【正文】 此方法在仿真、調(diào)試中非常有用。 本文中采用匯編語(yǔ)言編寫 FIR 濾波子程序，在主程序中用 C 語(yǔ)言調(diào)用。 利用匯編程序?qū)崿F(xiàn) FIR 濾波器 匯編程序調(diào)試首先在 CCS 中建立新的工程 ,然后將匯編語(yǔ)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?qū)崿F(xiàn) 使在初期階段，因 DSP 的性能指標(biāo)較低，主要用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫高效、專用的程序代碼，后來(lái)隨著 DSP 運(yùn)算速度的提高，采用 C 語(yǔ)言編程來(lái)降低開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期，但關(guān)鍵程序段仍結(jié)合 DSP 硬件編寫 DSP 匯編程序。該芯片內(nèi)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(shí)進(jìn)行。FLASH 芯片 SST39VF040 用來(lái)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(shù)為 ()jwdHe ，那么單位脈沖響應(yīng)用下式求出： 1( ) ( )2 jw jw nddh n H e e d w??? ?? ? （ 9） 如果 ()jwdHe 較復(fù)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(shù) 采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵在于選擇某種合適的窗函數(shù)和理想的濾波器。 第三章 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理及 MATLAB 的實(shí)現(xiàn) 設(shè)單位脈沖響應(yīng) h(n)長(zhǎng)度為 N，輸入信號(hào)為 x(n),則 FIR 數(shù)字濾波器就是要實(shí)現(xiàn)下列差分方程： N 1m = 0y (n )= h (m )x (n m )?（ 3） 式（ 3）就是 FIR 數(shù)字濾波器的差分方程， FIR 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是沒(méi)有反饋支路，即沒(méi)有環(huán)路，因此它是無(wú)條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，其單位脈沖響應(yīng) h(n)是一個(gè)有限長(zhǎng)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(hào) /無(wú)符號(hào)輸入控制、小數(shù)控制、零檢測(cè)器、舍入器 (二進(jìn)制補(bǔ)碼 )、溢出 /飽和邏輯和 16bit 的暫存器組成。然后用 C 等高級(jí)語(yǔ)言或者 MATLAB,SystemView 等開發(fā)工具模擬所選抗混疊濾波器 A/D轉(zhuǎn)換 DSP芯片 D/A轉(zhuǎn)換 低通濾波器 輸入 輸出 定的對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的算法，此處的輸入數(shù)據(jù)是實(shí)際信號(hào)經(jīng)采集而獲得的，常以計(jì)算機(jī)文件的形式存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件。 為實(shí)現(xiàn) FFT、卷積等運(yùn)算，當(dāng)前的 DSP 大多在指令系統(tǒng)中設(shè)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(jìn)行這些運(yùn)算時(shí)，尋址、排序及計(jì)算速度有了很大的提高。它在結(jié)構(gòu)上針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，并增加了特殊指令專門用于數(shù)字處理，因而處理速度更快，效率更高。 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法有以下三種： （ 1）用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn) 軟件實(shí)現(xiàn)方法就是在通用的微型計(jì)算機(jī)上用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在20 多年時(shí)間里 DSP 芯片已經(jīng)在信號(hào)處理、通信、自動(dòng)控制、儀表技術(shù)、信息家電等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。作為數(shù)字化最重要的技術(shù)之一，ＤＳＰ無(wú)論在其應(yīng)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(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含頻率成分的器件。用DSP 芯片實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性好、精確度高、靈活性強(qiáng)及不受外界影響等特性。MATLAB 引 言 在許多數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中， FIR 濾波器 是最常用的組件之一，它完成信號(hào)預(yù)調(diào)、頻帶選擇和濾波等功能。 (3)數(shù)字濾波 器的參數(shù)調(diào)節(jié)比起模擬濾波器來(lái)更加方便、靈活。 在許多應(yīng)用中都希望根據(jù)期望的指標(biāo)把一個(gè)信號(hào)的頻譜加以修改 、 整形或運(yùn)算。分布式算法在完成乘累加功能時(shí)是通過(guò)將各輸入數(shù)據(jù)每一對(duì)應(yīng)位產(chǎn)生的部分積預(yù)先進(jìn)行相加形成相應(yīng)的部分積，然后再對(duì)各個(gè)部分積累加形成最終結(jié)果，而傳統(tǒng)算法是等到所有乘積已經(jīng)產(chǎn)生之后再來(lái)相加來(lái)完成乘累加運(yùn)算的。本文重點(diǎn)研究在利用 DSP 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)。 （ 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(lái)實(shí)現(xiàn)單周期乘法，并用累加器寄存器來(lái)處理多個(gè)乘積的累加，可在一個(gè)周期內(nèi)完成一次數(shù)據(jù)乘加操作，如矩陣運(yùn)算、 FIR 和 IIR 濾波、 FFT 變換等專用信號(hào)處理。在不是自行設(shè)計(jì) DSP 系統(tǒng)的情況下，可以先不考慮硬件方面的設(shè)計(jì)。每個(gè)累加器可以分為低字位 (bit1sbit0)、高位字 (bit31bit16)和保護(hù)位 (bit39bit32)。ROM 一般構(gòu)成程序空間，也可部分安排到數(shù)據(jù)空間。 然而我們實(shí)際設(shè)計(jì)的濾波器的單位脈沖響應(yīng)為 h(n)，長(zhǎng)度為 N，其系數(shù)函數(shù) H(z)為 10( ) ( )N nnH z h n z? ??? ? （ 7） 這樣用一個(gè)有限長(zhǎng)的序列 h(n)去代替 ()dhn，肯定會(huì)引起誤差，表現(xiàn)在頻域就是通常所說(shuō)的吉布斯效應(yīng)。然后根據(jù)過(guò)渡帶寬度估計(jì)窗口長(zhǎng)度 N。由圖可以看出所設(shè)計(jì)的濾波器具有良好的低通濾波特性，在通帶內(nèi)具有嚴(yán)格的線性相位。本設(shè)計(jì)中采用 TI 公司的芯片 TPS73HD318 來(lái)提供電源。其工作電壓為 ，與 C55X 工作電壓一致，無(wú)需電平轉(zhuǎn) 換。 h(t)=msin((t(FLen1)/)*lpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。在解決的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)可通過(guò) 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。 版本以上的 MATLAB 中都集成了 MATLABLinktoCodeComposerStudio(tm)功能，可以通過(guò)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。然后通過(guò) 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(jì)。下面是庫(kù)的幾種 FIR 函數(shù)。下圖為程序流程圖。 TMS320C55x 對(duì)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。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(hào) (FS)、移 位時(shí)鐘信號(hào) (SCLK)均由 AD50C 產(chǎn)生。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。 （ 4）加窗即可得到設(shè)計(jì)結(jié)果： h(n)= ()dhnw(n)。 . 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(guò)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(guò)渡帶和阻帶最小衰減是用對(duì)應(yīng)的窗函數(shù)設(shè)計(jì)的 FIR 數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)。 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(jì)方法 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)和頻率采樣等設(shè)計(jì)方法，其中窗函數(shù)設(shè)計(jì)法是最基本的設(shè)計(jì)方法。 (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。再接著進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)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 。 系統(tǒng)構(gòu)成 下圖所示即是一個(gè)典型的 DSP 系統(tǒng)。目前 DSP 芯片的價(jià)格越來(lái)越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。但是這種方法速度很慢，難以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，雖然可由用快速傅立葉變換算法累加，來(lái)加快計(jì)算速度，但要達(dá)到實(shí) 時(shí)處理還是要付出很高的代價(jià)，因而該方法多在教學(xué)與科研中使用。 1980 年日本 NEC 公司推出的μ PD7720 是第一個(gè)具有乘法器的商用 DSP 芯片。數(shù)字信號(hào)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。數(shù)字信號(hào)在通信、語(yǔ)音、圖像、自動(dòng)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。 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 。TMS320C55x ThedesignandanalysisofFIRdigitalfilterbasedon DSP Abstract Adigitalfilter,whichisoneofthemostimportantpartsofdigitalsignalprocessing,isanalgorithmoradevicemadeofdigitalontimemultiplier,suchasuninfluenced,highaccuracy,sofspeechimageprocessing,digitalmunication,spectrumanalysis,patternrecognitionandautomaticcontrol,. Inthispaper,themainlytaskisresearchingthebasictheoriesofthedigi