【正文】 仿真結(jié)果表明，基于 DSP 實現(xiàn)的濾波器具有穩(wěn)定性好、精確度高、靈活性強等優(yōu)點，并能實現(xiàn)對信號的實時濾波。其中，由 FDATooI 得到的頭文件的數(shù)據(jù)類型與 dsplib 庫中函數(shù)的類型不同， C55X 的數(shù)據(jù)是 16 位，由 FDATool傳遞系數(shù)給 CCS 時，應(yīng)選擇有符號的 16 位整數(shù)，還有相應(yīng)的修改。 （ 1） hortfir(data*x,data*h,*r,data,*dbuffer,ushortnh,ushortnx) 這是一種直接型的濾波器函數(shù)， x為輸入樣本向量， h為系數(shù)向量， r為輸出向量，dbuffer 為緩沖區(qū)， nh 為系數(shù)個 數(shù)， nx 為輸入樣本數(shù)。如果在 MATLAB 中生成濾波器系數(shù)后，以某種形式建立一種連接，把系數(shù)傳到 CCS 中，供 DSP 濾波算法程序使用，當(dāng) MATLAB中設(shè)計的濾波器系數(shù)改變時，相應(yīng)在 CCS 中也改變，這樣就可達到 快速設(shè)計的目的。 圖 程序流程圖 在主程序中，在 flag=0 處設(shè)置斷點；單擊“ Run”運行程序，程序?qū)⑦\行至斷點處停止；用 View/Graph/Time/Frequency 打開一個圖形觀察窗口如圖 示。 m=sin((t(FLen1)/)*hpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。它有 MAC指令，該指令將數(shù)據(jù)區(qū)的兩個數(shù)相乘，然后再與累加器中的值累加，運算結(jié)果仍存在累加器中為下次操作準備 。 圖 與 FLASH 接口電路 FLASH 控制管腳的邏輯關(guān)系如下 :(其中，“十”表示邏輯或 ) DSCE? , WRM STRBOE /?? , WRM ST RBWE /?? , 外部存貯器接口設(shè)計 外擴 RAM芯片采用 IS61LV6416，該芯片是一種高速 CMOS靜態(tài) RAM存儲容量為 64Kx16位，數(shù)據(jù)存取時間為 10ns，能滿足高速運行需要。串行口的接收 /發(fā)送過程受 AD50C的控制。時鐘電路也 需要消耗一部分電流，而且這部分電流是恒定的，與 CPU 和外設(shè)的激活度無關(guān)。 時鐘電路設(shè)計 C55X 有 X1和 X2 兩個時鐘管腳， X1為輸出管腳， X2 為輸入管腳也稱為 CLKIN。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0020F r e q u e n c y ( k H z )Magnitude (dB)M a g n i t u d e R e s p o n s e ( d B ) 圖 2 幅頻曲線 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 00F r e q u e n c y ( k H z )Phase (degrees)P h a s e R e s p o n s e 圖 3 相頻曲線 由圖 2，圖 3 可得：圖 2 為本次所設(shè)計濾波器的幅頻特性曲線，圖 3為本次所設(shè)計濾波器的相頻特性曲線。 數(shù)字濾波器的 MATLAB 的實現(xiàn) MATLAB 是美國 MathWorks 公司自 20 世紀 80 年代中期推出的數(shù)學(xué)軟件，優(yōu)秀的數(shù)值計算能力和卓越的數(shù)據(jù)可視化能力使 其很快在數(shù)學(xué)軟件中脫穎而出。原則是保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇主瓣窄的窗函數(shù)。 MATLAB 信號處理工具箱提供了十四種窗函數(shù)的產(chǎn)生函數(shù)，下面列出上述六種窗函數(shù)的產(chǎn)生函數(shù)及調(diào)用格式： wn=boxcar(N)%列向量 wn 中返回長度為 N的矩形窗函數(shù) w(n) wn=bartlett(N)%列向量 wn 中返回長度為 N 的三角窗函數(shù) w(n) wn=banning(N)%列向量 wn中返回長度為 N的漢寧窗函數(shù) w(n) wn=hamming(N)%列向量 wn中返回長度為 N的哈明窗函數(shù) w(n) wn=blackman(N)%列向量 wn中返回長度為 N 的布萊克曼窗函數(shù) w(n) wn=kaiser(N,beta)%列向量 wn中返回長度為 N 的凱塞窗函數(shù) w(n) 窗函數(shù)的選擇原則 第一：具有較低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣幅度。但通常以理想的濾波器作為 ()jwdHe ，其幅度特性逐段恒定，在邊界頻率處有不連續(xù)點，因而 ()dhn是無限時寬的，且是非因果序列。在設(shè)計 FIR 濾波器時，一個最重要的計算就是加窗，其中采用矩形窗是最直接也是最簡便的方法。 C55X 片內(nèi)存貯器為隨機存 儲器 (RAM)和只讀存儲器 (ROM),RAM 一般映射到數(shù)據(jù)空間，但也可組成程序空間 。 (7)CPU 狀態(tài)和控制寄存器 :C55X 有三個，狀態(tài)寄存器 STO、狀態(tài)寄存器 ST1 和處理器工作方式狀態(tài)寄存器 PMST，都是存貯器映像寄存器。 (2)2個 40bit累加器 A,B:累加器 A和 B存儲來自 ALU或乘法器 /加法器單元的輸出數(shù)據(jù)，也能輸出到 ALU 或者乘法器 /累加器中。同時，用 DSP 匯編語言或者高級 C 語言或二者相嵌套法生成可執(zhí)行程序，用 DSP 仿真器或者軟件模擬器調(diào)試程序。 本設(shè)計中用到的北京精儀達盛有限公司的 DSP實驗箱的實驗板上有 A/D,D/A轉(zhuǎn)換芯片，相當(dāng)于模型系統(tǒng)中的中間三個部件。圖中輸入信號可以是各種形式，如麥克風(fēng)輸出的語音信號或電話線出來的己調(diào) 數(shù)據(jù)信號或數(shù)碼相機拍攝的圖像信號等。流水線結(jié)構(gòu)使得取指令、譯碼、取操作數(shù)、執(zhí)行幾個操作可以獨立進行，不同指令的不同階段在時 間上的執(zhí)行能完全重疊。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 )的運算，目前，市場占有率最大的是 TI公司的 TMS320 系列 DSP 芯片。也可以采用 DSP 或 FPGA 來實現(xiàn)硬件電路。 （ 2）采用 DSP（ DigitalSignalProcessing）處理器來實現(xiàn) DSP 處理器是專為數(shù)字信號處理而設(shè)計的，如 TI 公司的 TMS320CX 系列， AD 公司的 ADSP21X,ADSP210X 系列等。 分布式算法 ((distributedarithmetic,DA)的主要特點是巧妙 的利用 ROM 查找表將固定系數(shù)的乘累加 (Multiplyaccumulator,MAC)運算轉(zhuǎn)化為查表操作，它與傳統(tǒng)算法實現(xiàn)乘累加運算的不同在于執(zhí)行部分積運算的先后順序不同。在這之后，最成功的 DSP 芯片當(dāng)數(shù)美國德州儀器公司（ TexasInstruments，簡稱 TI)的一系列產(chǎn)品，其 DSP市場份額占全世界份額近的 50%。 幾乎每一科學(xué)和工程領(lǐng)域例如聲學(xué)、物理學(xué)、信、數(shù)據(jù)通信、控制系統(tǒng)和雷達等都涉及信 號 。采用ＤＳＰ芯片來實現(xiàn)數(shù)字信號處理系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展的趨勢。 (2)對干擾信號的抑制能力有了明顯提高，這對系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性的提高起到了促進作用。在數(shù)字信號處理中數(shù)字濾波占有極其重要的地位，與模擬濾波相比，數(shù)字濾波 具有很多突出優(yōu)點，比如精確度高、穩(wěn)定、靈活、不要求阻抗匹配、容易實現(xiàn)線性相位、還可以避免模擬濾波器無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲偏移等問題 。FIR。探討了利用 DSP 快速設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器的方法，主要是在 MATLAB 中調(diào)試仿真 DSP 程序來尋找系數(shù)的快速傳遞法。因此基于 DSP 實現(xiàn)的數(shù)字濾波器廣泛應(yīng)用于語音圖像處理、數(shù)字通信、頻譜分析、模式識別、自動控制等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展空間。MATLAB。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因為信號的形式和實現(xiàn)濾波的方法不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點。而普通的單片機例如 MCS51 難以滿足這一要求。數(shù)字信號處理器，也稱ＤＳＰ芯片，是針對數(shù)字信號處理需要而設(shè)計的一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，它是現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)字信號處 理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)字濾波器容易實現(xiàn)不同的幅度和相位頻率特性指標(biāo)，克服了與模擬濾波器器件性能相關(guān)的電壓漂移、溫度漂移和噪聲問題。 1978 年 AMI 公司生產(chǎn)出世界上第一片 DSP 芯片 S2811。如果濾波器的階數(shù)增加，乘法器位數(shù)也將變大，硬件規(guī)模將變得十分龐大。利用計算機的存儲器、運算器和控制器把濾波所要完成的運算編程程序通過計算機來執(zhí)行，軟件可由使用者自己編寫，也可使用現(xiàn)成的。 （ 3）用 FPGA 可編程器件來實現(xiàn) 使用相關(guān)開發(fā)工具和 VHDL 等硬件開發(fā)語言，通過軟件編程用硬件實現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。 自 20 世紀 70 年代末 80 年代初 DSP 芯片誕生以來， DSP 芯片得到飛速發(fā)展。 （ 2）多總線結(jié)構(gòu) DSP 芯片都采用多總線結(jié)構(gòu)，可同時進行取指令和多個數(shù)據(jù)存取操作，并由輔助寄存器自動增減地址進行尋址，使 CPU 在一個機器周期內(nèi)可多次對程序空間和數(shù)據(jù)空間進行訪問，大大提高了 DSP 運行速度。 （ 6）快速的指令周期 采用哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊指令及集成電路優(yōu)化設(shè)計，使指令周期可在 20ns 以下。數(shù)字 處理是該 DSP 系統(tǒng)的關(guān)鍵，這與其他系統(tǒng)有很大的不同。有些算法模擬時所用的輸入數(shù)據(jù)并不一定為實際采集的信號數(shù)據(jù)，只要能夠驗證算法的可行性，輸入模擬假設(shè)的數(shù)據(jù)也可以。 結(jié)構(gòu) C55X 的 CPU 是并行結(jié)構(gòu)，具有強大的運算功能，可在一個指令周期中高速完成多項算術(shù)運算。 (5)比較、選擇和存貯單元 CSSU:完成累加器的高位字和低位字間的最大值比較，并存貯在數(shù)據(jù)存貯器中，不改變狀態(tài)寄存器 STO 中的測試 /控制位和傳送寄存器 TRN 的值。 1 條程序總線 ((PB):從程序存儲器裝載