【正文】 talfilter,andanalyzingthedesigningandrealizationoftheFiniteImpulseResponsedigitalfilter(FIR),especiallythemethodwhichrealizedunderMATLABenvironment,thewindowfunctionsisprimarilyintroduced,themethodTLABlanguagewhichcanselectfoursortsofdigitalfilterandsevenkindsofwindowfunctions. Then,thispaperresearchesthestructureandpropertyofthe16bitfixedpointDSPchipTMS320C55x,ftheFIRfilterusingDSPisdiscussed,whichfocusonthemethodofcoefficienttransmissionoverpassi,adigitalfiltersystemwithpreferablecapabilityisdesignedbasedontheC55x,itsconsistsofthedesignofhardwareinterface,whichincludingtheclockgeneratingcircuit,thechippowersupplycircuit,theA/DandD/Achipconnectinginterface,theFLASHchipconnectinginterface,extendedRAMconnectinginterfaceandsoon. Keywords:DSP。用可編程 DSP 芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波的又一優(yōu)勢是 :通過修改濾波器的參數(shù)十分方便的改變?yōu)V波器的特性。用ＤＳＰ芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點。 位串行乘法器的實現(xiàn)方法主要是通過對乘法運算進行分解，用加法器來完成乘法的功能，也即無乘法操作的乘法器。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一個研究領域[4]。 TMS320C55X 系列內部有 P,C,D,E 等 4 組總線，每組總線中有地址總線和數(shù)據(jù)總線，這樣在一個機器周期內可以完成如下操作 : 1)從程序存儲器中取一條指令 2)從數(shù)據(jù)存儲器讀兩個操作數(shù) 3)向數(shù)據(jù)存儲器寫一個操作數(shù) （ 3）流水線操作 (Pipeline) 流水線操作原理 :將指令分成幾個子操作，每個子操作由不同的操作階段完成。最后，經過處理后的數(shù)字樣值再經D/A 變換轉換為模擬信號樣值，之后再進行內插和平滑濾波處理就可得到連續(xù)的模擬信號。主要由以下幾部分構成 : (1)40bit 算術邏輯運算單元 ALU:它是 C55X 的大腦，對各種數(shù)據(jù)進行運算，實現(xiàn)各種功能。 內部存貯器 C55X 共有 192K 字的尋址空間，分為大小都是 64K 字 3 個獨立的可選擇空間 :程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間和 vo 空間，分別用來存放要執(zhí)行的指令和系數(shù)表、指令所用數(shù)據(jù)、連接存貯器映像外圍設備。 首先設希望逼近的濾波器頻率響應函數(shù)為 ()jwdHe ，其單位脈沖響應是 ()dhn。 用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器的步驟 窗函數(shù)設計濾波器的步驟如下： （ 1）根據(jù)對阻帶衰減及過渡帶的 指標要求，選擇窗函數(shù)的類型，并估計窗口長度N。所設計的濾波器技術指標為：濾波器階數(shù)為 51，采樣頻率 fs 為 181KHz，濾波器截止頻率 fc 為 10Kz的濾波器。I/O 電源為 ，為外部接口引腳提供電壓。接口電路如下圖所示。tFLen。 圖 加大濾波的濾波情況 圖 階濾波效果 圖 階濾波效果 小結 一般用 DSP 芯片實現(xiàn) FIR 濾波器，都是先在 MATLAB 里設計相應的濾波器，得到濾波器系數(shù)，然后在 DSP 匯編程序中，對相應的系數(shù)進行 Q15 格式轉換處理 ，如系數(shù) ，轉換成 Q15 格式，采用偽指令寫成 .*32768 形式，再采用相關的匯編指令來實現(xiàn) FIR 濾波器算法。在 C 程序中，參數(shù)是以指針形式建立的 。 目前 DSP 正處于高速發(fā)展時期，它的技術可以說是日新月異，它的應用領域也隨之擴展。 （ 3） firinterp(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用插入法。 在實驗中，還可通過改變混頻信號的混疊情況，來觀察濾波器的濾波情況， 如加大或減小高頻率的幅度 (頻率 )或者改變?yōu)V波器的長度及采樣頻率來觀察 DSP 芯片的濾波效果。 傅氏級數(shù)法的 DSP 程序實現(xiàn) 在第三章最后算出了濾波器四種類型的系數(shù)表達式。 接口設計 FLASH 芯片采用使用 SST39VF040，該芯片是 SST 公司的 39 系列多用途閃存，它是單電壓讀寫操作，有極高的可靠性，功耗較低，具有塊區(qū)域擦除能力。電路連接如下。它提供了強大的科學運算、靈活的程序設計流程、高質量的圖形可視化與界面設計、便捷與其他程序接口功能；它提供了數(shù)字處理工具箱，使數(shù)字處理比以前更為簡潔方便且效果更好[6][7]。 第三：主瓣的寬度要盡可能窄，以獲得較陡的過渡帶。 窗函數(shù)法設計的基本思想 窗函數(shù)的設計思想是選擇一種合適的理想頻率特性的濾波器，然后截斷它的脈沖得到一個線性相位和因果的濾波器。 總線結構 C55X 有 8條 16bit 的總線，即 : 4 條地址總線 (PAB,CAB,DAB,EAB):傳送執(zhí)行指令所需地址。 概述 TMS320C55x 是 TI 公司在 TMS320VC54x 的基礎上發(fā)展起來的并能與 TMS320VC54x 兼容的一個 系列。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，為保證信息的不丟失，抽樣頻率應該不小于輸入信號最高頻率的 2倍，一般取 4 到 6 倍。 （ 1）哈佛結構 哈佛結構主要 特點是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器相互獨立，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，取指令和取操作數(shù)可同時進行，程序空間和數(shù)據(jù)空間之間可相互傳送數(shù)據(jù) 。這些特點都非常適合數(shù)字信號處理中的濾波器設計的有效實現(xiàn)，并且它速度快，成本低，在過去的 20 多年的時間 里，軟件可編程的 DSP 器件幾乎統(tǒng)治了商用數(shù)字信號處理硬件的市場。經過 20 年的發(fā)展， DSP 器件在高速度，可編程，小型化，低功耗等方面都有了長足的發(fā)展，單片 DSP 芯片最快每秒可完成 16億次 (1600MIPS)的運算，生產 DSP 器件的公司也不斷壯大。在數(shù)字信號處理中，數(shù)字 濾波占有極其重要的地位。 FIR 濾波器具有不含反饋環(huán)路、結構簡單以及可以實現(xiàn)的嚴格線性相位等優(yōu)點，因而在對相位要求比較嚴格的條件下，采用 F1R 數(shù)字濾波器。 關鍵詞 :數(shù)字信號處理器 。數(shù)字濾波器 。同時，由于在許多場合下，需要對信號進行實時處理，因而對于單片機的性能要求也越來越高。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應用中的一個基本處理算法。 在國內外的研究 中，設計 FIR 濾波器所涉及的乘法運算方式有 :并行乘法、位串行乘法和采用分布式算法的乘法。 用 DSP 芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點。系統(tǒng)中設置了程序總線和數(shù)據(jù)總線兩條總線，使數(shù)據(jù)的吞吐率提高一倍。在本設計中，所使用的抽樣頻率為 5倍的截止頻率。 TMS320CSSx 通過增加功能單元，增強了 DSP 的運算能力，而且性能更好，功耗更低，是目前 TMS320 家族中最省電的芯片。 3 條數(shù)據(jù)總線 ((CB,DB,EB):連接內部各單元，即連接 CPU、程序地址產生邏輯、數(shù)據(jù)地址產生邏輯、片內外設和數(shù)據(jù)存儲器。因此這種方法關鍵在于選擇某種合適的窗函數(shù)和一種理想濾波器。 通常情況下上述三點很難同時滿足，當選擇主瓣寬度較窄時，雖然得到了較陡的過渡帶，但是通帶和阻帶明顯增加；當選用最小的旁瓣幅度時雖然能得到勻滑幅度響應和較小的阻帶波動，但過渡帶又加寬了。 MATLAB 集成了一套功能強大的濾波器設計工具 FDATool，它涵蓋了信號處理工具箱中所有濾波器設計方法，利用它可以方便地完成多種濾波器的設計、分析和性能評估。這種接法中，片內振蕩器被激活， X2 腳向 DSP 送入一個頻率與 2 腳晶體標稱值相同的時鐘，并通過外部鎖相環(huán)控制電路選擇適當倍頻倍數(shù)為 CPU 內部提供系統(tǒng)時鐘。 DSP 的 I/O 端口8000H 映射為 SST39VF040 的 A15~A8 地址的控制信號使能，即當對 I/O 端口 8000H 寫數(shù)據(jù)的時候， A15~A18 分別等于數(shù)據(jù)的低 4 位，當對外部存儲空間操作時，首先向 Il0 端口 8000H 寫入數(shù)據(jù)。可以根據(jù)系數(shù)表達式采用 C語言來編程實現(xiàn)濾波算法。圖為 加大高頻率信號的幅度時濾波效果。 （ 4） intfirs(data*x,data*r,data*dbuffer,ushortnh2,ushortnx)對稱、均衡型。相信 DSP 技術發(fā)展和應用將會對社會的發(fā)展以及我們的工作生活產生更大的影響，前景十分可觀。 也可以把庫的函數(shù)復制到自己的工程名下，再進行編譯，這跟函數(shù)調用一樣，直接使用。圖 為減小濾波器階數(shù)到 30 階的濾波效果，可看出濾波器的階數(shù)越高，濾波效果相對越好。 for（ t=O。這樣設置以后，將 DSP 上使用的外部數(shù)據(jù)空間映射到了 SST39VF040 的數(shù)據(jù)空間。三個管腳與倍頻關系如下表 : 表 ~CLKMD3 與倍頻關系 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 復位值 時鐘模 式 0 0 0 E007H PLL*15 0 0 1 9007H PLL*10 0 1 0 4007H PLL*5 1 0 0 1007H PLL*2