【正文】 此方法在仿真、調試中非常有用。 本文中采用匯編語言編寫 FIR 濾波子程序，在主程序中用 C 語言調用。 利用匯編程序實現 FIR 濾波器 匯編程序調試首先在 CCS 中建立新的工程 ,然后將匯編語言源文件 (.asm或 .c)文件以及中斷向量文件 (.asm)、位文件 (.cmd)添加到工程中。 圖 與 RAM 連接電路 5FIR 濾波器的 DSP 程序實現 使在初期階段，因 DSP 的性能指標較低，主要用匯編語言來編寫高效、專用的程序代碼，后來隨著 DSP 運算速度的提高，采用 C 語言編程來降低開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期，但關鍵程序段仍結合 DSP 硬件編寫 DSP 匯編程序。該芯片內部 ADC 之后有抽樣濾波器， DAC 之前有插值濾波器，接收和發(fā)送可同時進行。FLASH 芯片 SST39VF040 用來固化 DSP程序及上電自舉 (采用 8bit并行模式 )。如果給出待求濾波器的頻響函數為 ()jwdHe ，那么單位脈沖響應用下式求出： 1( ) ( )2 jw jw nddh n H e e d w??? ?? ? （ 9） 如果 ()jwdHe 較復雜，或者不能用封閉公式表示，則不能用上式求出 ()dhn。 幾 種常見的窗函數 采用窗函數設計方法關鍵在于選擇某種合適的窗函數和理想的濾波器。 第三章 FIR 數字濾波器的設計原理及 MATLAB 的實現 設單位脈沖響應 h(n)長度為 N，輸入信號為 x(n),則 FIR 數字濾波器就是要實現下列差分方程： N 1m = 0y (n )= h (m )x (n m )?（ 3） 式（ 3）就是 FIR 數字濾波器的差分方程， FIR 網絡結構特點就是沒有反饋支路，即沒有環(huán)路，因此它是無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，其單位脈沖響應 h(n)是一個有限長序列。 (4)乘法器 /加法器單元 :由 17bitx17bit 的乘法器、 40bit 的加法器、帶符號 /無符號輸入控制、小數控制、零檢測器、舍入器 (二進制補碼 )、溢出 /飽和邏輯和 16bit 的暫存器組成。然后用 C 等高級語言或者 MATLAB,SystemView 等開發(fā)工具模擬所選抗混疊濾波器 A/D轉換 DSP芯片 D/A轉換 低通濾波器 輸入 輸出 定的對數字信號進行處理的算法，此處的輸入數據是實際信號經采集而獲得的，常以計算機文件的形式存儲為數據文件。 為實現 FFT、卷積等運算，當前的 DSP 大多在指令系統(tǒng)中設置了循環(huán)尋址(Circularaddressing)、位碼倒置 (bitreversed)指令和其他特殊指令，使得在進行這些運算時，尋址、排序及計算速度有了很大的提高。它在結構上針對數字信號處理的特點進行了改進和優(yōu)化，并增加了特殊指令專門用于數字處理，因而處理速度更快，效率更高。 數字濾波器的實現方法 數字濾波器的實現方法有以下三種： （ 1）用計算機軟件實現 軟件實現方法就是在通用的微型計算機上用軟件來實現。在20 多年時間里 DSP 芯片已經在信號處理、通信、自動控制、儀表技術、信息家電等許多領域得到廣泛的應用。作為數字化最重要的技術之一，ＤＳＰ無論在其應用的深度還是廣度 ， 正在以前所未有的速度向前發(fā)展。所謂數字濾波器，是指輸入、輸出均為數字信號，通過一定運算關系改變輸入信號所含頻率成分的器件。用DSP 芯片實現的數字濾波器具有穩(wěn)定性好、精確度高、靈活性強及不受外界影響等特性。MATLAB 引 言 在許多數字信號處理系統(tǒng)中， FIR 濾波器 是最常用的組件之一，它完成信號預調、頻帶選擇和濾波等功能。 (3)數字濾波 器的參數調節(jié)比起模擬濾波器來更加方便、靈活。 在許多應用中都希望根據期望的指標把一個信號的頻譜加以修改 、 整形或運算。分布式算法在完成乘累加功能時是通過將各輸入數據每一對應位產生的部分積預先進行相加形成相應的部分積，然后再對各個部分積累加形成最終結果，而傳統(tǒng)算法是等到所有乘積已經產生之后再來相加來完成乘累加運算的。本文重點研究在利用 DSP 來實現數字濾波的設計。 （ 4）專用的硬件乘法器 DSP 芯片都配有專用的硬件乘法一累加器，即用專門的硬件來實現單周期乘法，并用累加器寄存器來處理多個乘積的累加，可在一個周期內完成一次數據乘加操作，如矩陣運算、 FIR 和 IIR 濾波、 FFT 變換等專用信號處理。在不是自行設計 DSP 系統(tǒng)的情況下，可以先不考慮硬件方面的設計。每個累加器可以分為低字位 (bit1sbit0)、高位字 (bit31bit16)和保護位 (bit39bit32)。ROM 一般構成程序空間，也可部分安排到數據空間。 然而我們實際設計的濾波器的單位脈沖響應為 h(n)，長度為 N，其系數函數 H(z)為 10( ) ( )N nnH z h n z? ??? ? （ 7） 這樣用一個有限長的序列 h(n)去代替 ()dhn，肯定會引起誤差，表現在頻域就是通常所說的吉布斯效應。然后根據過渡帶寬度估計窗口長度 N。由圖可以看出所設計的濾波器具有良好的低通濾波特性，在通帶內具有嚴格的線性相位。本設計中采用 TI 公司的芯片 TPS73HD318 來提供電源。其工作電壓為 ，與 C55X 工作電壓一致，無需電平轉 換。 h(t)=msin((t(FLen1)/)*lpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。在解決的過程中，發(fā)現可通過 FDATooI 中的 Exporttocodeposerstudio(IDE)，把濾波器的系數以頭文件形式傳到 CCS 中，頭文件中包含濾波器的階數和系數數組。 版本以上的 MATLAB 中都集成了 MATLABLinktoCodeComposerStudio(tm)功能，可以通過特殊函數 run， reset， write， read,create 等在 MATLAB 中直接調試目標系統(tǒng)，并能將目標系統(tǒng)的輸出結果返送給 MATLAB。然后通過 DSP 結合 軟件進行編程，最終實現了基于 DSP 的 FIR 數字低通濾波器的設計。下面是庫的幾種 FIR 函數。下圖為程序流程圖。 TMS320C55x 對數字濾波器算法的實現在指令集和硬件結構上都有考慮。AD50 工作在主機模式 (M/S=1)，它的 SCLK 配置為內部產生，這樣數據接收 /發(fā)送幀同步信號 (FS)、移 位時鐘信號 (SCLK)均由 AD50C 產生。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。 （ 4）加窗即可得到設計結果： h(n)= ()dhnw(n)。 . 表 1 六種窗函數的基本參數 窗函數類型 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的窗函數設計的 FIR 數字濾波器的頻率響應指標。 圖 31 FIR 數字濾波器一般網絡結構 數字濾波器的設計方法 FIR 數字濾波器的設計方法主要有窗函數和頻率采樣等設計方法，其中窗函數設計法是最基本的設計方法。 (6)指數編碼器 :為支持單周期指數運算指令 (EXP)的專用硬件，累加器中的值以二進制補 碼形式在 T 寄存器中存貯，范圍為 8bit31bit。再接著進行硬件設計和調試，即根據選定的原件建立原理圖、制作 PCB 板、器件安裝及加電調試 。 系統(tǒng)構成 下圖所示即是一個典型的 DSP 系統(tǒng)。目前 DSP 芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。但是這種方法速度很慢，難以對信號進行實時處理，雖然可由用快速傅立葉變換算法累加，來加快計算速度，但要達到實 時處理還是要付出很高的代價，因而該方法多在教學與科研中使用。 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。數字信號處理由于運算速度快，具有可編程特性和接口靈活的特點，使得它在許多電子產品的研制、開發(fā)和應用中，發(fā)揮著重要的作用。數字信號在通信、語音、圖像、自動控制、雷達、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領域得到了廣泛的應用。 研究了 TI 公司的 16 位定點 DSP 芯片 TMS320C55x 的硬件和軟件結構特性，編寫了DSP 的 FIR 濾波算法，在實驗箱上進行了調試仿真 。TMS320C55x ThedesignandanalysisofFIRdigitalfilterbasedon DSP Abstract Adigitalfilter,whichisoneofthemostimportantpartsofdigitalsignalprocessing,isanalgorithmoradevicemadeofdigitalontimemultiplier,suchasuninfluenced,highaccuracy,sofspeechimageprocessing,digitalmunication,spectrumanalysis,patternrecognitionandautomaticcontrol,. Inthispaper,themainlytaskisresearchingthebasictheoriesofthedigi