【正文】 ，信號(hào)分析工具，通過擴(kuò)展的應(yīng)用程序產(chǎn)生相關(guān)的控制，快速保護(hù)功能，濾波器，應(yīng)用程序的配置，自動(dòng)的 S/W 測(cè)試工具，軟件配置工具。 Eye diagram。增加菜單項(xiàng) 。用 C 語言編寫程序，從而能節(jié)省開發(fā)者大量時(shí)間。中斷向量的定義 。有查找替代功能 。 CCS的引入，大大縮短了 DSP 的開發(fā)進(jìn)程，開發(fā)成本也降低了很多。掃描仿真器不采用插入仿真的方法，而是通過 DSP 芯片上提供的幾個(gè)仿真端子實(shí)現(xiàn)仿真功能，這種方法為 TI 公司所開發(fā)，可用來解決高速 DSP 芯片的仿真。 (5)軟件開發(fā)系統(tǒng) SWDS 軟件開發(fā)系統(tǒng) SWDS 是一塊 PC插卡，可提供低成本的評(píng)價(jià)和實(shí)時(shí)軟件開發(fā)?？赡M外設(shè)，高速緩存及流水線，定時(shí)等功能 。 (2)初學(xué)者工具 DSK 初學(xué)者工具 DSK 是 TI公司提供給初學(xué)者進(jìn)行 DSP 編程練習(xí)的一套廉價(jià)的實(shí)時(shí)軟件調(diào)試工具。 ③軟件模擬器 (Simulator)。此外還有一些 輔助工具程序，如文件格式轉(zhuǎn)換程序、庫生產(chǎn)程序和文檔管理程序等。 在【 Filter Design】欄中，上面五個(gè)圓圈是“五選一的選擇框，如果是簡單選頻類的濾波器，則在前四項(xiàng)中任選一項(xiàng)，如果是其他類，就要選定第五項(xiàng)，然后在它右方的復(fù)選框中用下拉菜單來選定具體類型，這里有數(shù)字微 分器，希爾波特變換器，還有一些我們未接觸過的其他濾波器，還有選擇 FIR 或 IIR 濾波器類型， IIR中有巴特沃斯、切比雪夫 I、切比雪夫 II和橢圓 4類， FIR中則有等波動(dòng)法、最小二乘法和窗函數(shù)法三種。其中，右半部是圖形畫面，它的大小和顯示內(nèi)容受上述按鈕的控制。在信號(hào)處理工具箱中，這個(gè)工具的名稱為 fdatool(Filter Design and Analysis Tool的縮寫 )。 開發(fā)工具及環(huán)境 MATLAB 中的濾波器設(shè)計(jì)工具 MATLAB 共有五種設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器的方法。隨著下列有限字長的使用，誤差源增加： ● 輸入 /輸出信號(hào)量化 。因?yàn)?FIR 的單位脈沖響應(yīng)是有限長度，所以 FIR濾波器是固有穩(wěn)定的，也就是說，一個(gè)有上下限的輸入總是產(chǎn)生一個(gè)有上下限的輸出，而IIR 濾波器可能穩(wěn)定，也可能不穩(wěn)定，主要依賴于濾波器的極點(diǎn)位置。 MATLAB 信號(hào)處理工具箱中的函數(shù) fir l 在設(shè)計(jì)帶阻和高通濾波器得到的濾波器的階數(shù)總是偶數(shù)階的，這是因?yàn)槿绻麨V 波器的階數(shù)為奇數(shù)，它的頻率響應(yīng)在 w=pi(對(duì)應(yīng)于采樣頻率的二分之一處 )的值總是。differentiator時(shí)，此函數(shù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)字希爾伯特變換器或數(shù)字微分器。 最小最大波動(dòng)法的思想就是使全頻段上的最大波動(dòng)達(dá)到最小，而且通過加權(quán)使通帶波動(dòng)和阻帶波動(dòng)控制到規(guī)定的比例。 離散最小二乘法是對(duì)濾波器幅特性而言的。最優(yōu)化方法的第一種是離散最小二乘法。最優(yōu)化就是一種能克服上述三個(gè)問題的數(shù)學(xué)方法。數(shù)組 f 中包含各邊緣頻率，其單位為 pi, _f f1 對(duì)應(yīng)于采樣頻率的一半，即奈奎斯特頻率。也就是說無論設(shè)計(jì)所得的誤差有多大我們都接受，這種方法口 q 樸素設(shè)計(jì)法。 (2)作為復(fù)數(shù)序列的預(yù)期頻率特性應(yīng)具有共扼對(duì)稱性，以保證其傅立葉反變換所得系數(shù)為實(shí)序列 。 %計(jì)算相對(duì)振幅 dB pha=angle(H)。 Function [db, mag, pha, grd, w]=myfreqz(b, a), %子程序的改進(jìn)版本 %一 % [dB， mag, pha, grd, w]=myfreqz(b， a)。 m=ntao+epa。W)，那么其單位脈沖響應(yīng)用傅立葉反變換求出。用窗函數(shù)設(shè)計(jì) FIR濾波器的步驟為 : (1)根據(jù)對(duì)過渡帶寬 及阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類型并估計(jì)窗口長度 N。目前，新版本的 MATLAB 軟件 ()已經(jīng)集成了 TI 公司的 C2021, C5000, C6000 系列 DSP 的開發(fā)工具包，可在 MATLAB/SIMULINK環(huán)境中用圖形化的方式進(jìn)行 DSP 的設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證，并能將設(shè)計(jì)的圖形文件 .mdl直接轉(zhuǎn)換成 C語言程序，其中 C2021系列的開發(fā)工具是 Embedded Target for TI C2021 DSP。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中可能還要考慮更多方面的因素。 (2)由于不存在穩(wěn)定性問題，所以設(shè)計(jì)相對(duì)簡單。由于有限字長效應(yīng)，運(yùn)算過程中將對(duì)系數(shù)進(jìn)行舍入處理，引起極點(diǎn)的偏移，這種情況有時(shí)會(huì)造成穩(wěn)定性問題，甚至造成寄生振蕩。此外，任何數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中也還不可避免地用到模擬濾波器，比如 A/D 變換器前的抗混疊濾波器及 D/A 轉(zhuǎn)換后的平緩濾波器，因此模擬濾波器設(shè)計(jì)也是數(shù)字信號(hào)處理中應(yīng)當(dāng)掌握的技術(shù)。通常，選頻濾波器的指標(biāo)要求都以幅頻特性給出，對(duì)相頻 特性不作要求，如果需要對(duì)輸出波形有嚴(yán)格要求，如語音合成、波形傳輸?shù)龋瑒t要求設(shè)計(jì)線性相位數(shù)字濾波器。 (3)由于 FIR 濾波器一般為非遞歸結(jié)構(gòu)，因此在有限精度運(yùn)算下，不會(huì)出現(xiàn)遞歸型結(jié)構(gòu)中的極限震蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，誤差較小 。對(duì)于無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器 (IIR )，它的輸出不僅取決于過去和現(xiàn)在的輸入，還跟過去的輸出有關(guān)。若其系統(tǒng)函數(shù)為 H (z)，其脈沖響應(yīng)為 h(n)，對(duì)輸入時(shí)間序列為 x(n)，若輸出時(shí)間序列為 y(n)，則它們?cè)跁r(shí)域內(nèi)有如下關(guān)系 : y(n) h(n)* x(n) (21) 在 z 域內(nèi)有如下關(guān)系 : y(z) h(z)* x(z) (22) 式中 x(z), y(z)分別是 x(n), y(n)的 z 變換。其余各類濾波器共占 13%0 從這些應(yīng)用比例來看，我國電子產(chǎn)品要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，濾波器集成化仍然是個(gè)重要課題。當(dāng)然，對(duì)濾波器本身的研究仍在不斷進(jìn)行。我國濾波器研制和生產(chǎn)與上述要求相差甚遠(yuǎn)，為縮短這個(gè)差距，電子工程和科技人員負(fù)有重大的歷史責(zé)任陰。晶體濾波器占 20%:機(jī)械濾波器占 15%。 80 年代，致力于各類新型濾波器的研究，努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 課題研究的現(xiàn)狀 凡是有能力進(jìn)行信號(hào)處理的裝置都可以稱為濾波器。數(shù)字濾波器擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，例如數(shù)字圖象處理、模式識(shí)別、譜分析等。 數(shù)字濾波在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，數(shù)字濾波器又分為無限沖激響應(yīng)濾波器 (IIR)和有限沖激響應(yīng)濾波器 (FIR). FIR 濾波器具有不含反饋環(huán)路、結(jié)構(gòu)簡單以及可以實(shí)現(xiàn)的嚴(yán)格線性相位等優(yōu) 點(diǎn)，因而在對(duì)相位要求比較嚴(yán)格的條件下，易采用 FIR 數(shù)字濾波器。在許多信號(hào)處理應(yīng)用中使用數(shù)字濾波器代替模擬濾波器是有利的。著名 TMS320 系列芯片已為科技界所熟知。目前， DFT 已有許多實(shí)用有效的快速 DFT 算法即 FFT 算法和軟件，其性能主要決定于采樣 (實(shí)際上還包括模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 )率和處理器的運(yùn)算速度。在電子儀器和測(cè)量中，最典型的是用頻譜分析儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，從而了解和取得信號(hào)的頻率 (或頻譜 )特性。 以一個(gè) FIR 數(shù)字帶阻濾波器的實(shí)現(xiàn)為例對(duì) TMS320LF2407A 硬件接口電路及 DSP 程序進(jìn)行調(diào)試，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。介紹了利用 MATLAB 設(shè)計(jì) FIR 濾波器的各種方法 (包含窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、頻率樣本設(shè)計(jì)法、等波動(dòng)法和最小二乘法 )以及如何用 MATLAB 中的濾波器設(shè)計(jì)工具 fdatool 設(shè)計(jì)各種類型的濾波器。該 FIR濾波器的相位響應(yīng)可為嚴(yán)格的線性，因此它不存在延遲失真，只有固定的時(shí)間延遲，適用于圖像信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫圆ㄐ螖y帶信息的系 統(tǒng)。 .尤其是頻率范圍寬、指標(biāo)高的，設(shè)計(jì)制造的難度就更高，而其價(jià)格也非常昂貴。為了保證數(shù)字化后的信號(hào)數(shù)據(jù)不喪失原信號(hào)的特性，采樣頻率應(yīng)大于 或至少等于信號(hào)截止頻率的 2 倍。 數(shù)字濾波作為數(shù)字信號(hào)處理的重要組成部分有著十分廣泛的應(yīng)用前景，可作為應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的前置處理。用可編程 DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波可通過修 改濾波器的參數(shù)十分方便的改變?yōu)V波器的特性。由于 DSP 控制器具有許多獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，例如采用多組總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并行處理，獨(dú)立的累加器和乘法器以及豐富的尋址方式，采用 DSP控制器就可以提高數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的能力，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)做到實(shí)時(shí)處理。 (2)對(duì)干擾信號(hào)的抑制能力有了明顯提高，這對(duì)系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性的提高起到了促進(jìn)作用。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。 我國廣泛使用濾波器是 50 年代后期的事，當(dāng)時(shí)主要用于話路濾波和報(bào)路濾波。從這些應(yīng)用比例來看，我國電子產(chǎn)品要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，濾波器集成化仍然是個(gè)重要課題。20 世紀(jì) 50 年代無源濾波器日趨成熟。我國現(xiàn)有濾波器的種類和所覆蓋的頻率己基本上滿足現(xiàn)有各種電信設(shè)備。有源濾波器雖然很大地改進(jìn)了濾波器的性能，也降低了一些制造工藝的難度，但從其性能的大幅度改進(jìn)，與其它信號(hào)處理技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)的手段之便捷，還是要數(shù)數(shù)字濾波器后來居上。 數(shù)字濾波器總體可以分為兩大類，一類稱為經(jīng)典濾波器，輸入信號(hào)中的有用成分和希望濾除的成分占用不同的頻帶，通過適當(dāng)?shù)倪x頻濾波器可實(shí)現(xiàn)濾波 。這是濾波器設(shè)計(jì)所要研究的主要問題。39。因此，指標(biāo)的形式應(yīng)為頻域中的幅度和相位響應(yīng)。但是這 個(gè)高效率是以相位的非線性為代價(jià)的。 從設(shè)計(jì)工具看， IIR 濾波器可以借助模擬濾波器的成果，因此一般都有有效的封閉形式的設(shè)計(jì)公式可供參考，計(jì)算工作量比較小，而且對(duì)計(jì)算工具的要求不高 。而 FIR 濾波器則要靈活的多，尤其是他易于適應(yīng)某些特殊應(yīng)用，如構(gòu)成數(shù)字微分器或希爾伯特變換器等，因而有更大的適應(yīng)性和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 Blackman 窗進(jìn)一步抑制旁瓣，使第一旁瓣的衰減達(dá)到 58 dB，但主瓣的寬度是矩形窗的 3 倍，以上三種窗函數(shù)都是以增加主瓣寬度為代價(jià)換取一定程度的旁瓣抑制。用戶可以在 MATLAB 中調(diào)用這些圖形化的功能模塊及 S IMULINK 環(huán)境中的其他模塊建立數(shù)字信號(hào)處理的模型，并可以對(duì)模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證，然后生成 DSP 的 C 語言代碼及 CCS 的工程項(xiàng)目文件，在 CCS 中修改、編譯后就可以下載到 DSP 目標(biāo)板中運(yùn)行。窗函數(shù)類型確定后，其計(jì)算公式也確定了，不過這些公式是近似的，得出的長度還要在計(jì)算中逐步修正。其他選頻濾波器特性都可以由低通特性合成。 (3)計(jì)算濾波器的單位脈沖響應(yīng) h(n)。)。 (5)如果不滿足要求，可根據(jù)具體情況，調(diào)整窗函數(shù)類型和長度，重復(fù)前面步驟，直到滿足要求為止。這意味著其幅頻特性及其反變換所得序列應(yīng)該具有對(duì)稱或反對(duì)稱的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是邊緣頻率不易控制。 窗函數(shù)設(shè)計(jì)和頻率樣本設(shè)計(jì)技術(shù)都易于理解和實(shí)現(xiàn)。用 E(w)表示理想濾波器 Hd(w)和所設(shè)計(jì)濾波器之間的幅頻特性誤差 E(w)= Hd(w)H(w) (29) 如果這個(gè)誤差平方的連續(xù)積分 eze 作為最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，則可以證明采用矩形窗時(shí)均方誤差是最小的，也就是說，矩形窗是連續(xù)最小均方誤差的最優(yōu)設(shè)計(jì)法。具有這種性質(zhì)的濾波器幅頻特性在通帶和阻帶上的誤差峰值是均勻分布的。然后和濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)建立數(shù)學(xué)關(guān)系，最后找到能使指標(biāo)達(dá)到最小的參數(shù)的公式。 (3)如何建立進(jìn)行頻率修正的算法 ?ParksMcClellan 算法是利用 Remez交換算法導(dǎo)出的迭代算法，在 MATLAB 中實(shí)現(xiàn)該算法的函數(shù)為 :emez，它最常用的句法為 :[h]=remez(M, f, A, weights, ftype)。它們的預(yù)期幅頻特性由逐段為常數(shù)的直線組成，并對(duì)零頻率成偶對(duì)稱。 FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器的一些特征使它們相互之間能夠區(qū)分，同時(shí)它們?cè)趫?zhí)行時(shí)需要進(jìn)行一些專門考慮，包括相位特性、穩(wěn)定性和系數(shù)量化影響。這種近似引入濾波器系數(shù)的量化誤差，導(dǎo)致濾波器頻率響應(yīng)與理想情況有偏移。 ● 相關(guān)的四舍五入 (或截?cái)?)噪聲 。第三種方法是最小二乘約束設(shè)計(jì)法，它是使設(shè)計(jì)的濾波器和理想濾波器的誤差在整個(gè)頻段上積分，使得積分值最小，對(duì)應(yīng)的 MATLAB函數(shù)有 fircls, firclsl。 界面最上面的一行是文字菜 單，第二行是圖標(biāo)按鈕菜單 :下面是主畫面菜單區(qū)，它大體也分為上下兩半，為了方便，我們分別稱為上、下畫面菜單區(qū) 。這些濾波器系數(shù)可以由【 File】中的 ( Export】導(dǎo)出，輸出變量的名稱可以指定，導(dǎo)出的目標(biāo)位置可以是 MATLAB 工作空間，或者其他指定的文件。 DSP 芯片開發(fā)工具 可編程 DSP 芯片的開發(fā)需要一整套完整的軟硬件開發(fā)工具。 ③輔助程序，如文檔管理程序和代碼格式轉(zhuǎn)換程序等 。 ⑥仿真器 XDS 。 (3)軟件模擬器 軟件模擬器是一種模擬 DSP 芯片各種功能并在非實(shí)時(shí)條件下進(jìn)行軟件調(diào)試的一種調(diào)試工具，它不需要目標(biāo)硬件支持，只需要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，是一種廉價(jià)、方便的調(diào)試工具。可在取指令讀寫存儲(chǔ)器及錯(cuò)誤條件滿足時(shí)設(shè)置斷點(diǎn) 。目前主