【正文】 000011b=8195二進(jìn)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(jìn)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(shè)定的位置不同，它所表示的數(shù)也就不同。在DSP進(jìn)行數(shù)字濾波運算前必須進(jìn)行一些初始化程序。在調(diào)試軟件的過程中，如果發(fā)現(xiàn)程序運行不正確，應(yīng)首先查看芯片各寄存器的初始化狀態(tài)設(shè)置是否正確，然后再調(diào)試用戶程序，否則就會降低調(diào)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(shè)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(shè)計的早期，由于PCB板還沒有完成，采用軟件仿真器進(jìn)行程序的調(diào)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(nèi)部，然后設(shè)置斷點進(jìn)行單步的調(diào)試。觀察目標(biāo)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(shè)計中主要功能是將各個子程序結(jié)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(guān)系，設(shè)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(dǎo)下，使我最終順利完成畢業(yè)設(shè)計。無論在學(xué)習(xí)上、還是科研上都得到了他的悉心指導(dǎo)、培養(yǎng)和關(guān)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(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。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(shè)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(shè)置矢量表的起始地址。在調(diào)用子程序或中斷服務(wù)子程序時，可以將它們保存下來，返回時再恢復(fù)。要想提高精度，則數(shù)的表示范圍就相應(yīng)的減小，在實際的定點算法中，為達(dá)到最佳的性能，必須充分考慮這一點。數(shù)的定標(biāo)有Q表示和S表示兩種。DSP芯片的數(shù)以2的補(bǔ)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(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。硬件調(diào)試是檢測硬件平臺設(shè)計是否合理的重要方法，通過硬件調(diào)試能為后續(xù)軟件調(diào)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(shè)計中要采用合理的接地技術(shù)將模擬地和數(shù)字地通常分開。 PCB設(shè)計中采用的關(guān)鍵技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)串行接口的基礎(chǔ)上對功能進(jìn)行擴(kuò)展的，除了具有標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的理論值與實際值之差。D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度通常用分辨率和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)數(shù)據(jù)組織表數(shù)據(jù)區(qū)地址（Hex）內(nèi)容（Hex）含義8000088位BOOT標(biāo)識（H）8001AA8位BOOT標(biāo)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(biāo)XPC(H)800D00存放目標(biāo)XPC(L)800E20存放目標(biāo)地址（H）800F00存放目標(biāo)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(jié)束標(biāo)志（H）881100塊結(jié)束標(biāo)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(zhuǎn)換器件與DSP連接設(shè)計 A/D轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計在A/D轉(zhuǎn)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(jìn)行轉(zhuǎn)換時必須在一系列選定的瞬間(亦即時間坐標(biāo)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(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量。在FF80H處，有一條跳轉(zhuǎn)BOOT程序的指令，這樣便開始運行內(nèi)部的BOOT程序。外部數(shù)據(jù)準(zhǔn)備輸入信號(REDAY)與片內(nèi)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(shè)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(nèi)存儲器的結(jié)構(gòu)和容量根據(jù)芯片的型號有所區(qū)別，但都包含隨機(jī)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(shè)的激活度無關(guān)。數(shù)字濾波器系統(tǒng)復(fù)位電路原理圖 時鐘電路設(shè)計給DSP芯片提供時鐘一般有兩種方法。對于實際的DSP應(yīng)用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)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(shè)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(zhuǎn)換到數(shù)字信號的實時采樣。)。本畢業(yè)論文以設(shè)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(jié)果為列向量。升余弦FIR濾波器設(shè)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(shè)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(guān)系。設(shè)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(jìn)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(shè)計都包括以下三個步驟:給出所需要的濾波器的技術(shù)指標(biāo)。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(jié)構(gòu)圖將轉(zhuǎn)置理論應(yīng)用于上圖可以得到如下圖所示的轉(zhuǎn)置直接型結(jié)構(gòu)。⑥研究TI公司DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的應(yīng)用，調(diào)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(jī)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(guān)系時濾波問題。但是，由于求解WienerHoff方程的復(fù)雜性，使得Wiener濾波實際應(yīng)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(yù)測，可以求解信號的模型參數(shù)，進(jìn)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(yuǎn)比眾多分立元件構(gòu)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(nèi)容。在這之后，最成功的DSP芯片當(dāng)數(shù)美國德州儀器公司(Texas Instruments，簡稱TI)的一系列產(chǎn)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(shè)計以DSP為核心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術(shù)準(zhǔn)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(zhì)量，可以對信號進(jìn)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(jìn)行采樣，然后經(jīng)過一個數(shù)字濾波器，濾除噪聲，提取有用信號。通過學(xué)習(xí)識字濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)字濾波器的設(shè)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(guān)的函數(shù)設(shè)計了帶阻數(shù)字濾波器，并得到了濾波器的相關(guān)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(yán)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(shù)已在通信、控制、信號處理、儀器儀表、醫(yī)療、家電等很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。DSP器件應(yīng)用面從起初的局限于軍工，航空航天等軍事領(lǐng)域，擴(kuò)展到今天的諸多電子行業(yè)及消費類電子產(chǎn)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(jìn)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(shù)在時域中采用遞推方式進(jìn)行，因此速度快，便于實時處理，從而得到了廣泛的應(yīng)用。中值濾波是20世紀(jì)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(yīng)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無須進(jìn)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(yīng)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)。濾波器軟件的設(shè)計和實現(xiàn)在信號處理軟件設(shè)計和使用當(dāng)中占有十分重要的地位和作用。這些數(shù)學(xué)模型之間有著內(nèi)在的等效關(guān)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(shè)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(yīng)逼近于理想的頻率響應(yīng)。基于窗函數(shù)的任意響應(yīng)的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計fir2()，語法格式為B=fir2(N，F(xiàn), M)設(shè)計一個N階的FIR數(shù)字濾波器，其頻率響應(yīng)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(shè)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(yīng)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(zhǔn)則設(shè)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(jié)果為列向量。b=remez(n,of,mo,w)。)FIR數(shù)字濾波器仿真結(jié)果5 數(shù)字濾波器硬件電路設(shè)計 基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設(shè)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