【正文】 五代DSP器件。在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠微處理器(MPU)來(lái)完成。所以濾波器是具有一定傳輸選擇特性的、對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工處理的裝置、它允許輸入信號(hào)中的一些成分通過(guò)，抑制或衰減另一些成分。DSP課程設(shè)計(jì)論文DSP課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘 要本論文首先介紹了濾波器的濾波原理以及數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及過(guò)程。其功能是將輸入信號(hào)變換為人們所需要的輸入信號(hào)。但MPU較低的處理速度無(wú)法滿(mǎn)足高速實(shí)時(shí)的要求。在這之后，最成功的DSP芯片當(dāng)數(shù)美國(guó)德州儀器公司 (Texas Instruments，簡(jiǎn)稱(chēng)TI)的一系列產(chǎn)品，其DSP市場(chǎng)份額占全世界份額近的50%。哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)可分為兩種。諾依曼結(jié)構(gòu)相比，其主要特點(diǎn)是程序和數(shù)據(jù)具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有著各自獨(dú)立的程序總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，大大地提高了數(shù)據(jù)處理能力，非常適合于實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理。而在TM5320C54x DSP中設(shè)置了硬件循環(huán)控制電路，提供了重復(fù)指令，實(shí)現(xiàn)零開(kāi)銷(xiāo)的循環(huán)控制。在每個(gè)CPU周期內(nèi)，I單元將從程序數(shù)據(jù)接收的4B程序代碼放入指令緩沖隊(duì)列，指令譯碼器從隊(duì)列中取6B程序代碼，根據(jù)指令的長(zhǎng)度可對(duì)8位、16位、24位、32位和48位的變長(zhǎng)指令進(jìn)行譯碼，然后把譯碼數(shù)據(jù)送入P單元、A單元和D單元去執(zhí)行。 ：包括中斷標(biāo)志寄存器0和中斷使能寄存器0和1以及調(diào)試中斷使能寄存器0和1。 數(shù)據(jù)計(jì)算單元（D）數(shù)據(jù)計(jì)算單元由移位器、算數(shù)邏輯電路、乘法累加器和寄存器組構(gòu)成。：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。，主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。數(shù)字信號(hào)處理（DSP）是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法、對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、濾波、增強(qiáng)、壓縮、估值和識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的，其應(yīng)用范圍涉及幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。一個(gè)數(shù)字濾波器可以用系統(tǒng)函數(shù)表示為：由此式可得到表示輸入輸出關(guān)系的常系數(shù)線(xiàn)性差分方程為：可見(jiàn)數(shù)字濾波器的功能就是把輸入序列x(n)通過(guò)一定的運(yùn)算變換成輸出序列y(n)。它的差分方程數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (5)(5)式中，N是FIR濾波器的抽頭數(shù)，x(n)表示在n 時(shí)刻輸入的信號(hào)樣值，h(n)表示濾波器的第n級(jí)抽頭系數(shù)。對(duì)上述條件降低一點(diǎn)的要求是相位和頻率呈線(xiàn)性關(guān)系，即 （4）雖然的存在使相位呈非線(xiàn)性，但是它的群延時(shí)仍保持常數(shù)。3）III型濾波器，系數(shù)h(n)為奇對(duì)稱(chēng)，N為奇數(shù)當(dāng)系數(shù)h(n)為奇對(duì)稱(chēng)，N為奇數(shù)時(shí)，根據(jù)式（11），該類(lèi)型濾波器的幅度特性函數(shù)為： （18）其中， （19）濾波器的幅度響應(yīng)對(duì)奇對(duì)稱(chēng)。 根據(jù)4種類(lèi)型線(xiàn)性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)，可以得到它們零點(diǎn)特性的主要區(qū)別是在z=1處和z=1處的零點(diǎn)數(shù)量，即1）I型線(xiàn)性相位FIR數(shù)字濾波器在z=1和z=1處有偶數(shù)個(gè)零點(diǎn)或者沒(méi)有零點(diǎn)。 h4=[4,1,1,2,5,6,6,5,2,1,1,4]。subplot(2,2,1)。)subplot(2,2,3)。)第三章 基于MATLAB的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法描述數(shù)字濾波器有多種設(shè)計(jì)方法，如雙線(xiàn)性變換法、窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、插值逼近法和Chebyshev逼近法等等，但是通常采用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)。三角窗三角窗的時(shí)域表達(dá)式為以下幾種。它的時(shí)域表達(dá)式為： （30）哈明窗在保證與漢寧窗相同的主瓣寬度的條件下，%的能量集中在主瓣，第一旁瓣比主瓣低41dB，阻帶最小衰減為53dB。close all。wvtool(w1)。說(shuō)明：標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)應(yīng)指所設(shè)計(jì)的濾波器的預(yù)期特性為理想頻率響應(yīng)，包括低通、帶通、高通或帶阻特性。w為加權(quán)向量，其長(zhǎng)度為f的一半。dev為各逼近頻段允許的幅頻響應(yīng)偏差（波紋振幅）。（4）求出實(shí)際濾波器的沖激響應(yīng)：，其中,。nn=M:M。h3=hd.*w3。HH2=[H2(513:1024) H2(1:512)]。,w,HH4,39。,39。set(gcf,39。畫(huà)出理想濾波器和設(shè)計(jì)得到的濾波器的幅度頻率響應(yīng)進(jìn)行比較。‘理想濾波器39。 fc=1/4。%計(jì)算remezord函數(shù)所需要參數(shù)f,m,dev [N,fo,mo,w]=remezord(f,m,dev,Fs)。 plot(w,20*log10(abs(hw)))。)。 %畫(huà)線(xiàn)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果line([1/4,1/4],[90,5])。s1=sin(2*pi*t*100)。xlabel(39。dev=[ ]。xlabel(39。plot(t,sf)。)。xlabel(39。它操作簡(jiǎn)單，方便靈活。采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，由于過(guò)渡帶是由窗函數(shù)的類(lèi)型和階數(shù)所決定的，所以只需要定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。通過(guò)Simulink環(huán)境下的Digital Filter Design (數(shù)字濾波器設(shè)計(jì))模塊中的DSP Blockset工具箱設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器, 數(shù)字濾波器仿真圖如圖所示：濾波前的波形如圖所示： 濾波后的波形如圖所示： 第四章 FIR數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)（CCS仿真） CSS的特點(diǎn)CCS，即Code Compose Studio，是TI公司在1999年推出的一個(gè)開(kāi)源、具有強(qiáng)大集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。，包括匯編器、優(yōu)化的C編譯器和連接器等。 CCS代碼生成工具及程序流程圖代碼生成工具是CCS所提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)。 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)用（與MATLAB聯(lián)合仿真） MATLAB輔助DSP 實(shí)現(xiàn)FIR ,其總體過(guò)程為在DSP 中編寫(xiě)處理程序，在MATLAB中利用濾波器設(shè)計(jì)、分析工具( FDATOOL) ,根據(jù)指定的濾波器性能快速設(shè)計(jì)一個(gè)FIR ,然后把濾波器系數(shù)以頭文件形式導(dǎo)入CCS 中,頭文件中MATLAB 輔助DSP 實(shí)現(xiàn)FIR 數(shù)字濾波器含濾波器階數(shù)和系數(shù)數(shù)組,在MATLAB中調(diào)試、運(yùn)行DSP 程序并顯示、分析處理后的數(shù)據(jù)。將系數(shù)稍作修改，調(diào)整后拷貝到程序的系數(shù)初始化空間即可。對(duì)運(yùn)行結(jié)果及輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估算法的可能性。對(duì)程序進(jìn)行編譯鏈接執(zhí)行Project→Build命令，就可以對(duì)當(dāng)前的項(xiàng)目文件同時(shí)進(jìn)行編譯，匯編和鏈接操作。也可以執(zhí)行Project下的build All命令，所有項(xiàng)目中的文件重新編譯，匯編和鏈接。在新窗口中輸入源代碼。由于 CCS 是以工程文件方式進(jìn)行管理的，所以要在 CCS 中編譯、匯編、鏈接C程序及匯編程序，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)工程文件，然后再將相關(guān)程序放入到工程文件中。在MATLAB中先編寫(xiě)程序，查看待濾波和已濾波的信號(hào)的時(shí)域和頻域波形，如圖所示。代碼產(chǎn)生工具如下圖所示： C源文件C編譯器匯編源程序匯編器COFF目標(biāo)文件連接器可執(zhí)行COFF文件Hex轉(zhuǎn)換工具EPROM編程器絕對(duì)列 表交叉引用 列表C5000處理器PC機(jī)宏庫(kù)歸檔器 宏源文件歸檔器目標(biāo) 文件庫(kù)匯編源文件運(yùn) 行 時(shí)支 持 庫(kù)匯編轉(zhuǎn)換 輔 助 工具建庫(kù)程序CCS匯編程序流程圖如下圖所示：畫(huà)出濾波后信號(hào)流程圖 輸入原始信號(hào)定義濾波器系數(shù)為原始信號(hào)和系數(shù)指定寄存器做濾波算法本次濾波結(jié)束待濾波系數(shù)減一是否有待濾波數(shù)據(jù) 是濾波結(jié)束 CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的配置CCS包括以下各部分：1）代碼生成工具；2）集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）；3）DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口API；4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的RTDX插件以及相應(yīng)的程序接口API；5）由TI公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件等。在TI收購(gòu)了GO DSP后，將CCS擴(kuò)展到了其他系列。例如設(shè)計(jì)帶通濾波器時(shí)，可以定義wstop1（頻率fstop1處的幅值衰減）、wpass（通帶范圍內(nèi)的幅值衰減）、wstop2（頻率fstop2處的幅值衰減）。design filter部分主要分為：filter type（濾波器類(lèi)型）選項(xiàng)，包括lowpass（低通）、highpass（高通）、bandpass（帶通）、bandstop（帶阻）和非凡的fir濾波器。)。f=Fs*(0:num/21)/num。grid。)。b=remez(N,fpts,mag,wt)。)。s3=sin(2*pi*t*200)。結(jié)果如圖所示：結(jié)果分析：如圖所示，圖中橫線(xiàn)為3dB，兩條豎線(xiàn)分別位于頻率 1/4和5 /16。幅頻特性39。 %畫(huà)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)axis([0,max(w)/2,90,5])。 %輸入給定指標(biāo) Rp=3。)。m=[1 1 1/6 1/6 ]。,39。,39。)。HH4=[H4(513:1024) H4(1:512)]。h4=hd.*w4。hd=sin(wd*n)./(pi*n)。程序代碼： clear all。 FIR數(shù)字濾波器的MATLAB設(shè)計(jì) 初始化 MATLAB設(shè)計(jì)的程序流程圖： 產(chǎn)生需要的濾波信號(hào)畫(huà)出原始信號(hào)頻譜圖生成FIR濾波器進(jìn)行濾波畫(huà)出濾波后信號(hào)頻譜圖 用各種窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器1）窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的步驟 實(shí)際的濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)通常包括通帶截止頻率、阻帶起始頻率、通帶最大衰減和阻帶最小衰減。ftype用于指定濾波器類(lèi)型。格式：b=fir2(n,f,m,window)其中，b為濾波器系數(shù)；n為濾波器階數(shù)；f為頻率點(diǎn)矢量，0f1，f=1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率為采樣頻率的一半，矢量f按升序排列，且第一個(gè)必須為0，最后一個(gè)必須為1，并允許出現(xiàn)相同的頻率值；m為幅度矢量，按長(zhǎng)期共存矢量包含與f相對(duì)應(yīng)的期望濾波器響應(yīng)幅度，矢量f與矢量m的長(zhǎng)度必須相同；window為窗函數(shù)，窗函數(shù)的長(zhǎng)度應(yīng)等于FIR濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)，即階數(shù)n+1。wvtool(w3)。N=64。布萊克曼窗 布萊克曼窗函數(shù)又稱(chēng)三階升余弦函數(shù)，它對(duì)升余弦函數(shù)加上一個(gè)二次諧波余弦分量，從而進(jìn)一步降低旁瓣。 在MATLAB中，三角窗函數(shù)為triang,調(diào)用格式為： w=triang(N)其中，N是窗函數(shù)的長(zhǎng)度；返回值w是一個(gè)長(zhǎng)度為N的三角窗序列。一般采用以下五種窗函數(shù)：矩形窗(Rectangular Window)、三角形窗(Triangular Window)、漢寧窗（Hanning Window）、哈明窗（Hamming Window）、布萊克曼窗(Blackman Window）。title(39。title(39。 close all。3）III型線(xiàn)性相位FIR數(shù)