【正文】 的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。而且在 MATLAB下的部分仿真程序還可以通過轉(zhuǎn)化為 C語言，再通過 DSP的 C編譯器直接在 DSP硬件上運(yùn)行。 (4)用 FPGA等可編程器件來開發(fā)數(shù)字濾波算法。同時(shí) IIR濾波器的相位是非線性的，且它的選擇性越好，相位的非線性就越嚴(yán)重。因此，濾波器本身不會(huì)引入相位失真。如果需要窄帶、銳截止的幅頻響應(yīng)特性，而且相位不是非常重要的時(shí)候，往往選擇 IIR濾波器 [6]。研究人員已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)測試，在 TI 公司的 DSP處理器上分別實(shí)現(xiàn)這兩種結(jié)構(gòu)的 FIR 濾波器進(jìn)行比較，結(jié)果表明橫截型結(jié)構(gòu)的效果更好，而且受量化噪聲的影響更小。 這樣，當(dāng) N 為偶數(shù)時(shí)，偶對稱線性相位 FIR濾波器的差分方程表達(dá)式為： （ ） 由上可見， FIR 濾波器不斷地對輸入的樣本 x (n )延時(shí)后，再做乘法累加算法，將濾波器結(jié)果 y (n )輸出。以基于窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的 firl和 fir2函數(shù)命令可以方便地得到濾波器的系數(shù)，并可以通過使用 freqz()和 plot()函數(shù)繪制濾波器的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。 設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字 濾波器的 基本 步驟 (1)確定指標(biāo) 在設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器之前，必須首先根據(jù)工程實(shí)際的需要確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)這個(gè)描述就可以分析其頻率特性和相位特性，以驗(yàn)證設(shè)計(jì) 結(jié)果是否滿足指標(biāo)要求；或者利用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的濾波器，再分析濾波結(jié)果來判斷設(shè)計(jì)的效果。窗函數(shù)的一些通用性質(zhì)為 : 窗函數(shù)的長度 N 增加 ,主瓣的寬度減小 ,使得過渡帶變小。 因而，選用不同形狀的窗函數(shù)，是為了得到平坦的通帶幅度響應(yīng)和較小的阻帶波紋。 (3)主瓣的寬度要窄，以獲得較陡的過渡帶。 MATLAB 介紹及課題設(shè)計(jì)實(shí)例 MATLAB 軟件是由美國 Mathworks 公司推出的用于數(shù)值計(jì)算和圖形處理的科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境。典型的應(yīng)用包括數(shù)值計(jì)算、算法預(yù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，以及一些特殊的短陣計(jì)算應(yīng)用，如自動(dòng)控制理論、統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號處理等。 (3) MATLAB 圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成 2D 和 3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫生成、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 33 頁 圖形顯示等功能的高層 MATLAB 命令，也包括用戶對圖形圖像等對象進(jìn)行特性控制的低層 MATLAB 命令，以及開發(fā) GUI 應(yīng)用程序的各種工具。 （ 1）將模擬濾波器指標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器指標(biāo)： 通帶截止頻率 : pw = pf /cf *2? =2? *=? 阻帶截止頻率 : sw = sf /cf *2? =2? *=? 阻帶衰減 : SA =40dB （ 2）設(shè) )( ?jd eH 為理想線性相位濾波器， ????? ?? ?其他,0)(, cjjdeeH ????? （ ） 由所需低通濾波器過渡帶求出理想低通濾波器截止數(shù)字頻率 cw =? ,得 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 33 頁 出 : 21,)],(s i n [2121)( )(?????????????? ??????Nnnnndedeenh ccnjnjjdcc????????????????????? （ ） (3)由阻帶衰減確定窗函數(shù) ,由過渡帶寬確定 N值。 wc=(wp+ws)/2。它們之間相互作用，共同發(fā)展。該方法具有更適于數(shù)字信號處理的軟件和軟 件資源，可用于復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。 (3)穩(wěn)定性好。 (7)DSP 系統(tǒng)的高速時(shí)鐘可能帶來高頻干擾和電磁泄漏等問題。而且 , 由于擁有工作 頻率達(dá) 150MHz的 32位 DSP內(nèi)核處理器 , 可以高效可靠地實(shí)現(xiàn)諸如自適應(yīng)控制、卡爾曼濾波和狀態(tài)控制等先進(jìn)控制技術(shù)。還提供多種自動(dòng)指令提高了程序的執(zhí)行效率，簡化了程序的開發(fā)。 如下圖所示 TMS320F2812的功能框圖： 圖 TMS320F2812的功能框圖 ADC模塊功能框圖 A/D 轉(zhuǎn)換（ ADC）是 DSP 中的一個(gè)非常重要的單元，它提供 DSP 與現(xiàn)實(shí)世界的連接通道。 (6)自動(dòng)定序功能，在單一時(shí)間段內(nèi)可提供多達(dá) 16次“自動(dòng)轉(zhuǎn)換”。 (13)采樣保持（ S/H）采集時(shí)間窗口具 有獨(dú)立的預(yù)擴(kuò)展控制。 void fir_filter(const short x[],const short h[],short y[],int n,int s)一個(gè)或多個(gè) C源文件 一個(gè)或多個(gè)匯編語言源文件 代碼分析器 優(yōu)化器（可選擇） 代碼生成器 匯編語言源文件 匯編器 一個(gè)或多個(gè) OBJ 目標(biāo)文件 連接器 可執(zhí)行文件 代碼分析器 優(yōu)化器（可選擇） 代碼生成器 連接器 可執(zhí)行文件 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 共 33 頁 { int i,j。 for(i=0。 在“信號發(fā)生器設(shè)置”這一菜單下： “通道”設(shè)置為“ 0”；“信號類型”可根據(jù)需要任意選擇； “信號頻率”建議設(shè)為 300，輸入不同信號頻率，“信號振幅”建議設(shè)為 1000 左右； “電壓偏移”設(shè)為“ 1”。 低通濾波器只能讓基波附近的頻率 通過，其余的都被阻通了，因此 基波為標(biāo)準(zhǔn) 方波信號通過 截止頻率為 400Hz 的 FIR 低通濾波器接近于正弦信號，但 又不完全 是正弦信號 波形。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁 共 33 頁 致 謝 在這里首先我要感謝我的指導(dǎo)老師 —— 馬逸新老師。 感謝所有人的幫助與照顧，謝謝！ 本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 共 33 頁 參 考 文 獻(xiàn) [1] 唐向宏 .數(shù)字信號處理 [M].北京：高等教育出版社 ,2021. [2] 王忠勇 , 陳恩慶 .DSP 原理與應(yīng)用技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021. [3] 鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為理 .信號與系統(tǒng) [M].北京：高等教育出版社 ,2021. [4] 三恒星科技 . TMS320 F2812 DSP 原理與應(yīng)用實(shí)例 [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021. [5] 陳玉，張旭東 .TMS320 系列 DSP 硬件開發(fā)系統(tǒng) [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,2021. [6] Hardware design guidelines forTMS320F28x DSP and TMS320F28x DSCS[M]. Texas instruments Incorporatde,2021. [7] 胡廣書 .現(xiàn)代信號處理教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,2021. [8] Sanjit Signal Processing:A ComputerBased Approach[M]. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2021. [9] 程佩清 .數(shù)字信號處理教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,2021. [10] 李建東 .Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例分析 [J].北京：清華大學(xué)出版社 ,2021,4(5):98108. [11] 楊家瑋 .基于 DSP的 FIR濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].長沙：長沙理工 大學(xué) ,2021. [12] TMS320F2812DSP 芯片 TMS320F2812 Aseembly Language Tools User’Guide[J]. Texas Instruments Incorporated,2021,32(5):5689. [13] 王念旭 .DSP 基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [14] 丁玉美 ,高西全 .數(shù)字信號處理 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021。這次我們所做的利用 DSP芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器就是一項(xiàng)很重要的應(yīng)用，這一次的課程設(shè)計(jì)主要討論基于 TI 公司 TMS320F2812 DSP 芯片的濾波器系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方法，用窗函數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器，利用 MATLAB 設(shè)計(jì)分析器 設(shè)計(jì)符合要求的 FIR 濾波器并生成相關(guān)參數(shù)。 //End of file FIR 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果分析 輸入信號為 300Hz 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 : 圖 輸入信號為 300Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 33 頁 圖 輸 出濾波后 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 輸入信號為 600Hz 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波： 圖 輸入信號為 600Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26 頁 共 33 頁 圖 輸出濾波后 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 輸入信號為 900Hz 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波： 圖 輸入信號為 900Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁 共 36 頁 圖 輸出濾波后 的標(biāo)準(zhǔn)正弦波 通過多次輸入信號頻率，濾波前后圖形的比較可以看出，當(dāng)截止頻率為 400Hz 時(shí)，低于 400Hz 的部分通過濾波器保留，高于 400Hz 部分被濾除，濾波效果良好。裝載輸出文件。jm。 面向 DSP 的 C語言程序設(shè)計(jì)流程如下圖 : 圖 DSP的 C語言程序設(shè)計(jì)流程 先編寫 C程序，一般 在 DSP的仿真軟件 CCS中編寫程序；程序編寫后，調(diào)用 C編譯器的代碼分析器 ,代碼優(yōu)化器和代碼生成器完成對 C程序的編譯 [15]。 (11)序列發(fā)生器可運(yùn)行于“啟動(dòng) /停止”模式，以便多個(gè)“時(shí)序觸發(fā)器”進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換。 (4)快速轉(zhuǎn)換時(shí)間， ADC時(shí)鐘可以配置為 25MHz，最高采樣寬度為 。F2812應(yīng)用 32位數(shù)據(jù)地址和 22位程序地址控制整個(gè)存儲(chǔ)器及外設(shè)，最大可尋址 4G字的數(shù)據(jù)空間和 4M字的程序空間 [11]。此外 , TMS320F2812片內(nèi)擁有高達(dá) 128K 16位的 FLASH 程序存儲(chǔ)器 , 可以滿足大多數(shù)情況下程序存儲(chǔ)的需要。此時(shí)的信號具有許多高頻成分，重建濾波器可對信號進(jìn)行平滑處理。 (6)集成方便。 (2)編程方便。該方法只能用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理，實(shí)現(xiàn)簡單的 DSP算法。數(shù)字信號處理器又簡稱DSP 芯片，是一種專門用于數(shù)字信號處理的微處理器 .DSP 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)采用專門的乘法器，指令運(yùn)行采用流水線操作，程序語言采用特殊的 DSP指令，這些可使 DSP 芯片快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法 [7]。 wdel=wswp。 設(shè)線性相位 FIR低通濾波器的設(shè)計(jì) (用窗函數(shù)法 )。 (2) MATLAB 工作環(huán)境這是對 MATLAB 提供給用戶使用的管理功能的總稱。與利用 C 語言或 FORTRAN 語言作數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)相比，利用 MATLAB可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。 窗函數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)是簡單，有閉合形式的公式可循，因而很實(shí)用。 表 窗的類型 最大旁瓣幅度 相對值 過渡帶寬度 最小阻帶衰減 dB 主瓣寬度 矩形 13 21 4 N/? 三角 25 25 N/8? Hanning 31 44 N/8? Hamming 41 53 N/8? 布萊克窗 57 5 74 N/12? 窗函數(shù)的選擇原則是 : (1)具有較低的