【正文】 1) C/匯編語(yǔ)言源碼調(diào)試器 C/匯編語(yǔ)言源碼調(diào)試器是一種工作在 PC 機(jī)上的先進(jìn)的軟件接口，它與調(diào)試工具（如軟件模擬器、評(píng)價(jià)模塊、軟件開發(fā)系統(tǒng)、仿真器）混合使用，調(diào)試器可以完全控制用 C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫的程序。軟件模擬器的主要特征有：在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行用戶 DSP 程序；可修改和查看寄存器；可修改和顯示數(shù)據(jù)和程序寄存器，任何時(shí)候可進(jìn)行存儲(chǔ)器的修改，也可在程序輸入前進(jìn)行存儲(chǔ)器的初始化；可模擬外設(shè)，高速緩存及流水線、定時(shí)等功能；可計(jì)算指令周期數(shù)；可編程的斷點(diǎn)設(shè)置；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)；可進(jìn)行累加器程序計(jì)算器，輔助寄存器的跟蹤，指令的單步執(zhí)行，用戶可設(shè)定中斷產(chǎn)生間隔，在遇到非法操作碼和無效數(shù)據(jù)訪問時(shí)提示錯(cuò)誤信息；從文件中執(zhí)行命令。 TI 的 XDS/22 仿真器就屬于這一類，主要用于TMS320C1x 及 TMS320C2x 等芯片的仿真。 [12] CCS 有兩種工作模式，即軟件仿真器和硬件在線編程。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 (6） 斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的工程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置。 (13）提供 DSP/BIOS 工具，增強(qiáng)對(duì)代碼的實(shí)時(shí)分析能力，如分析代碼執(zhí)行的速度、調(diào)度程序執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)、方便管理或使用系統(tǒng)資源，從而減少開發(fā)人員對(duì)硬件資源熟悉程度的依賴性。它操作簡(jiǎn)單，方便靈活。 方案五 ： 通用 Butterworth 設(shè)計(jì)方法 。 IIR 濾波器的 基本 原理 IIR 和 FIR 的性能對(duì)比 1. FIR 濾波器的一個(gè)重要特點(diǎn)就是能夠提供準(zhǔn)確的線性相位 [1], 所以在對(duì)相位要求較嚴(yán)格的地方 , FIR 占據(jù)了統(tǒng)治地位 , 但是嚴(yán)格的線性相位的 IIR 濾波器也已經(jīng)被 提出 , 只是其階數(shù)比普通 IIR 濾波器要提高一倍 , 其基本思路如下 : 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 采用雙重濾波 (double filtering)技術(shù) , 將信號(hào)一次通過兩個(gè) 濾波器 , 第二個(gè)濾波器恰好對(duì)第一個(gè)濾波器的相位特性起補(bǔ)償作用 , 它們兩個(gè)的頻率響應(yīng)分別為 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2212 ,i f j fi f i fH e M f e H e M f e???? ??? （ 1） 所以總的頻率響應(yīng) ： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 212 i f j fi f i f i fH e H e H e M f e M f e M f??? ? ? ?? ? ? （ 2） 但這樣造成的一個(gè)問題就是 ： 由于滿足上述關(guān)系的 H1(z),H2(z)必有 H2(z)=H1(1/z)。 IIR 濾波器的 差分表示 數(shù)字濾波器一般都具有差分方程形式 ? ? ? ? ? ?01MNmnmny n a x k m b y k n??? ? ? ??? （ 3） 其中 ， x( n)為輸入序列 ， y( n)為輸出序列 ， ma 和 nb 為濾波系數(shù) , N 是濾波器的階數(shù)。設(shè)計(jì)過程是：按照技術(shù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)模擬低通濾波器，得到模擬濾波器的傳輸函數(shù) G(S)，再按一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將 G(S)轉(zhuǎn)換成數(shù)字低通濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H(Z)。 S— Z變換有標(biāo)準(zhǔn) z變換與雙一階 Z變換 等， 是根據(jù)所要設(shè)計(jì)的濾波器的型式 (按低通濾波器、帶通濾波器等加以區(qū)別 )分別利用的。 這就是說，雙一階 Z 變換是給頻率特性帶來畸變的，它把模擬濾波器的角頻率 0 Aw? ?? 凝聚成為數(shù)字濾波器 的角頻率 0/DwT??? 。 步驟 (1)中的變換規(guī)則就是從模擬濾波器數(shù)字化成為數(shù)字濾波器的方法 ,也就是要把 s 平面映射到 z平面 ,使模擬系統(tǒng)函數(shù) Ha(s)變換成所需的數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H(z)。FDATool 可以設(shè)計(jì)幾乎所有的常規(guī)濾波器，包括 FIR 和 IIR 的各種設(shè)計(jì)方法。如果選擇 Minimum Order，則 MATLAB 根據(jù)所選擇的濾波器類型自動(dòng)使用最小階數(shù)。 Window Specifications 選項(xiàng)，當(dāng)選取采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)，該選項(xiàng)可定義，它包含了各種窗函數(shù)。圖 34 得到了 Chebyshev I 濾波器的時(shí)域沖激響應(yīng)，在 5ms100ms有沖激響應(yīng)，超過這一范圍的沖 激響應(yīng)近似為零，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了 Chebyshev I 帶通濾波器的設(shè)計(jì) 。 Chebyshev II 型濾波器的下降斜度比 I 型小，但其阻帶內(nèi)波紋較大。設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求。white39。color39。濾波后的信號(hào)波形 39。ylabel(39。,39。濾波前的幅頻 39。color39。Time waveform39。 xlabel(39。由此可知，所設(shè)計(jì)的 10 階 IIR 帶通濾波器基本滿足要求。,1/1600,10,1/10000)； [u3,t0]=gensig(39。單擊濾波器列表框下的 Edit 按鈕，按 設(shè)計(jì)的濾波器的指標(biāo)對(duì) filt1[design]濾波器進(jìn)行編輯。 圖 315 濾波后信號(hào)頻譜 通過上述仿真圖形的對(duì)比觀察， 可以看出所設(shè)計(jì)的濾波器滿足了設(shè)計(jì)要求 ，濾除了 1600Hz和 1800Hz 的干擾信號(hào)，濾波后的信號(hào)基本完全接近 正弦信號(hào)。 IIR 數(shù)字濾波器在 TMS320VC5416 DSP 上的實(shí)現(xiàn)過程 借助于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的仿真功能，在 MATLAB環(huán)境下設(shè)計(jì)一個(gè) IIR數(shù)字濾波器變得十分容易。但由于 DSP 本身有限字長(zhǎng)和精度的因素， 加上 IIR 濾波器在結(jié)構(gòu)上存在反饋回路， 是遞歸型的，再者高階濾波器參數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍大。分別為狀態(tài)寄存器 0（ ST0）、狀態(tài)寄 存器 1(ST1)和處理器模式狀態(tài)寄存器（ PMST）。 中斷矢量表是每個(gè) DSP 系統(tǒng)必須用到的，對(duì)中斷矢量表進(jìn)行初始化是 DSP 初始化的一個(gè)重要的組成部分，正確設(shè)置中斷矢量包括 : (l) 根據(jù) DSP 芯片對(duì)各中斷矢量的設(shè)置位置編寫一個(gè)子程序。需注意的是要對(duì)乘法運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行溢出保護(hù)。 在 CCS軟件環(huán)境下編寫實(shí)現(xiàn) IIR濾波器 的程序 命名為 “ ” （見附錄一）和鏈接命令文件“ ”（見附錄二）。 研究了 TI 公司 TMS320VC5416 數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及片上資源， 以及 TI 公司DSP 系統(tǒng)開發(fā)工具的應(yīng)用，結(jié)合平時(shí)積累的 系統(tǒng)程序 調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有資源對(duì) 一個(gè)IIR 低通濾波器 的設(shè)計(jì)實(shí)例 進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試 ，使得軟件程序能在硬件平臺(tái)上得以穩(wěn)定的運(yùn)行。 在 環(huán)境下，加載 “ ” ，在中程序 flag=0 處設(shè)置斷點(diǎn)，單擊“ Run”運(yùn)行程序，程序?qū)?運(yùn)行至斷點(diǎn)處停止。 除此之處，還要注意以下問題： (1) IIR數(shù)字濾波器是針對(duì)采樣率固定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，更改系統(tǒng)或系統(tǒng)采樣率改變時(shí)應(yīng)重新設(shè)計(jì)。 McBSP 通過一系列存儲(chǔ)器映射控制寄存器來進(jìn)行配置和操作。 DSP芯片的初始化是設(shè)定 DSP芯片工作狀態(tài)的重要步驟，只 有正確 進(jìn)行 DSP芯片 的初始化，才能保證芯片的正確運(yùn)行。在 CCS 下，它的浮點(diǎn)數(shù)格式占用兩個(gè)字，即 CCS的數(shù)據(jù)輸入輸出功能和 RTDX 功能，可以隨時(shí)觀察 DSP 結(jié)果和理論仿真結(jié)果之間的差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的溢出和計(jì)算誤差。其 CPU 由于運(yùn)算速度快、內(nèi)部資源充足、接口靈活、功耗低，非常適合做復(fù)雜算法運(yùn)算。一個(gè)算法，既可以用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，也可以用高級(jí)語(yǔ)言（ C， C++）實(shí)現(xiàn)。經(jīng)展寬后的信號(hào)如圖 314 所示，同圖 311 比較，可以看出濾波后的效果。 (2) 觀察信號(hào) 在信號(hào)列表中選擇 sig3[vector]信號(hào)，單擊信號(hào)列表框下的 View 按鈕， sig3 信號(hào)如圖 311 所示。 [u1,t0]=gensig(39。Time waveform39。 plot(t,sf)。 xlabel(39。 title(39。)； ylabel(39。]))； title(39。white39。Frequency(Hz)39。Time waveform39。含有 3 個(gè)正弦分量的信號(hào) 39。 IIR 低通濾波器設(shè)計(jì) 給定抽樣頻率 fS= 10KHz， 要求在頻率小于 1KHz 的通帶內(nèi) ， 幅度特性下降小于 1dB： 在頻率大于 的阻帶內(nèi) , 衰減大于 40dB?？梢栽O(shè)計(jì)低通、高通、帶通和帶阻的數(shù)字和模擬 ChebyshevI 型濾披 器，其通帶內(nèi)為等波紋，阻帶內(nèi)為單調(diào)。通過菜單選項(xiàng) Analysis 可以在特性區(qū)看到所設(shè)計(jì)的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、沖擊響應(yīng)和零極點(diǎn)配置等特性，如圖 3 3 34 所示。采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定，所以只需定義通帶截 止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。 Design Filter 部分主要分為： Filter Type(濾波器類型 )選項(xiàng)，包括 Lowpass(低通 )、 Highpass(高通 )、 Bandpass(帶通 )、 Bandstop(帶阻 )和特殊的 FIR 濾波器。 “模擬原型”濾波器有多種設(shè)計(jì)方法 ,例如 : 巴特沃思型濾波 器 ,切貝雪夫型濾波器 ,橢圓函數(shù)型 (考爾型 )濾波器等。 (2) 如果要設(shè)計(jì)的不是數(shù)字濾波器 ,則還需要將步驟 (1)中變換所得到相應(yīng)的 (高通 ,帶通 , 帶阻 )模擬濾波器性能指標(biāo)變換成模擬 濾波器的性能指標(biāo)。 今把由下述 S— Z 變換式 11211 ZS TZ???? ? (13) 所示的 S 值代入模擬濾波器的傳遞函數(shù) G(S)中去，就得到傳遞函數(shù)為 ? ? ? ? 1121 1| ZST ZH Z G S ???? ?? （ 14） 的數(shù)字濾波器。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 將傳輸函數(shù) G(S)從 S 平面轉(zhuǎn)換到 Z 平面的方法用多種，但工程上常用的是標(biāo)準(zhǔn) Z 變換 和雙一階 Z 變換。 式（ 6） 為有理函數(shù)（由分母多項(xiàng)式與分子多項(xiàng)式構(gòu)成的函數(shù)）， FIR 濾波器的場(chǎng)合是只有分子多項(xiàng)式 A(Z)， 而 IIR 濾波器則還具有分母多項(xiàng)式 B(Z)， 固而會(huì)產(chǎn)生種種問題。 3. 由于 FIR 沒有反饋系統(tǒng) , 它需要較多的存儲(chǔ)器來存放濾波器系數(shù) , 所以在對(duì)相位要求不很嚴(yán)格的地方 , 使用 IIR 濾波器更節(jié)約資源。 方案六 ： 參數(shù)建模法 。離散化處理函數(shù)有 bilinear 和 impinvar。 方案二： FDATool 界面設(shè)計(jì)。 (10）提供 GEL 工具。 (3） 高性能的編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語(yǔ)法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤。用戶程序可在目標(biāo)系統(tǒng)的片內(nèi)或片外存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)運(yùn)行，而不會(huì)因仿真器引入額外的等待狀態(tài)。 (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)。此外， DSK 板上還將 DSP 芯片的地址和數(shù)據(jù)總線引出，便于用戶對(duì) DSK板進(jìn)行存儲(chǔ)器等硬件資源的擴(kuò)充，并在 DSK 硬件的基礎(chǔ)上形成用戶獨(dú)立的 DSP 系統(tǒng)。通常， DSP 芯片的開發(fā)工具可以分成代碼生成工具和代碼調(diào)試工具。 利用流水線 結(jié)構(gòu)，加上執(zhí)行重復(fù)操作，就能保證在單指令周期內(nèi)完成數(shù)字信號(hào)處理中用得最多的乘法 — 累加運(yùn)算。采用 DSP 芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)更是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。在歐美等國(guó)家的高校， MATLAB 已成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。 它既包括對(duì)二維和三維數(shù)據(jù)可視化 ， 圖像處理 ， 動(dòng)畫制作等高層次的繪圖命令 ， 也包括可以修改圖形及編制完整圖形界面的 ， 低層次的繪圖命令 。 [8]MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣 ， 它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué) ,工程中常用的形式十分相似 ， 故用 MATLAB 來解算問題要比用 C、 FORTRAN 等語(yǔ)言簡(jiǎn)捷得多 。其設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)典設(shè)計(jì)法、直接設(shè)計(jì)法和最大平滑濾波器設(shè)計(jì)法。 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。 數(shù)字濾波器在 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號(hào)處理裝置 ,其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào) ，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變離散系統(tǒng)。 本課題正是利用 MATLAB軟件進(jìn) 行 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)并進(jìn)行仿真，這使得濾波器的設(shè)計(jì)更加快速和有效。 21 世紀(jì)是信息科學(xué)與技術(shù)的世紀(jì) , 其中 , 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) (DSP) 已經(jīng)成為當(dāng)今一門極其重要的學(xué)科。它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)特性對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)進(jìn)行加工和 變換 ,改變輸入序列的頻譜或信號(hào)波形 ， 讓有用頻率的信號(hào)分量通過 ,抑制無用的信號(hào)分量輸出。 90 年代至現(xiàn)在主要致力 于把各類濾波器應(yīng)用于各類產(chǎn)品的開發(fā)和研制。 FIR 數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)是有限長(zhǎng)序列。 MATLAB 將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶提供了一個(gè)強(qiáng)有力的科學(xué)及工程問題的 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 分析計(jì)算和程序設(shè)計(jì)工具，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能，是具有全部語(yǔ)言功能和特征的新一代軟件開發(fā)平臺(tái)。 (4)功能強(qiáng)大的工具箱 。成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須