【正文】 ，在高速信號的終端都增加了小電阻或排阻進(jìn)行阻抗匹配，匹配電阻必須靠近高速信號的源驅(qū)動端。發(fā)送時鐘信號BCLKX對應(yīng)于SPI協(xié)議中的串行時鐘SCK，發(fā)送幀同步信號對應(yīng)于從設(shè)備的使能信號CS。TLV5608的高速串行接口包含四根信號線:SCLK串行時鐘輸入、SDIN串行數(shù)據(jù)輸入、SDOUT串行數(shù)據(jù)輸出、FS幀同步信號、CS片選信號。它表示D/A轉(zhuǎn)換器在理論上可以達(dá)到的精度。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)了數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的特點(diǎn)，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV157O芯片。單片A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述的。可見，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結(jié)束時的值。由于BOOT已經(jīng)設(shè)定好相應(yīng)的數(shù)據(jù)存放格式，因此，在Flash中如何組織好數(shù)據(jù)就成為關(guān)鍵。本系統(tǒng)在設(shè)計中采用了8位的并口加載方案。前者用于訪問外部程序或者數(shù)據(jù)存儲器，后者用于訪問I/O設(shè)備。目前市場上的EPROM工作電壓一般為5V，而且體積都較大。下圖為JTAG仿真接口定義。具有JTAG接口的芯片，相關(guān)JTAG引腳的定義為:TCK為測試時鐘輸入。由于LDO的功耗為(UIUO)IO I，而系統(tǒng)的輸入電壓為5V，為將低整個系統(tǒng)的功耗，而不是直接接到5V電源電壓上，這樣系統(tǒng)功耗將降低51mW。TMS320VC5402的電流消耗主要取決于器件的激活度，CVdd消耗的電流主要取決于CPU的激活度，外設(shè)消耗的電流取決于正在工作的外設(shè)及其速度。根據(jù)上述原理，在本系統(tǒng)的設(shè)計中采用了ADM706TAR芯片。為使芯片初始化正確，一般應(yīng)保證/RS為低至少持續(xù)3個CLKOUT周期。DRAM一般由若干塊構(gòu)成，由于每塊DARAM在一個機(jī)器周期內(nèi)可以被訪問2次，中央處理單元和片內(nèi)外設(shè)在一個周期內(nèi)可以同時對其進(jìn)行一次讀和一次寫操作。CPU采用并行結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)，使其能在一條指令周期內(nèi)，高速地完成多項算術(shù)運(yùn)算。數(shù)字濾波系統(tǒng)的電路原理圖見附錄。xlabel(39。Kaiser窗函數(shù)kaiser()，語法格式為kaiser(N，BETA)返回的是一N點(diǎn)的Kaiser窗。Bartlett窗函數(shù)bartleet()，語法格式為bartlett(N)返回一N點(diǎn)Bartlett窗，結(jié)果為列向量。用有限制條件的最小二乘逼近法設(shè)計低通和高通FIR濾波器fircls1()，語法格式為B= fircls (N，WO，DP，DS)返回的是一個長度為N+l的線性相位低通FIR濾波器，其截止頻率為WO，阻帶偏離0的最大值為DS。起核心是從給定的頻率特性通過加窗以確定有限長單位沖激響應(yīng)序列。當(dāng)式中系數(shù)全為零時，即: (5)則稱該濾波器為非遞歸型濾波器，此時系統(tǒng)的輸出與輸入有關(guān)，而與輸出無關(guān)，這種濾波器沒有極點(diǎn)，故稱之為全零點(diǎn)濾波器。IIR與FIR濾波器不論是在性能上還是在設(shè)計方法上都有很大的區(qū)別。但是它所需要的系數(shù)a比直接型的h(n)多，所需要的乘法運(yùn)算也比直接型多。濾波器按功能上分可以分為:低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BSF)。⑤研究有限長沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器在DSP中的具體實現(xiàn)方法。這一方法由于具有通用性的特點(diǎn)并可以實現(xiàn)算法的并行運(yùn)算，無論是作為獨(dú)立的數(shù)字信號處理，還是作為DSP芯片的協(xié)作處理器都是比較活躍的研究領(lǐng)域。由于單片機(jī)采用的是馮諾依曼總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較復(fù)雜，實現(xiàn)乘法運(yùn)算速度較慢，而在數(shù)字濾波器中涉及大量的乘法運(yùn)算，因此，這種方法適用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理。形態(tài)濾波是建立在集合運(yùn)算上的一種非線性濾波方法，它除了用于濾除信號中的噪聲外，還在圖象分析中發(fā)揮了重要的作用。由于它避開了求解WienerHoff方程，為某些問題的解決帶來了極大的方便。 數(shù)字濾波器的發(fā)展動態(tài)近些年，線性濾方法，如Wiener濾波、Kalman濾波和自適應(yīng)濾得到了廣泛的研究和應(yīng)用，同時一些非線性濾波方法，如小波濾波、同態(tài)濾波、中值濾波、形態(tài)濾波等都是現(xiàn)代信號處理的前言課題，不但有重要的理論意義，而且有廣闊的應(yīng)用前景。靈活性大:數(shù)字濾波器的性能主要取決于乘法器的各系數(shù)，而這些系數(shù)是存放在系統(tǒng)存儲器中的，只要改變存儲器存放的系數(shù)，就可以得到不同的系統(tǒng)，這些都比改變模擬濾波器系統(tǒng)的特性要容易和方便的多，因而具有很大的靈活性。如果濾波器的輸入、輸出都是離散時間信號，則該濾波器的沖激響應(yīng)也必然離散，這樣的濾波器定義為數(shù)字濾波器。世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器2920是DSP芯片的一個主要里程碑。我們將通過DSP設(shè)計平臺，實現(xiàn)較為重要的FIR濾波器系統(tǒng)，并實現(xiàn)了它們的應(yīng)用系統(tǒng)以TMS320C5402芯片為核心的硬件電路，實現(xiàn)能獨(dú)立完成濾波功能的系統(tǒng)。(4)根據(jù)TI公司5000系列數(shù)字信號處理器的基本結(jié)構(gòu)和特征，充分利用其片上資源,結(jié)合MATLAB軟件的仿真，用軟件實現(xiàn)高性能穩(wěn)定的數(shù)字濾波器。長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)畢業(yè)設(shè)計（論文）FIR數(shù)字濾波器的DSP設(shè)計與實現(xiàn)FIR Digital Filter Design And Implementation Of The DSP學(xué)生姓名所在院系所學(xué)專業(yè)所在班級指導(dǎo)教師教師職稱完成時間： 由科威 ： 電氣與信息學(xué)院 ： 電子信息工程 ： 0442 ： 劉紅喜 ： 講師 ： 2008年 6月20日 長 春 工 程 學(xué) 院摘 要本論文的主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，基于TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320VC5402設(shè)計了一款穩(wěn)定度高，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)，并完成了軟硬調(diào)試工作。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的硬件平臺。因此，我們有必要對濾波器的設(shè)計方法進(jìn)行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設(shè)計方法，設(shè)計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。在20多年時間里，DSP芯片已經(jīng)在信號處理，通信，雷達(dá)等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。2 緒 論 數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)濾波器是指用來對輸入信號進(jìn)行濾波的硬件或軟件。因此在一些精度要求很高的濾波系統(tǒng)中，就必須采用數(shù)字濾波器來實現(xiàn)?？筛哌_(dá)800MIPS(每秒執(zhí)行百萬條指令)。當(dāng)假設(shè)Wiener濾波器的單位脈沖響應(yīng)為有限長時，可以采用自適應(yīng)濾波的方法得到濾波器的最佳響應(yīng)。另外它對脈沖噪聲也有良好的清除作用。單片機(jī)的接口性能良好容易實現(xiàn)人機(jī)接口。使用相關(guān)開發(fā)工具和VHDL等硬件開發(fā)語言，通過軟件編程用硬件實現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。④研究高速電路中如何進(jìn)行走線，使系統(tǒng)具有良好的信號完整性和電源完整性，從而使系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的工作。從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，可以分為兩大類:有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器和無限沖擊響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器。這種結(jié)構(gòu)的每一節(jié)都便于控制零點(diǎn)，在需要控制傳輸零點(diǎn)時可以采用。工具箱提供了豐富而簡單的設(shè)計、實現(xiàn)FIR和IIR的方法，使原來繁瑣的程序設(shè)計簡化成函數(shù)的調(diào)用，特別是濾波器的表達(dá)方式和濾波器形式之間的相互轉(zhuǎn)換顯得十分簡便，為濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)開辟了一片廣闊的天地。 一個線性時不變(LTI)數(shù)字濾波器可以用以下的長系數(shù)線性差分方程來表示： (4)式中x(n)和y(n)分別表示輸入和輸出信號序列，和是濾波器系數(shù)。窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器的基本思想，是根據(jù)給定的濾波器技術(shù)指標(biāo)，選擇濾波器長度和窗函數(shù)，使其具有最窄的主瓣和最小的旁瓣。用有限制條件的最小二乘逼近法設(shè)計線性相位FIR濾波器fircls()，語法格式為B=fircls (N，F(xiàn)，A，UP，LP)返回的是一個長度為N+l的線性相位FIR濾波器，其期望逼近的頻率響應(yīng)為分段恒定的，由向量F和A指定，各段幅度波動的上下限由向量UP和LO給定，A中的各個元素分別為各恒定段的頻率響應(yīng)的理想幅值。復(fù)數(shù)非線性相位等紋波FIR濾波器的設(shè)計cremez，語法格式為B=cremez(N，F(xiàn)，‘frest’，W)返回一個對理想頻率響應(yīng)最佳逼近的N+l階FIR濾波器。如果N為偶數(shù)，則返回的是一N+1點(diǎn)Chebyshev窗。plot(f*Fs/(2*pi),abs(h))。采用了低功耗設(shè)計方式:，I/。它采用先進(jìn)的修正哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共有8條16位的總線，其中包括4條程序/數(shù)據(jù)總線和4條地址總線。RAM一般映射在數(shù)據(jù)空間。電源剛加上電時，TMS320VC5402芯片處于復(fù)位狀態(tài)，/RS為低使芯片復(fù)位。其基本原理就是通過電路提供一個高低電平發(fā)生變化的信號，如果在規(guī)定的時間內(nèi)這個信號不發(fā)生變化，自動復(fù)位電路就認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行不正常并重新對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。TMS320VC5402芯片電源分為兩種，即內(nèi)核電壓(CVdd)和I/O電壓(DVdd)，其中，I/。AMSl1l7為最大輸出電流可達(dá)800mA的LDO(Low Dropout Voltage Regulator)，、。通過這個標(biāo)準(zhǔn)，可對具有JTAG接口的芯片的硬件電路進(jìn)行邊界掃描和故障檢測。設(shè)計仿真接口比較簡單，只要根據(jù)DSP芯片所提供的接口類型按照相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)即可。外部存儲器一般有兩種，一種是存儲程序和固定數(shù)據(jù)的EPROM/PROM，一種是可讀可寫的快速RAM。它有兩個互相排斥的選通信號:MSTRB和IOSTRB。這些不同的BOOT方式可以滿足用戶不同的應(yīng)用場合，對于以DSP5402為核心的獨(dú)立系統(tǒng)中并口加載方案被認(rèn)為是最佳的，因為前三種方案適用于由其他處理器為DSP5402提供運(yùn)行代碼的多處理器系統(tǒng)中，后兩種方案雖然都可以適應(yīng)以DSP5402為核心的獨(dú)立系統(tǒng)，但是串口EEPROM啟動模式中只支持價格偏高的SPI端口EEPROM，而并口啟動模式卻可以采用EPROM，而且并行EPROM和FALSH種類很多，有的價格很低，因而可以充分體現(xiàn)系統(tǒng)的性價比優(yōu)勢。判斷是8位BOOT方式后，BOOT程序就進(jìn)入相應(yīng)的子程序。因為每次把取樣電壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時間，所以在每次取樣以后，必須把取樣電壓保持一段時間。這個二進(jìn)制代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號。例如給出相對誤差1LSB，這就表明實際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的一個字。 D/A轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)。N位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率可表示為。一個高速的10位ADC，一個內(nèi)部的電壓參考源和一個高速的串行接口。當(dāng)將McBSP配置為時鐘停止模式時，發(fā)送器和接收器在內(nèi)部得到同步，這時McBSP可作為SPI的主設(shè)備或從設(shè)備。反之，當(dāng)信號不能正常響應(yīng)時，就出現(xiàn)了信號完整性問題。而且在PCB布局時將去禍電容放到了引腳的最近處，采用較寬的走線連接到電源和地，有效的實現(xiàn)了電源的濾波。通過實際的測量本系統(tǒng)各點(diǎn)電壓均正常，有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一個整型的最大表示范圍取決于DSP芯片所給定的字長，一般為16位或24位。那么DSP芯片如何處理各種小數(shù)呢?這其中關(guān)鍵就是由程序員來定一個數(shù)的小數(shù)點(diǎn)處于16位中的哪一位。Q越大，數(shù)值范圍越小，但精度越高。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DSP系統(tǒng)必須用到的，對中斷矢量表進(jìn)行初始化是DSP初始化的一個重要的組成部分，正確設(shè)置中斷矢量包括:（1）根據(jù)DSP芯片對各中斷矢量的設(shè)置位置編寫一個子程序。 FIR程序設(shè)計TMS320C54x定點(diǎn)DSP提供了單周期乘/累加指令MAC和循環(huán)尋址方式，使FIR數(shù)字濾波器每個樣值的計算可以在一個周期內(nèi)完成。這樣，輸出和輸入的Q值就一致了。 軟件開發(fā)環(huán)境及實現(xiàn)數(shù)字濾波程序設(shè)計流程 軟件開發(fā)環(huán)境DSP芯片的開發(fā)需要一套完整的軟、硬件開發(fā)工具。CCS使用工程來管理整個應(yīng)用程序設(shè)計的所有文檔，工程中可包含C語言源代碼、匯編源代碼、庫文件、鏈接命令文件、頭文件和目標(biāo)文件。然后AR3的值減一。 軟硬件聯(lián)調(diào)與結(jié)論進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)是系統(tǒng)設(shè)計的最后一步，是檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可行性的重要方法。在系統(tǒng)的研究和開發(fā)過程中利用了DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，完成了對模擬信號的實時采樣和濾波，將濾波后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。編寫一套可行的高效的數(shù)字濾波器程序。附 錄