【正文】 步驟；加深了對濾波器設計中產生誤差的 原 因以及雙線性變換法優(yōu)缺點的理解 和認識。 IIR 濾波器設計總框圖 IIR 濾波器設計總框圖 如圖 所示 開 始初 始 化 D S P產 生 輸 入 數 據讀 入 新 數 據 并 存 放 到棧 頂濾 波 處 理保 存 濾 波 結 果 到 輸 出 單元待 濾 波 的 樣 本 點 數 處 理 完 成結 束否是 圖 IIR濾波器設計總框圖 程序源代碼 第四章 全文總結 總結 通過這個實驗，對設計 帶 通數字濾波器的整個過程有了很好的掌握。本文的設計采用匯編語言編寫、設計軟件程序。 DSP 系統(tǒng)的設計流程 一個 DSP 系統(tǒng)的設計過程大概要有以下幾個 步驟。 3．穩(wěn)定性好 ： DSP 應用系統(tǒng)以數字處理為基礎，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小、可靠性高，無器件老化現象。其數據計算單元包括一個 40bit 的可以提供 32 到 31 移位范圍的桶形移位器，一個 40bit 的算術邏輯電路（ ALU），兩個乘累加器（ MAC）可以在一個周期中執(zhí)行兩個 MAC 操作，以及四個 40bit 的累加器。三組 16bit 數據讀總線（ BB， CB 和 DB）連接數據讀地址產生邏輯。它的結構是專門針對實時信號處理而設計的，具有指令靈活、可操作性強、速度快以及支持并行運算和 C語言等特點，是性價比較高的一類 DSP，在通信設備中得到了廣泛的應用。 、后臺處理 DSP 支持復雜的內循環(huán)處理，包括建立起 X、 Y 內存和分址 /循環(huán)計數器。例如 TMS320C10 中的 LTD 指令，可單周期完成加載寄 存器、數據移動、同時累加操作。第一代TMS320 處理器采用二級流水線，第二代采用三級流水線，而第 三代則采用四級流水線。整個處理器內部分為 5 個大的功能單元：存儲器緩 沖單元 (M)、指令緩沖單元 (I)、程序控制單元 (P)、地址生成單元 (A)和數據計算單元 (D)，各個功能單元之間通過總線連接。但 MPU 較低的處理速度無法滿足高速實時的要求。 介紹了用MATLAB 實現步 驟及運行結果。) ylabel(39。|H(jw)|39。 %模擬域頻率變換，將 G(P)變換成模擬帶通濾波器 H(s) [b,a]=bilinear(bBP,aBP,)。 %帶通到低通的頻率變換 if abs(normwr1)abs(normwr2) normwr=abs(normwr2) else normwr=abs(normwr1) end normwc=1。 wr1=(2/T)*tan(ws1/2)。wp2=*pi。 為了計算簡便，對雙線性變換法一般 T=2s 通帶截止頻率 wc1=(2/T)*tan(wp1/2)=tan( /2)= wc2=(2/T)*tan(wp2/2)=tan( /2)= 阻帶截止頻率 wr1=(2/T)*tan(ws1/2)=tan( /2)= wr2=(2/T)*tan(ws2/2)=tan( /2)= 阻帶最小衰減α s=3dB 和通帶最大衰減α p=15dB。 IIR 濾波器的設計過程及 MATLAB 實現 IIR 濾波器的設計過程 根據以上 IIR 數字濾波器設計 方法，下面 運用 雙線性變換法 基于 MATLAB設計一個 IIR 帶通濾波器，其中帶通的中心頻率為ω p0=， 。 S平面整個 jΩ 軸單 值 地對應于 Z 平面單位圓一周，即頻率軸是單值變換關系。 當 Ω 1 由 π /T 經過 0 變化到 π /T 時， Ω 由 ∞ 經過 0 變化到 +∞，也即映射了整個 jΩ 軸。如果要對高通和帶阻濾波器采用脈沖響應不變法，就必須先對高通和帶阻濾波器加一保護濾波器，濾掉高于折疊頻率以上的頻率，然后再使用脈沖響應不變法轉換為數字濾波器。當模擬濾波器的頻率響應在折疊頻率以上處衰減越大、越快時，變換后頻率響應混疊失真就越小。 IIR數字濾波器的設計實際上是求解濾波器的系數 和 ，它是數學上的一種逼近問題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準則）去逼近系統(tǒng)的特性。數字濾波實質上是一種運算過程，實現對信號的運算處理。 比較以上方法可見 ： 可以采用 MATLAB 等軟件來學習數字濾波器的基本知識，計算數字濾波器的系數，研究算法的可行性，對數字濾波器進行前期的設計和仿真。 2． 用 DSP(Digital Signal Processing)處理器實現 DSP 處理器是專為數字信號處理而設計的，如 TI公司的 TMS320C54x系列，AD 公司的 ADSP2IX， ADSP210X 系列等。 DSP（數字信號處理器）與一般的微處理器相比有很大的區(qū)別， 它所特有的系統(tǒng)結構、指令集合、數據流程方式為解決復雜的數字信號處理問題提供了便利，本文選用 TMS320C5509 作為DSP 處理芯片，通過對其編程來實現 IIR 濾波器。 數字信號處理由于具有精度高、靈活性強等優(yōu)點，已廣泛應用于圖像處理、數字通信、雷達等領域。 DSP 芯片是一種特別適合數字信號處理運算的微處理器，主要用來實時、快速地實現各種數字信號處理算法。 數字濾波器是對數字信號實現濾波的線性時不變系統(tǒng)。文中程序已經過硬件驗證，仿真結果表明該設計符合要求。 數字濾波器本質上是一個完成特定運算的數字計算過程，也可以理解為是一臺計算機。但是 IIR 系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的通過硬件電路實現的模擬濾波器相比有以下優(yōu)點： 單位沖擊響應有無限多項 。 3． 用固定功能的專用信號處理器實現 專用信 號處理器采用專用集成電路 ASIC(Application Specific Integrated Circuits)實現，適用于過程固定而又追求高速的信號處理任務，是以指定的算法來確定它的結構，使用各種隨機邏輯器件組成的信號處理器。 主要研究內容 本文主要研究了數字濾波器的基本理論和實現方法。時域離散系統(tǒng)的頻域特性 : , 其中 、 分別是數字濾波器的輸出序列和輸入序列的頻域特性（或稱為頻譜特性 ） , 是數字濾波器的單位取樣響應的頻譜，又稱為數字濾波器的頻域響應。脈沖響應不變法是從濾波器的脈沖響應出發(fā)，使數字濾波器的單位脈沖響應序列 h(n)模仿模擬濾波器的沖激響應ha(t)，即將 ha(t)進行等間隔采樣，使 h(n)正好等于 ha(t)的采樣值，滿足 h(n)=ha(nT) 式中 ,T 是采樣周期。 脈沖響應不變法優(yōu)缺點： 從以上討論可以看出，脈沖響應不變法使得數字濾波器的單位脈沖響應完全模仿模擬濾波器的單位沖激響應，也就是時域逼近良好，而且模擬頻率Ω和數字頻率ω之間呈線性關系 ω =Ω T。這是因為從 S平面到Ｚ平面是多值的映射關系所造成的。 其次，將 s=σ +jΩ 代入式（ 18），得 因此 由此看出，當 σ 0 時， |z|1；當 σ 0 時， |z|1。 圖 14雙線性變換法的頻率變換關系 但是雙線性變換的這個特點是靠頻率 的嚴重非線性關系而得到的，如式（ 18）及圖 14 所示。阻帶最小衰減α s=15dB。用模擬低通濾波器設計方法得到模擬低通濾波器的傳輸函數 Ha(s)。As=15。 %頻率預畸變 B=wc2wc1。)。 subplot(2,1,2)。) subplot(2,2,1)。20*lg|H(jw)|w39。 數字信號處理器與數字信號處理有著密不可分的關系，我們通常說的 “ DSP”可以指數字信號處理 (Digital Signal Processing)，也可以代表數字信號處理器(Digital Signal Processor)在本文里均指數字信號處理器。幾年后，第二代基于 CMOS 工藝的 DSP 芯片應運而生。其顯著特點可以歸納如下： 1．哈佛結構 哈佛結構是不同于傳統(tǒng)的馮對每個濾波器抽頭，必須做一次乘法和一次加法。 5．快速的指令周期 哈佛結構、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令再加上集成電路的優(yōu)化設計，可使 DSP 芯片的指令周期縮短到 200ns 以下。 DSP 設法避免了大型緩沖器或復雜的內存接口，減少了內存訪問。 C5000 系列包括舊有的 C5x、當前主流的 C54x 和較新的 C55x 系列。 BB 總線提供第三種讀路徑并且能夠提供雙乘操作數的系數。尋址方式包括絕對尋址、寄存器間接尋址、直接尋址，這些尋址方式降低了算法所需要的指令數量，減小了代碼量，也提高了芯片運算速度。 6．集成方便 ： DSP 應用系統(tǒng)中的數字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。 3． DSP 的系統(tǒng)設計，主要分為硬件設計和