【正文】 adevicemadeofdigitalontimemultiplier,suchasuninfluenced,highaccuracy,sofspeechimageprocessing,digitalmunication,spectrumanalysis,patternrecognitionandautomaticcontrol,. Inthispaper,themainlytaskisresearchingthebasictheoriesofthedigitalfilter,andanalyzingthedesigningandrealizationoftheFiniteImpulseResponsedigitalfilter(FIR),especiallythemethodwhichrealizedunderMATLABenvironment,thewindowfunctionsisprimarilyintroduced,themethodTLABlanguagewhichcanselectfoursortsofdigitalfilterandsevenkindsofwindowfunctions. Then,thispaperresearchesthestructureandpropertyofthe16bitfixedpointDSPchipTMS320C55x,ftheFIRfilterusingDSPisdiscussed,whichfocusonthemethodofcoefficienttransmissionoverpassi,adigitalfiltersystemwithpreferablecapabilityisdesignedbasedontheC55x,itsconsistsofthedesignofhardwareinterface,whichincludingtheclockgeneratingcircuit,thechippowersupplycircuit,theA/DandD/Achipconnectinginterface,theFLASHchipconnectinginterface,extendedRAMconnectinginterfaceandsoon. Keywords:DSP。 本文主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，并對有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器 FIR 的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和研究，尤其是在 MATLAB 環(huán)境下 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計，主要是窗函數(shù)法及利用 MATLAB 的濾波器設(shè)計工具的設(shè)計方法，并用 MATLAB 語言編寫了可以選擇濾波器四種類型及七種窗函數(shù)的仿真程序，進(jìn)行了具體的仿真分析。 研究了 TI 公司的 16 位定點(diǎn) DSP 芯片 TMS320C55x 的硬件和軟件結(jié)構(gòu)特性，編寫了DSP 的 FIR 濾波算法，在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行了調(diào)試仿真 。DigitalSignalFilter。數(shù)字信號在通信、語音、圖像、自動控制、雷達(dá)、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。有限長單位沖激響應(yīng) ((FIR)數(shù)字濾波器，與傳統(tǒng)的通過硬件電路實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器相比有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)簡化了硬件電路的設(shè)計，提高了硬件電路的集成度和可靠性。數(shù)字信號處理由于運(yùn)算速度快，具有可編程特性和接口靈活的特點(diǎn)，使得它在許多電子產(chǎn)品的研制、開發(fā)和應(yīng)用中，發(fā)揮著重要的作用。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 。 1980 年日本 NEC 公司推出的μ PD7720 是第一個具有乘法器的商用 DSP 芯片。位串行乘法器使得乘法器的硬件 .觀模達(dá)到了最省，但是由于是串行運(yùn)算，使得它的運(yùn)算周期過長，運(yùn)算速度與硬件規(guī)模綜合考慮時不是最優(yōu)的。但是這種方法速度很慢，難以對信號進(jìn)行實(shí)時處理，雖然可由用快速傅立葉變換算法累加，來加快計算速度，但要達(dá)到實(shí) 時處理還是要付出很高的代價，因而該方法多在教學(xué)與科研中使用。 通過比 較以上三種方法可見：可以采用 MATLAB 等軟件來學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器的基本知識，計算數(shù)字濾波器是系數(shù)，研究算法的可行性，對數(shù)字濾波器進(jìn)行前期的仿真。目前 DSP 芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。TMS320 系列流水線深度從 2 到 6 級不等， TMS320C5510 有 6 級的流水線， TMS320C6000系列有 8 級流水線。 系統(tǒng)構(gòu)成 下圖所示即是一個典型的 DSP 系統(tǒng)。 上面給出的 DSP 系統(tǒng)只是一個典型模型，并不是所有的 DSP 系統(tǒng)都必須具有模型中的所有部件，應(yīng)根據(jù)具體要求來變化。再接著進(jìn)行硬件設(shè)計和調(diào)試，即根據(jù)選定的原件建立原理圖、制作 PCB 板、器件安裝及加電調(diào)試 。還有處理溢出的功能，也可以進(jìn)行布爾運(yùn)算或者把這個 40 位的 ALU 看作為兩個 16位的 ALU，同時執(zhí)行兩個 16 位的操作。 (6)指數(shù)編碼器 :為支持單周期指數(shù)運(yùn)算指令 (EXP)的專用硬件，累加器中的值以二進(jìn)制補(bǔ) 碼形式在 T 寄存器中存貯，范圍為 8bit31bit。在任一個存貯空間中， RAM,ROM,EPROM,EEPROM 或存貯器映像外圍設(shè)備，都可駐留在片內(nèi)或片外。 圖 31 FIR 數(shù)字濾波器一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法主要有窗函數(shù)和頻率采樣等設(shè)計方法，其中窗函數(shù)設(shè)計法是最基本的設(shè)計方法。 ( ) ( )jw jw nddnH e h n e? ?? ??? ? （ 5） 1( ) ( )2ccw jw jwnddwh n H e e d w??? ? （ 6） 如果能夠由已知的 ()jwdHe 求出 ()dhn， 經(jīng)過 Z 變換可得到濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。 . 表 1 六種窗函數(shù)的基本參數(shù) 窗函數(shù)類型 旁瓣峰值 na /dB 過渡帶寬度 tB 阻帶最小衰減 sa /dB 近似值 精確度 矩形窗 13 4? /N ? /N 21 三角窗 25 8? /N ? /N 25 漢寧窗 31 8? /N ? /N 44 哈明窗 41 8? /N ? /N 53 布萊克曼窗 57 12? /N 11? /N 74 凱塞窗 57 10? /N 80 表中過渡帶和阻帶最小衰減是用對應(yīng)的窗函數(shù)設(shè)計的 FIR 數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)。先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。 （ 4）加窗即可得到設(shè)計結(jié)果： h(n)= ()dhnw(n)。設(shè)計的仿真結(jié)果如圖 2，圖 3 所示。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。 C55X 的電流消耗主要取決于器件的激活度，內(nèi)核電源消耗的電流主要取決于 CPU 的激活度，外設(shè)消耗的電流決定于正在工作的外設(shè)及其速度，一般與 CPU 相比，外設(shè)消耗的電流是比較小的。AD50 工作在主機(jī)模式 (M/S=1)，它的 SCLK 配置為內(nèi)部產(chǎn)生，這樣數(shù)據(jù)接收 /發(fā)送幀同步信號 (FS)、移 位時鐘信號 (SCLK)均由 AD50C 產(chǎn)生。 在編寫引導(dǎo)程序之前，要編制一個引導(dǎo)表，內(nèi)容包括 :引導(dǎo)方式標(biāo)識、預(yù)置 SWWSR和 BSCR 寄存器的值、程序入口 (XPC)、程序入口地址 (PC)、用戶程序長度、首塊存放目標(biāo) (XPC)、首塊存放目標(biāo)地址 (PC)等。 TMS320C55x 對數(shù)字濾波器算法的實(shí)現(xiàn)在指令集和硬件結(jié)構(gòu)上都有考慮。t++) { doublem。下圖為程序流程圖。 得到濾波器系數(shù)的方法很多，但在調(diào)試仿真階段，每改變一次濾波器參數(shù)，相關(guān)的系數(shù)就會改變，在 DSP 程序中也要做相應(yīng)修改，這給調(diào)試仿真帶來很大麻煩，濾波器設(shè)計效率低，這樣就想尋求更快更便捷的設(shè)計方法。下面是庫的幾種 FIR 函數(shù)。在匯編程序中，通過建立局部幀的形式來從右到左接受參數(shù)的地址，即建立了匯編與 C 的調(diào)用關(guān)系。然后通過 DSP 結(jié)合 軟件進(jìn)行編程，最終實(shí)現(xiàn)了基于 DSP 的 FIR 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計。 經(jīng)過 20 多年的發(fā) 展， DSP 產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。 版本以上的 MATLAB 中都集成了 MATLABLinktoCodeComposerStudio(tm)功能，可以通過特殊函數(shù) run， reset， write， read,create 等在 MATLAB 中直接調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)，并能將目標(biāo)系統(tǒng)的輸出結(jié)果返送給 MATLAB。 （ 2） firdec(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用抽取法。在解決的過程中，發(fā)現(xiàn)可通過 FDATooI 中的 Exporttocodeposerstudio(IDE)，把濾波器的系數(shù)以頭文件形式傳到 CCS 中，頭文件中包含濾波器的階數(shù)和系數(shù)數(shù)組。 圖 圖形參數(shù)設(shè)置窗口 主程序 系統(tǒng)初始化 輸入緩沖區(qū)初始化為零 根據(jù)指標(biāo)生成系數(shù) 開放中斷 等待中斷 中斷程序 是否采集到256 個數(shù)據(jù) 輸入信號值歸一化 輸入緩沖區(qū)值下移一位，加入最新輸入信號 進(jìn)行乘加運(yùn)算 返回 是 否 設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)為：采用雙蹤觀察啟始地址分別為 x 和 y，長度為 256的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為 32 位浮點(diǎn)型變量，這兩個數(shù)組中分別存放的是經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的輸入混疊信號（輸入信號）和對該信號進(jìn)行 FIR 濾波的結(jié)果；單擊“ Animate”運(yùn)行程序，調(diào)整觀察窗口并觀察濾波結(jié)果如下圖 圖 輸入混頻與濾波后信號 比較濾波前與濾波后的信號，可以看到， 通過測試波形可以看到， 濾波后的信號比濾波前的信號要平滑很多，確實(shí)達(dá)到了濾波效果。 h(t)=msin((t(FLen1)/)*lpass*pi)/((