【正文】 1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................12 CPLD 邏輯擴(kuò)展接口設(shè)計(jì) ......................................................................................13 仿真測(cè)試口的設(shè)計(jì) ................................................................................................14 BOOT 電路設(shè)計(jì) ......................................................................................................15 A/D 和 D/A 部分 ....................................................................................................16 鍵盤顯示部分 ........................................................................................................17 ................................................................................................. 19 編寫 內(nèi)存分配文件 ................................................................................................21 C 和匯編語(yǔ)言混合編程方法 ................................................................................22 在 matlab 中使用 FDAtool 設(shè)計(jì) FIR 濾波器 并 仿真 ..........................................23 FIR 濾波器在 DSP 中的實(shí)現(xiàn) ................................................................................25 濾波器的程控部分程序 ........................................................................................28 TLV320AIC23 的控制程序 ....................................................................................29 人機(jī)接口部分的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................30 ......................................................................................................... 30 測(cè)試使用的儀器 .....................................................................................................30 測(cè)試方法與結(jié)果 .....................................................................................................30 結(jié)果分析 .................................................................................................................33 ..................................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 35 致 謝 ............................................................................................................................. 36 附錄 1：硬件電路圖 .......................................................................................................... 37 附錄 2： PCB 板圖 ............................................................................................................... 38 附錄 3：部分程序代碼 ...................................................................................................... 39 1 內(nèi)容摘要 ： 程控濾波器在現(xiàn)代 電子設(shè)計(jì)中有重要的作 用，采用模擬方式實(shí)現(xiàn)，有控制不方便、容易 受 環(huán)境因素影響等缺點(diǎn)。 而且 基于 DSP的程控濾波器 還可以為 今后設(shè)計(jì)以 DSP 為核 心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術(shù)準(zhǔn)備，這不僅具有重要的理論意義，同時(shí)還具有重要的實(shí)際意義 。 綜上，本設(shè)計(jì)采用 FIR 數(shù)字濾波器的方式實(shí)現(xiàn)程控濾波器 。軟件的調(diào)試一般借助于 DSP 開發(fā)工具，如軟件模擬器、 DSP 開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。這種效應(yīng) 是由于將 )(nhd直接截?cái)嘁鸬模虼?，也稱為截?cái)嘈?yīng) 。 ③哈明（ Hamming）窗 )()12c os ()( nRN nnw NHm ?????? ??? ? （ 3－ 8） 這種 改進(jìn)的升余弦窗，能量更加集中在主 瓣中，主瓣的能量約占 ％，第一旁瓣的峰值小 40dB，但主瓣寬度和漢寧窗相同，仍為 N/8? 。 首先根據(jù) 所 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的 運(yùn)算量 并不大， 可以由定點(diǎn) DSP完成 的特點(diǎn) ，選擇 TI 公司的 TMS320C54 系列的芯片 。 電路設(shè)計(jì) 電源是整個(gè)系統(tǒng)的能量供給部分 ，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性 。 表 2 CLKMD1CLKMD3 與倍頻關(guān)系 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 CLKMD 復(fù)位值 時(shí)鐘模式 0 0 0 0000h 1/2 0 0 1 9007h PLL*10 0 1 0 4007h PLL*5 13 1 0 0 1007h PLL*2 1 1 0 F007h PLL*1 1 1 1 0000h 1/2 1 0 1 F000h 1/4 0 1 1 保留 CPLD 邏輯擴(kuò)展 接口 設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中選用了一片 CPLD 器件來(lái)完成整個(gè) DSP 系統(tǒng)的 地址譯碼、 邏輯擴(kuò)展 、電平轉(zhuǎn)換 、 和鍵盤顯示 控制等功能 。結(jié)合配套的仿真軟件 (Emulator)，可以訪問(wèn) DSP 的所有資源，包括片內(nèi)寄存器以及所有存 儲(chǔ)器，從而提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的硬件仿真與調(diào)試環(huán)境，便于開發(fā)人員進(jìn)行系統(tǒng)軟件調(diào)試。 DSP 的 HPI 與單片機(jī)的接口如圖 48： 單 片 機(jī)D S PH D 0 — H D 7R WW RH R / WH C SH B I LH C N T L 1H C N T L 0 圖 48 DSP 與單片機(jī)的連接 單片機(jī)和 C5416 通過(guò) 片內(nèi)分享存儲(chǔ)器交換信息。根據(jù) AIC23在 DSP模式下的接口時(shí)序 , 只 需要對(duì) McBSP0進(jìn)行相應(yīng)的配置 即可實(shí)現(xiàn) DSP對(duì)此器件的數(shù)據(jù)采集 。其外觀如圖 414。 整體的流程 如圖 51所示 ； McBSP 串口中斷處理的流程 如圖 52。雙擊生成的 rcp 文 件 ， 通過(guò) visual linker 連接器可以打開這個(gè)文件 ， 觀察各個(gè)塊在 22 內(nèi)存中的分配情況以及內(nèi)存總的占用情況 ， 基本界面如圖 54 所示 。① 對(duì)于訪問(wèn)在 .bss 塊中定義的變量，可用如下方法實(shí)現(xiàn)：采用 .bss 命令定義變量 ； 用 .global 命令定義為外部變量；在變量名前加下劃線；在 C 程序中說(shuō)明為外部變量。 圖 56 設(shè)計(jì)過(guò)程 （ 3）設(shè)計(jì) fc＝ 10KHz的 63階哈明窗濾波器， 其過(guò)程與上述類似。 （ 3）求得 y（ n）后， ARx 指向最老的樣本 x(nN+1)單元。 濾波器的程控部分程序 此次濾波器 程控 部分 是 根據(jù) 鍵盤輸入的數(shù)據(jù) ， 通過(guò) 內(nèi)部 軟件改變自己的結(jié)構(gòu) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 （ 2） 循環(huán)緩沖區(qū)法的特點(diǎn)：對(duì)于 N級(jí) FIR 濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)開辟一個(gè) N單元的緩沖區(qū)（滑窗），用來(lái)存放最新的 N個(gè)輸入樣本；從最新的樣本開始取數(shù)；讀完最后一個(gè) 樣本后，輸入最新樣本代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù) 位置 不變；用片內(nèi) BK（循環(huán)緩沖區(qū)的長(zhǎng)度）寄存器對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使循環(huán)緩沖區(qū)地址首尾相鄰。 先在 FDAtool 中選中設(shè)計(jì)的類型 為低通， 然后選擇設(shè)計(jì)的為 FIR濾波器，所用方法為窗函數(shù)法 。在 C程序中嵌入?yún)R編語(yǔ)句是一種直接的 C和匯編的接口方法。 但它對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō) ， 要求對(duì)C5416 的內(nèi)存空間的分配有較清楚的認(rèn)識(shí) ， 否則容易將數(shù)據(jù)分配到不該分配的地方 ，引起程序運(yùn)行的沖突 ， 甚至程序跑飛 。 軟件部分的工作流程 是 ： 首先 系統(tǒng)上電，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位 ， 然后初始化 CPU內(nèi)部寄存器 ，初始化 McBSP 口 ，送出初始化設(shè)置的截 止 頻率顯 示于 LCD上。 CPLD 對(duì)整個(gè)鍵盤大約每隔 5ms 掃描一次 ，當(dāng)有連續(xù)兩次 發(fā)現(xiàn)為低電平時(shí)，某個(gè)鍵就按下了，此時(shí)產(chǎn)生一次脈沖給后面 的電路，然后識(shí)別出按鍵的值，再由 CPLD 向 DSP發(fā)出中斷。 AIC23還具有很低的能耗 ， 回放模式下功率僅為 23mW。在這里有一條跳轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)向 ROM 中已掩膜的加載程序，這個(gè)程序在加載前先初始化 CPU 的狀態(tài)寄存器。由于高速 DSP 芯片具 有高度并行結(jié)構(gòu)、快速的指令周期、高密度的封裝等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的電路仿真方法很難實(shí)現(xiàn)可靠的仿真。 此次 設(shè)計(jì) 外部系統(tǒng)時(shí)鐘為 20MHz。因此此次 設(shè)計(jì)中的 A/D轉(zhuǎn)換器和 D/A轉(zhuǎn)換器與 DSP的接口就是采用了此 McBSP 接口。 而整個(gè)系統(tǒng)的 BOOT 采用 DSP 的 HPI 模式，先把代碼下載到單片機(jī)內(nèi)部，然后由 HPI 從單片機(jī)引導(dǎo)到 DSP內(nèi)部的程序空間中運(yùn)行。 可以看出來(lái)：上面這兩個(gè)條件是相互矛盾的，所以就根據(jù)不同的性能要求，設(shè)計(jì)出不同的窗口函數(shù) 。由該圖 可知， 當(dāng) a 圖 32 )(nRN 波形 取值為（ N1） /2時(shí)，截取的一段 )(nh 對(duì) (N1)/2 對(duì)稱，保證所設(shè)計(jì) 的濾波器具有線性響應(yīng)。由于現(xiàn)有的高級(jí)語(yǔ)言編譯器的效率還比不上手工編寫匯編語(yǔ)言的效率，因此在實(shí) 際應(yīng)用系統(tǒng)中常常采用高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的混合編程方法，在運(yùn)算量大的地方用匯編語(yǔ)言編寫，運(yùn)算量不大的地方用高級(jí)語(yǔ)言編寫。在數(shù)字濾波器中 FIR 濾波器有以下的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可以在 幅度特性 隨意 設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證嚴(yán)格的線性相位。 它 是語(yǔ)音和圖象處理、模式識(shí)別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本的處理技術(shù)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 [1] 在信號(hào)頻率動(dòng)態(tài)范圍不寬的場(chǎng)合設(shè)定固定截止頻率的濾波技術(shù)已 比較 成熟 ， 但在許多工程應(yīng)用領(lǐng)域 ， 信號(hào)頻率的動(dòng)態(tài)范圍往往很寬 ，這時(shí)就需要 采用多種截止頻率的程控濾波器 。如果用單片機(jī)等切換相應(yīng)的電阻值來(lái)達(dá)到程控的目的 ，但 實(shí)現(xiàn)起來(lái)仍然很不靈活。 第二步進(jìn)行算法模擬和確定性能指標(biāo) 。 濾波器的原理 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法常用的是窗函數(shù)法和頻率采 樣法。 畸變的情況如圖 33所示。 9 的硬件 設(shè)計(jì) 此次程控濾波器的硬件部分主要完成模擬信號(hào)的采集 、 處理 、 輸出和人機(jī)接口。它可以與其他 C54器件，編程器或者其他的串口器件通信。