【正文】 i++) { pr[i]=sqrt(fr[i]*fr[i]+fi[i]*fi[i])。 fr[it+j]=fr[it+j]+poddr。 j++) { p=pr[m*j]*fr[it+j+nv/2]。 for (l0=k2。 it=it+2) { vr=fr[it]。 i=n1。 fi[it]=pi[is]。 it++) { m=it。 extern void READAD50(void)。ws=*pi。 As=60。 ylable(39。 posplot=[39。Hanning Window39。 ylabel（ ‘w（ n） ‘） 。 Stext=‘Hamming Window‘。 圖 圖形參數(shù)設(shè)置窗口 設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)為：采用雙蹤觀察啟始地址分別為 x 和 y，長度為 256的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為 32 位浮點型變量，這兩個數(shù)組中分別存放的是經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的輸入混疊信號（輸入信號）和對該信號進行 FIR 濾波的結(jié)果；單擊“ Animate”運行程序，調(diào)整觀察窗口并觀察濾波結(jié)果，如圖 示。由于 C 程序中的變量全部由 C 語言來定義，因此采用 C 源碼調(diào)試器可以方便地觀察 C 語言變量。采用這種方法 一方面可以在 C 程序中實現(xiàn)用 C 語言無法實現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷使能或無效、讀取狀態(tài)寄存器和中斷標志寄存器等。 (7 )如果函數(shù)有返回值，則返回值存放在累加器 ACC 中。在編寫?yīng)毩⒌膮R編程序時，必須注意以下幾點： (1) 不論是用 c 語言編寫的函數(shù)還是用匯編編寫的函數(shù)，都必須遵循寄存器使用規(guī)則。因此，在很多情況下， DSP應(yīng)用程序往往需要用 c語言和匯編語言的混合編程方法來實現(xiàn)，以達到最佳利用 DSP芯片軟硬件資源的目的。用 C語言開發(fā) DSP程序不僅使 DSP開發(fā)的速度大大加快，而且開發(fā)出 來的 DSP程序的可讀性和可移植性也大大增加，程序修改也很方便。通常情況下， macd指令執(zhí)行時需要三個周期。設(shè) x(n)為輸入信號， h(n)為 FIR濾波器的沖擊響應(yīng)， n=0，?， N1，則 FIR濾波器的輸出 y(n)就是 x(n)與 h(n)的卷積，即： ? ? ? ? ? ?mhmnxny Nm *10??? ?? （ ） 由于卷積是數(shù)字信號處理中最常用到的算法，因此幾乎所有的 DSP芯片中都設(shè)有專門的指令支持卷積運算。 (2)實現(xiàn) N 點復(fù)數(shù) FFT N 點復(fù)數(shù) FFT 算法的實現(xiàn)可以分為三個功能模塊，即第一級蝶形運算、第二級蝶形運算、第三級至 N2log 級蝶形運算。 增加一個歸一化因子 1/N； 將 nkNW 用其復(fù)共軛 nkNW? 代替，可見求 X(k)的反 FFT 可以分為以下 3 個步驟： (1)取 x(k) 的共軛得 nX (k)； (2)求 X(k)的 FFT 得 Nｘ (n)； (3)取 X(n)的共軛 , 并除以 N, 就得到了 x(n)。之所以說略有差異是指并無數(shù)量級的差別，甚至無成倍的差別。 FFT 算法將長序列的 DFT分解為短序列 DFT， N 點的DFT先分解為 2個 N/2點的 DFT，每個 N/2點的 DFT又分解為 N/4點的 DFT，如此這般。 根據(jù)窗函數(shù)法的設(shè)計原則，由表 ，海明窗（ hamming） 可提供大于 50dB的衰減。 ‘ftype‘為濾波器類型。、 、 等人應(yīng)用切比雪夫逼近理論提出了一種設(shè)計FIR濾波器的計算機輔助算法。頻率抽樣法是從頻率出發(fā)， 將給定的理想頻響 ? ?jwd eH 加以等間隔抽樣 。 )(nhd 可由理想頻率特性 )( jwd eH 通過傅氏反變換得到， ?? ?? deeHnh jwjwdd ??? )(21)( () 一般來說，這樣得到的理想單位脈沖響應(yīng)序列 )(nhd 是個無限長序列，因而是非因果的。 FIR濾波器的設(shè)計任務(wù)，是要決定一個轉(zhuǎn)移函數(shù) H(z)，使它的頻率響應(yīng)滿足給定的要求。 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，如圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔ㄐ蝹鬟f系統(tǒng)中都越來越多的要求信道具有線性的相位特性。 3 FIR 濾波器的設(shè)計 FIR 濾波器的基本理論 FIR 濾波器的特點 數(shù)字濾波器的功能，就是把輸入序列通過一定的運算變換成輸出序列。 圖 CCS基本編輯界面 在利用 CCS 編程的過程中，不可避免的要遇到如何將程序變量分配到內(nèi)存中去的問題。 . CCS 開發(fā)環(huán)境 本節(jié)將介紹 CCS Code Composer Studio 的基本開發(fā)環(huán)境、軟件開發(fā)過程、 CCS 組件。它屬于 TI C5000 系列中的 C54X 系列，正如前面所說，同一系列的 DSP 具有相同的內(nèi)核、相同或兼容的匯編指令集，差別僅在于內(nèi)存儲器的大小，片內(nèi)外設(shè)等等，所以就首先介紹一下 C54 系列 DSP 普遍具有的特點和性能。相對 C2020 系列來說，其內(nèi)部存儲更大，運行速度更快，更適合執(zhí)行較為復(fù)雜的數(shù)字信號處理任務(wù)，但控制功能相對較弱。其他系列產(chǎn)品應(yīng)用較少或已經(jīng)淘汰。另外， DSP 系統(tǒng)中的高速時鐘通常在幾十兆赫，可能帶來高頻干擾和電磁泄漏等問題， 而且 DSP 的功率消耗在系統(tǒng)中也是較大的。如 A/D 轉(zhuǎn)換，如果輸入的是數(shù)字信號，就可以直接交給 DSP 進行運算 ]5[ 。 研究 DSP 的結(jié)構(gòu)特點，了解 TI 公司的 TMS3205410 DSP 器件，掌握 DSP 系統(tǒng)的構(gòu)成及軟硬件設(shè)計方法和 CCS 軟件的調(diào)試方法；并以 TI 公司的 TMS3205410 DSP 為核心處理器，在 DSK 上實現(xiàn) FIR 濾波器系統(tǒng)。在所有生產(chǎn) DSP 的公司中， TI 可謂一枝獨秀，它是世界上最大的 DSP 供應(yīng)商， TI 系列 的 DSP 也是公認的最成功的 DSP。 1979 年美國 Intel 公司發(fā)布的商用可編程器件 2920 是 DSP 芯片的一個主要里程碑； 1980 年 NEC 公司推出的 PD7720 是第一個具有乘法器的商用 DSP 芯片。本科題的研究，將為今后設(shè)計以DSP 為核心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術(shù)準備，這不僅具有重要的理論意義，同時還具有重要的實際意義。數(shù)字濾波技術(shù)又是進行數(shù)字信號處理的最基本手段之一，它是對數(shù)字輸人信號進行運算，產(chǎn)數(shù)字輸出信號，以改善信號品質(zhì)，提取有用信息，或者把組合在一起的多個信號分量分離開來為目的。 相對于 IIR濾波器， FIR濾波器有著易于實現(xiàn)和系統(tǒng)絕對穩(wěn)定的優(yōu)勢，因此得到廣泛的應(yīng)用；對于時變系統(tǒng)濾波器的研究則導(dǎo)致了以卡爾曼濾波為代表的自適應(yīng)濾波理論的產(chǎn)生。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。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。 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。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(dǎo)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。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)。 70 年代至 80 年代初是 DSP 發(fā)展的第二階段。 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。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。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。 (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)。 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。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。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。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[ 。 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。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)?，按照要求選擇 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。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。 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)。下面我們來簡單介紹一下這三種設(shè)計方法。 窗函數(shù)設(shè)計方法的基本步驟是： (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。 Chebyshev 逼近法 窗函數(shù)法和頻率采樣法設(shè)計出的濾波器的頻率特性都是在不同意義上對所給 理想頻率特性 ? ?jwd eH 的逼近。 語法格式： B=fir1（ n, nW ） B=fir1（ n, nW ,‘ftype‘） B=fir1（ n, nW ,window） B=fir1（ n, nW ,‘ftype‘， window） 其中， n 為 FIR 濾波器的階數(shù)，對于高通、帶阻 濾波器 n 取偶數(shù)。帶通濾波器的指標性能給出如下： 下阻帶邊緣： ?? ?s ， dBAs 60? 下通帶邊緣： ?? ?p ， dBRp 1? 上通帶邊緣： ?? ?p ， dBRp 1? 上阻帶邊緣： ?? ?s ， dBAs 60? 設(shè)計結(jié)果如 、 、 、 。它是將 DFT分解開來進行運算，理論上是一致的，只是通過分解 DFT運算來達到減少運算量的目的。兩者的區(qū)別是旋轉(zhuǎn)因子出現(xiàn)的位置不同，但算法是一樣的。所以 FFT算法由兩部分組成：碼位倒置和 2點的 DFT運算。在用匯編指令進行位碼倒置時，使用位碼倒置尋址可以大大提高程序執(zhí)行速度和使用存儲器的效率。 用 DSP 實現(xiàn) Z 1? 算法是十分方便的，常用的方法有兩種：線性緩沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法。這條指令在執(zhí)行時，先把指令中的 pmad常數(shù)送到程序地址寄存器的 PAR中，然后將 Smem地址中的數(shù)據(jù)用 PAR地址在程序存儲器中讀取 的數(shù)據(jù)相乘，并將乘積結(jié)果累加到由 Src指定的累加器中。 圖 FIR系數(shù)存儲格式示意圖 考慮到在 執(zhí)行 macd指令時是將低地址的數(shù)據(jù)復(fù)制到高地址來完成延遲功能，所以在用 macd指令計算卷積時，先計算 x(nN+1)與 h(N1)的乘積，最后才計算 x(n)與 h(0)的乘積。用 C語言編寫的中斷程序雖然可讀性很好，但由于進 入中斷程序以后，有時不管程序中是否用到，中斷程序都將寄存器進行保護，從而大大降低中斷程序的效率。 上面的例子采用的是第一種方法，這是一種常用的 C語言和匯編語言接口方法，采用這種方法最重要的是必須遵守 c編譯器所定義的函數(shù)調(diào)用規(guī)則和寄存器使用規(guī)則。 (4 )從匯編程序調(diào)用 C 函數(shù)時，以逆序方式壓入堆棧，調(diào)用時再將參數(shù)彈出。 (10 ) 任何在匯編中定義的對象或函數(shù)，如果需要在 C 程序中訪問或調(diào)用，則必須用匯編指令 .global 定義。 (2) 程序結(jié)構(gòu)清晰。編譯并將整個 FIR項目成功地下載到目標系統(tǒng)板后 , FIR程序就可以在 EVM 板上運行 ]19~18[ 。 for i=