【正文】 has new AD data popm st0 popm st1 rete 。 not equal ,jump ! stm 0,mcbsp_init 。 transmit ! 。 stop TIMER ! stm 0ffffh,prd 。 send 7th regs 0 ld 3,a idle 1 。 send 3 ld 00405h,a idle 1 。 flp=10M/2/40/A= 25k (all pass) 。 enable all int ! 。 choose RCR10 stm 40h,39h stm 3,spsa0 。 if is_new_data ==1 , has new AD data by slave ac01 ! stm 1000h,ar0 stm 1800h,ar5 stm 400h,bk ld *ar0,t ld 0,b 。 date,must ++ ! stm iir_coefa_buf,ar6 rpt N mvpd iir_coefa,*ar6+ 。 initalize RAM, Variable....初始化寄存器 。 clear all int ! stm 20h,imr 。 vector table start: 0x2021 ssbx intm 。 IIR taps iir_coefa_buf .set 100h 。 實現步驟入下 : 1. 連接試驗箱 ,短接 JP12,使得 DES5402PP 的信號輸出通道與輸入通道相連； 2. 啟動 CCS,并新建工程文件 ,輸入匯編程序并存為 .asm 文件 ,輸入鏈接命令文件并存為 .cmd 文件 ,再依次將他們添加到工程文件中； 3. 在 asm 文件中設置斷點 ,以便觀察到連續(xù)更新的濾波輸出 .在 View 選項中設置輸入和輸出的圖形顯示窗口； 4. 使用 Build 選項完成編譯、鏈接 ,然后將自動生成的 .out 文件裝入DES5402PP 板 ,最后運行程序 ,觀察輸入輸出信號波形。主要有以下特點： ? 項目管理和編輯工具，用來對項目進行創(chuàng)建、配置、生成和運行，支持通過 makefile 和命令行來生成可執(zhí)行代碼； ? 代碼生成工具包括 C 編譯器、匯編器和鏈接器等工具，另外 CCS 還提供了可視化的鏈接工具 Visual Linker，幫助用戶來調整代碼和數據內存，實現程序內存的最優(yōu)化； ? CCS 提供了豐富的調試工具，支持多種模擬器和仿真版，支持在程序運行中探測存儲器特定地址的值，用戶可以方便地在 PC 和目標版上交換數據； ? 提供了豐富的函數庫支持，如 CSL、 DSPLIB 以及 IMGLIB 等； ? 支持實時內核 DSP/BIOS，極大的便利了程序的開發(fā)，使開發(fā)者能夠把精力集中在對算法的研究上。保存 w(n) MPY * AR2+0%,AR3,A 。AR3 指向 a1單元 MVMM AR3,AR1 。修正 AR5 STH A,*AR3 。設置緩沖區(qū)長度 STM 1, AR0 。AR1 指向 DB RPT 2 。 圖 12 改進的直接Ⅱ型 IIR 濾波器的結構 IIR 濾波器的實現方法 高階 IIR 濾波器可以通過多個二階 IIR 濾波器 級聯(lián)或并聯(lián)實現，所以這里先介紹二階 IIR 濾波器的實現方法， 直接 Ⅰ 型 IIR 數字濾波器的實現方法 由直接 Ⅰ 型的傳遞函數 120 1 212() 1b b z b zHz a z a z????? ??得出差分方程為： 0 1 2 1 2( ) ( ) ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 2 )y n b x n b x n b x n a y n a y n? ? ? ? ? ? ? ? ? 可在 DARAM 中開辟四個循環(huán)緩沖區(qū)，用來存放變量和系數，并采用循環(huán)緩沖區(qū)方式尋址。 圖 8 濾波器的幅頻響應 圖 9 濾波器的沖激響應 3 IIR 數字濾波器的 DSP 實現 使用定點 DSP實現 IIR濾波器是不太容易的，因為 IIR 數字濾波器的反饋回路和 CPU32 比特的體系結構很容易引起計算溢出，雖然可以用調整輸入數據的方法克服溢出問題，但定標的結果使得輸出信號的幅度降低，因此還得在硬件上人為地增加一個末級運算放大器來放大輸出信號。 利用 FDATool 工具設計的步驟如下： （ 1） 在 MATLAB 命令 窗口下，執(zhí)行“ FDATool”命令，啟動 FDATool 數字濾波器設計與分析工具 ,并切換到濾波器設計界面； （ 2） 在 Filter Type（濾波器類型）選項中選擇 Lowpass（低通濾波器）； （ 3） 在 Design Method （設計方法）選項中選擇 ChebyshevⅠ型函數； （ 4） 在 Filter Order（濾波器階數）選項中選擇 Minimum Order（最小階次）； （ 5） 在 Frequecy Specifications （頻率參數）選項中指定帶通頻率為Fpass=960，帶阻頻率為 Fstop=1200，采樣頻率 Fs=4800； （ 6） 在 Magnitude Specifications（幅度參數）選項中指定通帶波紋Apass=,阻帶衰減 Astop=60dB； （ 7） 單擊 Design Filter，即可設計出滿足要求的 IIR數字低通濾波器； （ 8） 將設計好的濾波器保存為 通過 FDATool 工具設計好的 IIR低通濾波器的幅頻響應曲線如圖 5 所示 圖 5 IIR 低通濾波器的幅頻響應曲線 IIR 數字濾波器的實際應用舉例 IIR 濾波器因為它的特性而被廣泛應用于數字通信領域，這里我們將介紹它在通信領域中的 一種特殊應用，就是產生和恢復用于按鍵電話機的雙音多頻信號（ DTMF） ,電話機產生兩個音調，一個是低頻音調，一個是高頻音調，按鍵電話機的鍵盤如圖 6 所示，圖中的 A、 B、 C、 D 為預留的待擴展鍵，當按下一個按鍵時，就會產生一對音頻信號，其中高音頻信號對行進行編碼，低音頻信號對列進行編碼，這種雙音多頻信號對的單音可以在 IIR 濾波器上加一個脈沖函數來實現，在 Z 域，濾波器的輸出是傳輸函數和輸入信號的乘積，即 ( ) ( ) ( )Y z H z X z? 又脈沖函數的 Z 變換為 1，所以有，也就是說輸出信號的頻譜和濾波器 的頻率響應是一樣的 ? ? ? ?jw jwY e H e? 。 FDATool 可以設計幾乎所有的常規(guī)濾波器，包括IIR 和 FIR 的各種設計方法。 根據函數返回參數數目的不同，可以得到濾波器的不同表達式，如果函數butter 返回三個參數，那么將得到的返回值分別是濾波器的零點、極點和增益，如果函數返回四個參數，就可以得到濾波器的狀態(tài)空間的表達式。 plot(w,abs(h))。 wp=2*pi*fp/Fs。 2 基于 MATLAB 的 IIR 數字濾波器設計 MATLAB 的意思是矩陣實驗室， MATLAB 語言在矩陣運算和數值運算等方面具有強大的功能，而且其界面非常直觀、簡潔，人機交互性好，目前它已經覆蓋了幾乎所有的科學研究和工程領域，如數字信號處理、數字圖像處理、仿真技術、自動控制、神經網絡、小波分析等。當幅度下降到 時， c??? ，此時 3p dB? ? ，稱 c? 為 3dB 通帶截止頻率。本文主要介紹 IIR 數字濾波器的MATLAB 設計及 DSP 實現。例如卡爾曼濾波器，維納濾波器、自適應濾波器等就屬于這種濾波器。 數字濾波器（ DF, Digital Filter）在數字信號處理中起著重要的作用，濾波是信號處理的基礎，濾波運算是信號處理中的基本運算，在信號的檢測與參數的估計等方面，數字濾波器是使用最為廣泛的一種線形系統(tǒng)。IIR 數字濾波器的 CAD 設計及 DSP 實現 摘 要： 介紹了數字濾波器的基本概念、技術要求和性能指標，給出了 IIR 數字濾波器的設計方法，并用 MATLAB 軟件設計出了幾種常用的數字濾波器。因此濾波器 的設計問題也是數字信號處理中的基本問題。 與模擬濾波器類似， 一般 數字濾波器按頻率特性劃分為低通、高通、帶通、帶阻、全通等 濾波器。 數字濾波器的技術要求和性能指標 一般來說，濾波器的技術要求包括下面幾個方面： ： 濾波器類型 通帶技術要求 阻帶技術要求 幅頻特性 低通 通帶上限頻率 p? 阻帶下限頻率 s? 高通 通帶下限頻率 s? 阻帶上限頻率 p? 帶通 通帶上限頻率 u? 通帶下限頻率 l? 下阻帶上限頻率 1s? 上阻帶下限頻率 2s? 帶阻 上通帶截止頻率 u? 下通帶截止頻率 l? 阻帶下限頻率 1s? 阻帶上限頻率 2s? ：濾波器中帶通帶阻的容限 p? 與 s? 的具體技術指標 ，往往由容許的最大衰減 p? 及阻帶應達到的最小衰減 s? 給出。 p? 、 s? 和 c? 統(tǒng)稱為邊界頻率，它們在濾波器的設計中是非常重要的。同樣，用 MATLAB 語言也可以實現濾波器的設計，而且， MATLAB 的信號處理工具箱中的 FDATool 就是專門進行濾波器設計和譜分析的，它使原 來繁瑣的程序設計簡化成函數的調用，使濾波器的設計更為簡便。 ws=2*pi*fs/Fs。 grid on。 巴特沃思濾波器的階次可以通過 MATLAB 中的 buttord 函數確定，該函數的調用格式為： [N,Wn］ =buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) 其中 Wp 表示通帶截止頻率， Ws表示阻帶截止頻率， Rp表示通帶波 紋系數（ dB） ,Rs表示阻帶波紋系數（ dB）， N表示巴特沃思濾波器的最小階數， Wn為其截止頻率。它操作簡單，方便靈活。單音信號由正弦波信號產生，所以濾波器的傳輸函數與正弦波信號的 Z 變換相同，即 02 0si n() 2 c os 1zwHz z z w? ??，式中的 0w 為待求音的數字頻率。這樣就會增加系統(tǒng)的結構和復雜性，下面我們通過 IIR濾波器的結構來找出一種比較有效的方法，來較好的消除溢出問題。四個循環(huán)緩沖區(qū)的結構如圖 13所示。傳送系數 b2 b1 b0 MVPD table+4,*AR1+ STM DA,AR1 。設置變址尋址步長 IIR: PORTR PA1,*AR2 。保存 y(n) BD IIR 。 a1 單元地址保存于 AR1 STM 3,BK 。計算向前通道， A=b0*w(n) MAC * AR2+0%,AR3,A 。 設計舉例 下面通過一個數字信號程序來說明在 DSP程序的開發(fā)和調試過程及二階 IIR數字濾波器的 DSP 實現 設計舉例 5： 利用 DSP 實現一個低通濾波器使其能在方波中提取同頻率正弦波，其中 1KHZ 的方波由 DES5402PP 評估板的模擬通道產生，然后利用信號輸入通道對產生的方波進行低通濾波，得到一個 1KHZ 的正弦信號，并 利用 CCS 圖形顯示工具顯示輸入和輸出的波形。 運行結果如下圖所示 : （ 4）濾波結果分析：從運行結果可以看出，輸出波形還不是正規(guī)的正弦波，有明顯的直流分量和殘余頻率成分，有以下幾個方面原因： ? IIR 數字濾波器具有無限長的單位脈沖響應，在結構上存在反饋回路，具有遞歸性，因此 IIR數字濾波器的輸出不僅與輸入有關而且與過去的輸出有關，由于定點 DSP和 CPU 的 32bit 結構，在運算的過程中會對序列進行舍 入處理，這種有限字長的效應有時會引起寄生震蕩； ? IIR 數字濾波器只有當所有的極點在單位圓內時才是穩(wěn)定的，事實上，對于一般設計的濾波器是不滿足這一點的，本例中的濾波器就是不穩(wěn)定的，它有一個極點在單位圓外； ? IIR 數字濾波器雖然可以用較低的階數獲得較高的選擇性，且所用存貯單元少，經濟高效，但這個高效率是以相位的非線性為代價的，因此 IIR 數字濾波器存在相位的非線性問題； ? 定點 DSP 要求所輸入的數據的絕對值是小于一的，而事實上濾波器的系數 b遍大于一 , 因此會遇到系數定標的問題，雖然可以用分步計算的方法保持精度，但是 誤差不可避免； ? 所選用的濾波器只有二階，階數過低，其過渡帶太寬，所以濾波器不能有效地濾除干擾頻率成分，濾波效果不太理想