣定理的條件下，可以用一個(gè)低通濾波器將信號還原為，這個(gè)低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)在低于幾。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用△表示。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為10位二進(jìn)制數(shù)，輸入信號最大值為3V，那么這個(gè)轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分輸入信號的最小電壓為3mV。從功能時(shí)序圖可以看出該器件包含一個(gè)8通道輸入多路復(fù)用器，一個(gè)高速的10位ADC，一個(gè)內(nèi)部的電壓參考源和一個(gè)高速的串行接口。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。 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(yùn)算工作量，并根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器件的特點(diǎn)，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV5608芯片。③可編程幀同步、數(shù)據(jù)時(shí)鐘極性，支持外部移位時(shí)鐘和內(nèi)部頻率可編程移位時(shí)鐘。因此，高速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須面對互連延遲引起的時(shí)序問題以及串?dāng)_、傳輸線效應(yīng)等信號完整性問題。這樣有效了避免了相互之間的干擾。通過實(shí)際測量該系統(tǒng)沒有出現(xiàn)短路想象。⑤測量所準(zhǔn)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(nèi)。因此，二進(jìn)制數(shù)：0010000000