【正文】 000011b=8195二進制數(shù):11111111111111100b=4對DSP芯片而言，參與數(shù)值運算的數(shù)就是16位的整型數(shù)。Q表示、S表示及范圍Q表示S表示十進制數(shù)表示范圍Q151≤X≤Q142≤X≤Q134≤X≤Q128≤X≤Q1116≤X≤Q1032≤X≤Q964≤X≤Q8128≤X≤Q7256≤X≤Q6512≤X≤Q51024≤X≤Q42048≤X≤Q34096≤X≤Q28192≤X≤Q116384≤X≤Q032768≤X≤32767從表中可以看出，同樣一個16位數(shù)，若小數(shù)點設定的位置不同，它所表示的數(shù)也就不同。在DSP進行數(shù)字濾波運算前必須進行一些初始化程序。在調試軟件的過程中，如果發(fā)現(xiàn)程序運行不正確，應首先查看芯片各寄存器的初始化狀態(tài)設置是否正確，然后再調試用戶程序，否則就會降低調試效率。TMS320VC5402芯片包含兩個多通道緩沖串行口，在本系統(tǒng)的設計中兩個串行口分別接DA和AD芯片。圖中是輸入樣值x(n)和濾波器系數(shù)h(n)在TMS320C54x的一種存放方法，圖(a)是濾波器系數(shù)的存儲器組織，圖(b)是濾波前輸入樣值的存放順序，圖()c是濾波后輸入樣值的存放順序。由于使用了循環(huán)尋址，數(shù)據(jù)和系數(shù)的指針在操作后以循環(huán)的方式增1。在本設計的早期，由于PCB板還沒有完成，采用軟件仿真器進行程序的調試，后期采用硬件仿真器將編譯通過后的程序通過JTAG口下載到芯片內部，然后設置斷點進行單步的調試。觀察目標系統(tǒng)中執(zhí)行的反匯編代碼和C語言指令。fliter. c文件為C語言編寫的源文件，在本設計中主要功能是將各個子程序結合起來，便于閱讀。④運行完整的程序，給系統(tǒng)送入輸入信號，用示波器觀察輸出信號的參數(shù)和特性是接近理想值。③研究了TI公司TMS320VC5402數(shù)字信號處理器的內部結構及片上資源，并研究通信電子線路中各種接口的相互連接關系，設計了一個價格低、功耗小、精度高的數(shù)字濾波器系統(tǒng)。在劉老師的指導下，使我最終順利完成畢業(yè)設計。無論在學習上、還是科研上都得到了他的悉心指導、培養(yǎng)和關心。濾波前輸入信號波形 濾波后輸入信號波形所完成的工作:①研究了數(shù)字濾波的理論知識，為系統(tǒng)整體設計奠定了理論基礎。②編譯修改程序代碼，直到編譯完全通過，本系統(tǒng)前期所設計的程序全部通過編譯。循環(huán)執(zhí)行上面步驟。使用Watch窗口查看變量:查看、編輯存儲器和寄存器的值。CCS集成開發(fā)環(huán)境中包含Simulator(軟件仿真器)和Emulator(硬件仿真器)兩部分。并且，起始地址為m位地址邊界(N)。MAC指令實現(xiàn)將兩存儲區(qū)數(shù)據(jù)的乘積累加到累加器，再通過使存儲區(qū)指針以循環(huán)尋址的方式指向下一個存儲區(qū)。該寄存器的高9位是IPTR，用于設置矢量表的起始地址。在調用子程序或中斷服務子程序時，可以將它們保存下來，返回時再恢復。要想提高精度，則數(shù)的表示范圍就相應的減小，在實際的定點算法中，為達到最佳的性能，必須充分考慮這一點。數(shù)的定標有Q表示和S表示兩種。DSP芯片的數(shù)以2的補碼形式表示。如果時鐘信號走線不合理會造成信號線上的過沖現(xiàn)象，直接導致系統(tǒng)不能正常工作。硬件調試是檢測硬件平臺設計是否合理的重要方法，通過硬件調試能為后續(xù)軟件調試和系統(tǒng)的最終實現(xiàn)提供保障。本系統(tǒng)有模擬電路和數(shù)字電路兩部分，為了避免數(shù)字信號禍合到模擬電路中，在系統(tǒng)的設計中要采用合理的接地技術將模擬地和數(shù)字地通常分開。 PCB設計中采用的關鍵技術隨著電子系統(tǒng)中邏輯和系統(tǒng)時鐘頻率的迅速提高和信號邊沿不斷變陡，印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統(tǒng)電氣性能的影響也越發(fā)重要。McBSP是在標準串行接口的基礎上對功能進行擴展的，除了具有標準串口的功能特點外，其靈活性體現(xiàn)在以下幾個方面:①雙緩沖區(qū)發(fā)送，三緩沖區(qū)接收，允許連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸。D/A轉換器的絕對誤差(或絕對精度)是指輸入端加入最大數(shù)字量(全)l時，D/A轉換器的理論值與實際值之差。D/A轉換器的轉換精度通常用分辨率和轉換誤差來描述。系統(tǒng)的分辨率為3mV，最大誤差1LSB。從理論上講，n位輸出的A/D轉換器能區(qū)分個不同等級的輸入模擬電壓，能區(qū)分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的。這就是說，任何一個數(shù)字量的大小，都是以某個最小數(shù)量單位的整倍數(shù)來表示的。Flash引導數(shù)據(jù)組織表數(shù)據(jù)區(qū)地址（Hex）內容（Hex）含義8000088位BOOT標識（H）8001AA8位BOOT標識（L）80027FSWWSR(H)8003FFSWWSR(L)8004F8BSCR(H)800500BSCR(L)800600程序入口XPC(H)800700程序入口XPC(L)800820程序入口地址（H）800900程序入口地址（L）800A04程序塊長度（H）800B00程序塊長度（L）800C00存放目標XPC(H)800D00存放目標XPC(L)800E20存放目標地址（H）800F00存放目標地址（L）8010XX程序代碼1（H）8011XX程序代碼1（L）……880EXX程序代碼N（H）880FXX程序代碼N（L）881000塊結束標志（H）881100塊結束標志（L）………FFFE80代碼存放首地址（H）FFFF00代碼存放首地址（L） A/D、D/A轉換器件與DSP連接設計 A/D轉換接口電路設計在A/D轉換器中，因為輸入的模擬信號在時間上是連續(xù)量，而輸出的數(shù)字信號代碼是離散量，所以進行轉換時必須在一系列選定的瞬間(亦即時間坐標軸上的一些規(guī)定點上)對輸入的模擬信號取樣，然后再把這些取樣值轉換為輸出的數(shù)字量。在FF80H處，有一條跳轉BOOT程序的指令，這樣便開始運行內部的BOOT程序。外部數(shù)據(jù)準備輸入信號(REDAY)與片內軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器一道，可以使處理器與各種速度的存儲器以及I/0設備接口。因此采用Flash存儲器存儲程序和固定數(shù)據(jù)是一種比較好的選擇。片內存儲器的結構和容量根據(jù)芯片的型號有所區(qū)別，但都包含隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。TDO為測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO引腳從JTAG接口輸出。由于有兩個電源，需要考慮的一個問題是加電次序。時鐘電路也需要消耗一小部分的電流，而且這部分電流是恒定的，與CPU和外設的激活度無關。數(shù)字濾波器系統(tǒng)復位電路原理圖 時鐘電路設計給DSP芯片提供時鐘一般有兩種方法。對于實際的DSP應用系統(tǒng)，特別是產品化的DSP系統(tǒng)，其可靠性是一個不容忽視的問題。數(shù)據(jù)存儲空間還有一塊特殊的區(qū)域，00H~08H。②17X17位并行乘法器，與40位專用加法器相連，用于非流水線式單周期乘法/累加(做C)運算?？紤]到TMS320VC5402的片上包含兩個McBSP(多通道緩沖串行口)接口，可以將這兩個通道模仿實現(xiàn)SPI的時序，因此本設計中采用了SPI接口器件，ADC芯片采用的是TLV1570，實現(xiàn)將需要濾波信號從模擬轉換到數(shù)字信號的實時采樣。)。本畢業(yè)論文以設計FIR帶阻數(shù)字濾波器為例：阻帶頻率為2500HZ一3500HZ，通帶起始頻率分別為1500HZ和4500HZ，采樣頻率為16000HZ。矩形窗函數(shù)boxcar()，語法格式為boxcar(N)返回一N點矩形窗，結果為列向量。升余弦FIR濾波器設計firrcos()，語法格式為B=firrcos(N，F(xiàn)0，DF，F(xiàn)s)返回一個N階低通線性有著升余弦過度頻帶的FIR濾波器。(3) 頻率采樣法頻率取樣設計是從頻域出發(fā)，因為有限長序列h(n)又可用其離散傅立葉變換H(k)來唯一確定，H(k)與所要求的FIR濾波器系數(shù)函數(shù)之間存在著頻率取樣關系。設式中輸入信號與輸出信號城在以前處于零起始狀態(tài)，則有 (6)式中的，對上式兩邊進行變換，得到 (7)得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 (8)對LTI系統(tǒng)來說，上式中和均為常數(shù)。不管是IIR還是FIR濾波器的設計都包括以下三個步驟:給出所需要的濾波器的技術指標。如果軟件來實現(xiàn)時，它即是一段線性卷積程序。FIR濾波器直接型結構圖將轉置理論應用于上圖可以得到如下圖所示的轉置直接型結構。⑥研究TI公司DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的應用，調試系統(tǒng)的硬件平臺和程序?？梢圆捎肈SP或FPGA來實現(xiàn)硬件電路。與單片機相比，DSP有著更適合于數(shù)字濾波的特點。軟件可以是由自己編寫，也可以使用現(xiàn)成的軟件包。同態(tài)濾波主要用于解決信號和噪聲之間不是相加而是相乘關系時濾波問題。但是，由于求解WienerHoff方程的復雜性，使得Wiener濾波實際應用起來很困難，不過Wiener濾波在理論上的意義是非常重要的，利用Wiener濾波的純一步預測，可以求解信號的模型參數(shù)，進而獲得著名的Levinson算法。并且數(shù)字濾波器多采用大規(guī)模集成電路，大規(guī)模集成電路的故障率遠比眾多分立元件構成的模擬系統(tǒng)的故障率低。數(shù)字濾波器是提取有用信息非常重要、非常靈活的方法，是現(xiàn)代信號處理的重要內容。在這之后，最成功的DSP芯片當數(shù)美國德州儀器公司(Texas Instruments，簡稱TI)的一系列產品，其DSP市場份額占全世界份額近50%。本科題的研究，將為今后設計以DSP為核心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術準備，這不僅具有重要的理論意義，同時還具有重要的實際意義。為了提高信號質量，可以對信號進行濾波，從噪聲中提取信號，即對一個具有噪聲和信號的混合源進行采樣，然后經過一個數(shù)字濾波器，濾除噪聲，提取有用信號。通過學習識字濾波器的結構、數(shù)字濾波器的設計理論，掌握了各種數(shù)字濾波器的原理和特性。并采用了相關的函數(shù)設計了帶阻數(shù)字濾波器，并得到了濾波器的相關系數(shù)，為利用DSP實現(xiàn)數(shù)字濾波做好了一些前期的工作。與模擬濾波相比，數(shù)字濾波具有很多突出的優(yōu)點，它可以滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴格要求，可以避免模擬濾波器所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。DSP技術已在通信、控制、信號處理、儀器儀表、醫(yī)療、家電等很多領域得到了越來越廣泛的應用。DSP器件應用面從起初的局限于軍工，航空航天等軍事領域，擴展到今天的諸多電子行業(yè)及消費類電子產品中。同時DSP(Digital Signal Processor)處理器的出現(xiàn)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的迅速發(fā)展也促進了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)提供了更多的選擇。并行處理:數(shù)字濾波器的另外一個最大的優(yōu)點就是可以實現(xiàn)并行處理，比如數(shù)字濾波器可以采用DSP處理器來實現(xiàn)并行處理。所不同的是，這種濾波技術在時域中采用遞推方式進行，因此速度快，便于實時處理，從而得到了廣泛的應用。中值濾波是20世紀70年代提出的一種非線性濾波方法，它可以在最小絕對誤差條件下，給出信號的最佳估計。這種方法不便于系統(tǒng)的獨立運行。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，而通用DSP芯片很難實現(xiàn)，這種芯片將相應的信號處理算法在芯片內部用硬件實現(xiàn)，無須進行編程。②研究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用，仿真出帶阻數(shù)字濾波器的基本模型。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等突出的優(yōu)點。每個一階節(jié)、二階節(jié)可用上圖所示的直接型結構實現(xiàn)。濾波器軟件的設計和實現(xiàn)在信號處理軟件設計和使用當中占有十分重要的地位和作用。這些數(shù)學模型之間有著內在的等效關系，使用在不同場合有其各自的優(yōu)勢。(2) 窗函數(shù)法窗函數(shù)法設計的出發(fā)點是從時域開始，用窗函數(shù)截取理想的對于所期望的的h(n)，以有限長h(n)近似理想的，這樣得到的頻率響應逼近于理想的頻率響應。基于窗函數(shù)的任意響應的FIR數(shù)字濾波器的設計fir2()，語法格式為B=fir2(N，F(xiàn), M)設計一個N階的FIR數(shù)字濾波器，其頻率響應由向量F和M指定，濾波器的系數(shù)返回在向量中。ParksMcClellan優(yōu)化等紋波FIR濾波器的設計remez()，語法格式為B=remez(N，F(xiàn)，A)返回一個長度為N+1的線性相位FIR濾波器，濾波器的理想頻率響應由F和A描述，這種濾波器是按最大絕對誤差最小化的逼近準則設計的。三角窗函數(shù)triang()，語法格式為triang(N)返回一N點三角窗，結果為列向量。b=remez(n,of,mo,w)。)FIR數(shù)字濾波器仿真結果5 數(shù)字濾波器硬件電路設計 基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設計方案TI公司的2000系列和5000系列的DSP都是通用型的芯片，考慮到2000系列的DSP多用于控制方面，而