【正文】 編寫一套可行的高效的數(shù)字濾波器程序。 軟硬件聯(lián)調(diào)與結(jié)論進行軟硬件聯(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。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。這樣，輸出和輸入的Q值就一致了。中斷矢量表是每個DSP系統(tǒng)必須用到的，對中斷矢量表進行初始化是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。Q越大，數(shù)值范圍越小，但精度越高。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。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。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。N位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率可表示為。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。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。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。通過這個標(biāo)準(zhǔn)，可對具有JTAG接口的芯片的硬件電路進行邊界掃描和故障檢測。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/。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。它采用先進的修正哈佛結(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。plot(f*Fs/(2*pi),abs(h))。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。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。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。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。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。另外它對脈沖噪聲也有良好的清除作用?？筛哌_800MIPS(每秒執(zhí)行百萬條指令)。2 緒 論 數(shù)字濾波器的優(yōu)點濾波器是指用來對輸入信號進行濾波的硬件或軟件。因此，我們有必要對濾波器的設(shè)計方法進行研究，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)。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。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)能獨立完成濾波功能的系統(tǒng)。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。 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。形態(tài)濾波是建立在集合運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。這一方法由于具有通用性的特點并可以實現(xiàn)算法的并行運算，無論是作為獨立的數(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。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)。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。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。Bartlett窗函數(shù)bartleet()，語法格式為bartlett(N)返回一N點Bartlett窗，結(jié)果為列向量。xlabel(39。CPU采用并行結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，使其能在一條指令周期內(nèi)，高速地完成多項算術(shù)運算。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。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。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。目前市場上的EPROM工作電壓一般為5V，而且體積都較大。本系統(tǒng)在設(shè)計中采用了8位的并口加載方案?？梢?，進行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。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的特點，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV157O芯片。它表示D/A轉(zhuǎn)換器在理論上可以達到的精度。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。 硬件平臺的調(diào)試與結(jié)果DSP系統(tǒng)的開發(fā)是一個復(fù)雜的過程，在系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試中不但需要數(shù)字信號處理方面的理論知識，而且還需要對各種DSP芯片、外圍硬件電路以及DSP開發(fā)工具等都具有豐富的實際開發(fā)經(jīng)驗。顯然，字長越長，所能表示的數(shù)的范圍越大，精度也越高。相反，Q越小，數(shù)值范圍越大，但精度越低。在TMS32OVC5402中，要求每個中斷矢量占4個字，如果跳轉(zhuǎn)指令不夠4個字，可用NOP指令填充，每個NOP占一個字。因為采用MAC指令和循環(huán)尋址，所以輸入數(shù)據(jù)和濾波器系數(shù)的存放要安照一定的要求。在使用CCS調(diào)試工具時能設(shè)置一個或多個斷點。本系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)過程和實際結(jié)果如下:①在電腦中設(shè)置本系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境的相關(guān)配置，連接DSP仿真器與目標(biāo)測試系統(tǒng)的JTAG接口，給系統(tǒng)上電。⑥研究了TI公司DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的應(yīng)用，結(jié)合平時積累的數(shù)字電路調(diào)試經(jīng)驗，利用實驗室的現(xiàn)有資源對所開發(fā)的系統(tǒng)進行了長時間的調(diào)試，使得軟件程序能在硬件平臺上得以穩(wěn)定的運行。⑤研究了如何在定點DSP中實現(xiàn)數(shù)字濾波器的算法，主要是有限長沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的算法。中斷矢量表是每個DSP系統(tǒng)必須用到的，對中斷矢量表進行初始化是DSP初始化的一個重要的部分。CCS具有強大的源代碼編輯器，允許編輯C語言源代碼和匯編源代碼，能在C代碼之后顯示與之對應(yīng)的匯編指令。輸入數(shù)據(jù)和濾波器系數(shù)均小于1，以Q15表示，將FRCT，標(biāo)志置1，輸入數(shù)據(jù)與濾波器系數(shù)乘完后結(jié)果自動左移一位，和累加器并取高16位輸出。對寄存器進行初始化主要包括:狀態(tài)寄存器ST0、狀態(tài)寄存器ST處理器模式控制寄存器PMST、軟件等待狀態(tài)寄存器SWWSR、組交換控制寄存器BSCR和時鐘模式寄存器CLKMD。從上表中還可以看出，不同的Q表示的數(shù)不僅范圍不同，而且精度也不相同。6 數(shù)字濾波器的TMS320VC5402定點實現(xiàn) DSP芯片的定點運算在定點DSP芯片中，采用定點數(shù)進行數(shù)值運算，其操作數(shù)一般采用整型來表示。為保證系統(tǒng)的電源完整性，在輸入5V電源、在所有芯片的各個電源管腳處都增加了去禍電容。DPS5402的McBSP串口工作于時鐘停止模式時與SPI協(xié)議兼容。此外，DA/轉(zhuǎn)換器也可以用能分辨的最小輸出電壓(此時輸入的數(shù)字代碼只有最低有效位為1，其余各位都是0)與最大輸出電壓(此時輸入的數(shù)字代碼各有效位全為1)之比給出。常用最低有效位的倍數(shù)表示。因此，取樣定理規(guī)定了A/D轉(zhuǎn)換的頻率下限。 外部總線擴展Flash實現(xiàn)8位并行B00TTMS320VC5402內(nèi)部具有ZK字的BOOT ROM，為脫機運行提供了五種啟動裝載模式:HPI端口啟動模式、標(biāo)準(zhǔn)串口啟動模式、I/O口啟動模式、串口EEPROM啟動模式和并行啟動方式。 外部總線及外部存儲器接口通常一個DSP系統(tǒng)除了DSP芯片外，還需要外部的存儲器。 JTAG接口設(shè)計JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的檢測PCB和IC芯片的一個標(biāo)準(zhǔn)，1990年被修改后成為IEEE的一個標(biāo)準(zhǔn)。 DSP時鐘電路原理圖 電源設(shè)計為了降低芯片的功耗，DSP5402芯片采用低電壓供電方式，并且采用內(nèi)核電壓和I/0電壓分開的方式。 復(fù)位電路設(shè)計為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，復(fù)位電路是系統(tǒng)中必不可少的電路。 TMS320VC5402內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)TMS320VC5402是定點的數(shù)字信號處理器。[h,f]=freqz(b)。FIR階數(shù)估計(低通、高通、帶通、多頻帶)renezord()，語法格式為[N, Fo，An，W]=remezord(F，A，DEV，F(xiàn)s)返回調(diào)用:remez()函數(shù)需要給定的輸入?yún)?shù)即階數(shù)N，歸一化頻帶邊緣Fo，頻帶幅值A(chǔ)o和權(quán)值W。窗函數(shù)設(shè)計技術(shù)是FIR濾波器設(shè)計的主要方法之一，由于其運算方便，物理意義直觀，己成為工程實踐中應(yīng)用最為廣泛的方法。MATLAB的信號處理工具箱的兩個基本組成就是濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)以及頻譜分析。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)濾波器的功能越來越受到人們的注意和廣泛的應(yīng)用。(6)用FPGA等可編程器件來開發(fā)數(shù)字濾波算法。這種濾波方法的優(yōu)點，就是能夠保持信號的邊緣不模糊。Tl公司TMS320CS5000系列的DSP芯片采用8條指令并行處理的結(jié)構(gòu)，時鐘頻率為l00MHZ的DSP芯片。在TI公司DSP的產(chǎn)品中，’C1X’C2X’C2XX’C5XX’C54X’C62X等系列是定點運算指令系統(tǒng)的DSPs；’C3X、’C4X、’C67X等系列是浮點運算指令系統(tǒng)的DSPs；C8X等系列是多DSPs集成系統(tǒng)；’AV7100、AV7110等系列是用于視頻、音頻領(lǐng)域的專用數(shù)字壓縮產(chǎn)品。用可編程DSP芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性。主要工作如下:(1)研究數(shù)字濾波器的基本理論，以及數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。從而通過本課題的研究，掌握濾波器的設(shè)計技術(shù)，為通信、信號處理等領(lǐng)域?qū)嵱没瘮?shù)字濾波器設(shè)計提供技術(shù)準(zhǔn)備。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用,它是通過對采樣數(shù)據(jù)信號進行數(shù)學(xué)運算處理來達到頻域濾波的目的。Wiener濾波是最早提出的一種濾波方法，當(dāng)信號混有白噪聲時，可以在最小均方誤差條件下得到信號的最佳估計。 濾波器的實現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法一般有以下幾種:(1)在通用的計算機(如PC)上用軟件(如C語言)實現(xiàn)。通過比較這些方法可見: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)字濾波器的系數(shù)，研究算法的可行性，對數(shù)字濾波器進行前期的仿真。 FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)5有限長單位脈沖響應(yīng)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為: (1)其差分方程為: (2)其基本結(jié)構(gòu)型式有以下幾種:由上式可以得到如下圖所示