【正文】 撰寫(xiě)論文的過(guò)程也是學(xué)習(xí)的過(guò)程，使我運(yùn)用自己的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。由于 MATLAB 上的算法不能直接在 CCS 上實(shí)現(xiàn)，所以，要將算法改寫(xiě)成 CCS 能夠識(shí)別的 C 語(yǔ)言程序。與 MATLAB 仿真時(shí)的結(jié)果相差無(wú)幾，與幅頻特性曲線雖然有點(diǎn)差別，但是總體來(lái)說(shuō)此次濾波器設(shè)計(jì)是成功的。把鼠標(biāo)移到相應(yīng)的 *.pjt 文件夾處，單吉右鍵，可以從彈出的快捷菜單中選擇 add file to project 選項(xiàng)，選擇添加適當(dāng)?shù)奈募?項(xiàng)目中可以加入的文件的擴(kuò)展有： *.C 源程序文件， *.ASM 匯編源程序文件， *.OBJ 目標(biāo)文件， *.LIB 庫(kù)文件，*.CMD 鏈接命令文件?？捎?20MHZ 外部四腳有源晶振或 10MHZ 經(jīng)鎖相環(huán) 4倍頻至 40mhz. 在線調(diào)試與仿真通過(guò) JTAG 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試接口及相應(yīng)的控制器，從而不但能控制和觀察系統(tǒng)中處理器的運(yùn)行，測(cè)試每一塊芯片，還可以用此接口下載程序。 . . 5 在 DSP 上的實(shí)現(xiàn) CCS 軟件簡(jiǎn)介 CCS 是一種針對(duì) TMS320 系列 DSP 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ,在 Windows 操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。 DSP 芯片性能 ? DSP 芯 片的運(yùn)算速度 ? 指令周期：即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間 ? TMS320LF2407 A， 40MHz， 10ns ? MAC時(shí)間：即一次乘法加上一次加法的時(shí)間 ? 大部分 DSP 芯片在一個(gè)指令周期完成 ? FFT執(zhí)行時(shí)間：即運(yùn)行一個(gè) N 點(diǎn) FFT 程序所需的時(shí)間 ? 衡量 DSP 運(yùn)算能力的一個(gè)指標(biāo) ? MIPS：即每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令 ， TMS320LF2407 A， 40MIPS ? MOPS：即每秒執(zhí)行百萬(wàn)次操作 ? MFLOPS：即每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作 ? BOPS：即每秒執(zhí)行十億次操作 ? DSP 芯片的價(jià)格 ? DSP 芯片的硬件資源 ? 片內(nèi) RAM， ROM，外擴(kuò)空間， I/O 接口 … ? DSP 芯片的運(yùn)算精度 ，一般 16，有些 24 ? DSP 芯片的開(kāi)發(fā)工具 ? DSP 芯片的功耗 ? 其他：選擇 DSP 芯片還應(yīng)考慮到封裝的形式（ DIP、 PGA、 PLCC、 PQFP）、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等 DSP 芯片的應(yīng)用 . . DSP 系統(tǒng)構(gòu)成 一個(gè)典型的 DSP 系統(tǒng)應(yīng)包括抗混疊濾波器、數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、 D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器等。數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的 DSP 芯片稱(chēng)為定點(diǎn) DSP 芯片，如 TI 公司的 TMS320C1X/C2X、 TMS320C2XX/C5X、 TMS320C54X/C62XX系列， AD 公司的 ADSP21XX 系列， ATamp。 與通用微處理器相比， DSP 芯片的其他通用功能相對(duì)較弱些。 DSP 芯片主要特點(diǎn) 根據(jù)數(shù)字信號(hào) 處理的要求， DSP 芯片一般具有如下的一些主要特點(diǎn)： (1) 在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。 end 運(yùn)行程序，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果。 v3=*v2。 v4=0。顯然，用MATLAB 運(yùn)行上述程序可以得到數(shù)字濾波器最小階數(shù)和數(shù)字濾波器系數(shù)： N =3 bz = az = 由次可以得到數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)： ? ? 321 321 ??? ??? ??? ???? zzz zzzzH k (31) 系統(tǒng)函數(shù)已經(jīng)求出來(lái)了，那么，就可以根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)濾波器算法了。s39。 使用 MATLAB 計(jì)算數(shù)字濾波器系數(shù) 在 中，已經(jīng)選定了用橢圓模擬濾波器來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，現(xiàn)在要做的就是根據(jù)任務(wù)的指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的系數(shù)。 fdatool 工具箱如圖 31 所示： 圖 31 fdatool工具箱 圖 31 中右下角的 Fs 為采樣頻率， Fpass 和 Fstop 分別是通帶截止頻率和阻帶截止頻率，Apass 和 Astop 分別是通帶最大衰減和阻帶最小衰減，按照任務(wù)要求 Fs=1000Hz，F(xiàn)pass=200Hz， Fstop=400Hz， Apass=1dB， Astop=30dB。之后就介紹了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟和兩種設(shè)計(jì)方法，分別是 脈沖響應(yīng)不變法 和 雙線性變換法 ，分析了兩種方法的特點(diǎn)以供選擇。調(diào)用格式為： y=filtfilt(b,a,x) 式中， b,a 分別為濾波器傳遞函數(shù) H(z)的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)。但一般濾波器不滿足這個(gè)條件，衡量實(shí)際濾波器相位平均延遲的物理量是群延遲。 (2) impz impz 用于產(chǎn)生數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)。或 [h,f]=freqz(b,a,n,[’whole’],Fs)。 %模擬濾波器分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)，采樣間隔 [bz1,az1]=bilinear(b,a,1/T) %將模擬濾波器傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器傳遞函數(shù) 程序輸出為： bz1 = az1 = 雙線性變換法克服了脈沖響應(yīng)不變法的頻譜混迭問(wèn)題，其幅值逼近程度好，可適用于高通、帶阻等各種類(lèi)型濾波器的設(shè)計(jì)。 在 MATLAB 中，函數(shù) bilinear 采用雙線性變換法實(shí)現(xiàn)模擬 s 域至數(shù)字 z 域的映射，直接用于模擬 濾波器變換為數(shù)字濾波器。這使得 ?j 軸上每隔 T?2 便映射到 z 域中的單位圓一周。前面已提到過(guò)，函數(shù)輸入變量中的 []表示可添加也可略去的內(nèi)容。 求模擬濾波器單位沖激響應(yīng) ??tha 的采樣值，即數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)序列 h(n)。 (5) 用軟件和 /或者硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器。在基本形式上，每一種濾波器都可以用它的沖擊響應(yīng)序列 h(k)(k=0,1,……) 來(lái)表示。 . . 2 數(shù)字濾波器的基本理論 數(shù)字濾波器概念 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號(hào)處理裝置 ,其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào) ， 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變離散系統(tǒng)。整體流程土 如圖 11： 輸 入信 號(hào)D S PA D D A輸 出信 號(hào)設(shè) 計(jì) m a t l a b 算法m a t l a b 算 法 移植 到 D S P 上選 擇 合 適 的 模擬 濾 波 器 圖 11 整體設(shè)計(jì)流程圖 章節(jié)安排 本文分為五個(gè)章節(jié)，章節(jié)安排如下： 第一章 是緒論，主要講述數(shù)字濾波器的國(guó)內(nèi)外背景，課題意義，發(fā)展前景。一般說(shuō)來(lái)，通過(guò)對(duì)模擬濾波器函數(shù)的變換來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，很難達(dá)到逼近任意頻率響應(yīng)或沖激響應(yīng)，而采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)則有可能實(shí)現(xiàn)頻域或時(shí)域的最佳逼近，或頻域時(shí)域聯(lián)合最佳逼近。數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科的一項(xiàng)重大進(jìn)展是關(guān)于數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法的研究。 (2) 有限字長(zhǎng)效應(yīng)：數(shù)字濾波器受量化一個(gè)連續(xù)信號(hào)而引起的 ADV 噪聲的影響，以及在計(jì)算過(guò)程中發(fā)生的舍入噪聲的影響。而對(duì)于數(shù)字濾波器，它的精度僅受限于它所采用的字長(zhǎng)。這樣就不必經(jīng)常去校驗(yàn)。導(dǎo)致 RC 有源濾波器、數(shù)字濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展，到 70 年代后期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來(lái)并得到應(yīng)用。目前數(shù)字信號(hào)處理在通信、語(yǔ)音、圖像、自動(dòng)控 制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。designing and imitating the earlier stage of IIR digital filter。經(jīng)過(guò) TMS320LF2407A處理后的結(jié)果和 MATLAB 上仿真的結(jié)果相近，說(shuō)明這次設(shè)計(jì)還是很成功的。. . 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 摘要 當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。 關(guān)鍵字 ：數(shù)字濾波器； IIR； MATLAB； CCS； TMS320LF2407A . . DSPbased IIR digital filter design Abstract Nowadays we are in the digital time,the technology of digital signal process are got extensive attention by with the development of technology of puter and microelectronics,the theory and arithmetic of digital signal process development quickly,Digital filters are extensively used in audio and video process, digital munications,frequency analyse,autocontrol and so filter is one of the most important part of digital signal Process,almost appeared in all digital signal process filter is a discrete LIT system can acplish the signal filter using finite precision arithmetic,with a group of digital signal input (which sampled and measure with analog signals) and another group of changed digital signal filter is one of the important contents of digital signal Process. Relative to analog filter,the digital filter without excursion,be able to process lower frequency signal,the characteristic of frequency response close to ideal value,With high Precision,and easy to advantages decide the application of digital filter bee more and more the developing of DSP(digital signal processor) and FPGA,provide more choice for digital filter. This project mainly applies the MATLAB software to design IIR digital filter。introducing in a systematic way the hardware structure and characteristics of TI Company’s TMS320LF2407A series of signal processor,and the integrated developing surroundings CCS of DSP。在數(shù)字信號(hào)處理中起著重要的作用并已獲得廣泛應(yīng)用的是數(shù)字濾波器（ DF， Digital Filter）。 80 年代，致力于各類(lèi)新型濾波器的研究，努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 (3) 如果利用一個(gè)可編程的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)就能被自動(dòng)地調(diào)整。 (8) 數(shù)字濾波器可以以極低的頻率運(yùn)行，例如在生物醫(yī)學(xué)中有許多極低頻率應(yīng)用的例子，在這些應(yīng)用中采用模擬濾波器是不現(xiàn)實(shí)的。遞歸濾波器的階數(shù)越高，舍入噪聲的累計(jì)就越大，可能會(huì)引起濾波器的不穩(wěn)定。關(guān)于數(shù)字濾波器，早在上世紀(jì) 40 年代末期，就有人討論過(guò)它的可能性問(wèn)題，但直到60 年代中期，才開(kāi)始形成關(guān)于數(shù)字濾波器的一整套完整的正規(guī)理論。這樣，數(shù)字濾波器的分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)容也更加豐富起來(lái)，各 種新的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，也都能用專(zhuān)用數(shù)字硬件實(shí)時(shí)加以實(shí)現(xiàn)。讓讀者對(duì)數(shù)字濾波器有一個(gè)大概的了解，知道數(shù)字濾波器是在什么樣的背景下產(chǎn)生的，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)，再根據(jù)這些優(yōu)點(diǎn)，講述數(shù)字濾波器的廣泛應(yīng)用、發(fā)展前景等，這也就是選題的意義。它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)特性對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)進(jìn)行加工和變換 ， 改變輸入序列 的頻譜或信號(hào)波形 ， 讓有用頻率的信號(hào)分量通過(guò) ,抑制無(wú)用的信號(hào)分量輸出。濾波器的. . 輸入輸出信號(hào)通過(guò)卷積和相聯(lián)系，式 (24)給出了 IIR 濾波器的相關(guān)公式，式 (25)給出了 FIR濾波器的相關(guān)公式。 這五個(gè)步驟不是必需相互獨(dú)立的，它們也不是總要按照上面給出的順序執(zhí)行。 對(duì)數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng) h(n)進(jìn)行 z 變換，得到傳遞函數(shù) H(z)。下面我們用例子說(shuō)明如何使用這個(gè)函數(shù)。如果模擬濾波器頻率響應(yīng)是有限帶寬的話，通過(guò)變換得到的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)非常接近于模擬濾波器的頻