基于tms320vc5402的自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-15 17:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化是由自適應(yīng)算法通過(guò)調(diào)整濾波器系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般而言，自適應(yīng)濾波器由兩部分組成，一是濾波器結(jié)構(gòu)，二是調(diào)整濾波器系數(shù)的自適應(yīng)算法。自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)采用FIR或IIR結(jié)構(gòu)均可，由于IIR濾波器存在穩(wěn)定性問(wèn)題，因此一般采用FIR濾波器作為自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)。圖3示出了自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)。 圖2適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)上圖中，x(n)為輸入信號(hào)，y(n)為輸出信號(hào)，d(n)為參考信號(hào)或期望信號(hào)，e(n)則是d(n)和y(n)的誤差信號(hào)。自適應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)受誤差信號(hào)e(n)控制，根據(jù)e(n)的值和自適應(yīng)算法自動(dòng)調(diào)整。自適應(yīng)算法的種類較多，最常用的有最小均方誤差算法，即LMS算法。基本的LMS算法如下： h(k,n+1) = h(k,n)+u180。e(n)180。x(nk)其中，h(k,n)和h(k,n+1)分別是迭代前后的系數(shù)值，n和n+1表示前后兩個(gè)時(shí)刻，k=0~N1，N為濾波器的階數(shù)，u為收斂因子，e(n)為誤差信號(hào)，x(nk)是輸入信號(hào)。綜上可知N階自適應(yīng)濾波器的算法如下：（1） for(k=0，kN,k++) y(n) = h(k)180。x(nk) ；FIR濾波，以得到y(tǒng)(n)的估值。（2） e(n) = d(n)y(n) ；計(jì)算誤差（3） for(k=0, kN,k++) h(k) = h(k) + u180。e(n)180。x(nk) ；利用LMS調(diào)整濾波器的系數(shù)圖 3示的是一個(gè)有N個(gè)權(quán)系數(shù)的自適應(yīng)線性組合器。 圖 3自適應(yīng)線性組合器圖中N個(gè)權(quán)系數(shù)w1,w2,…,wN受誤差信號(hào)ej的自適應(yīng)控制。對(duì)于固定的權(quán)系數(shù)，輸出yj是輸入信號(hào)x1j,x2j,…,xNj的線性組合，因此稱它為線性組合器。這里的x1j,x2j,…,xNj可以理解為是從N個(gè)不同的信號(hào)源到達(dá)的瞬時(shí)輸入，是一個(gè)多輸入系統(tǒng)， 也可以是同一個(gè)信號(hào)源的N個(gè)序貫樣本， 所示。因此它是一個(gè)單輸入系統(tǒng)，實(shí)際上這種單輸入系統(tǒng)就是一個(gè)FIR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)是一個(gè)自適應(yīng)橫向?yàn)V波器。其輸出y(n)用濾波器的單位脈沖相響應(yīng)表示成下式：圖4 自適應(yīng)FIR濾波器 2基于TMS320VC5402 DSK的數(shù)字濾波器總體設(shè)計(jì)方案TI公司的2000系列和5000系列的DSP都通用型的芯片，考慮到2000系列的DSP多用于控制方面，而5000系列較2000系列具有更高的時(shí)鐘頻率、更低的價(jià)格和更加強(qiáng)大的運(yùn)算功能，所以在數(shù)字濾波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了TI公司的一款高性能、低功耗的定點(diǎn)DSP: TMS320VC5402。該DSP具有較快的運(yùn)算速度:運(yùn)算速度最快可達(dá)532MIPS；采用了低功耗設(shè)計(jì)方式：，I/ V。數(shù)字濾波系統(tǒng)的具體方案框圖如圖5示：圖5字濾波器系統(tǒng)方案框圖通常的設(shè)計(jì)中會(huì)采用SV供電并行的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）和DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）芯片與DSP連接，傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中會(huì)占用總線的時(shí)間?？紤]到TMS320VC5402的片上包含兩個(gè)McBSP(多通道緩沖串行口)接口，可以將這兩個(gè)通道模仿實(shí)現(xiàn)SPI的時(shí)序，因此本設(shè)計(jì)中采用了SPI接口器件，ADC芯片采用的是TLV 1570，實(shí)現(xiàn)將需要濾波信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用的是TLV 5608，實(shí)現(xiàn)濾波后的信號(hào)從數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為所需要的模擬信號(hào)。JTGA口供DSP芯片下載程序調(diào)試。 TMS320VC5402的主要特點(diǎn)TMS320VC5402處理器在本系列中處于先進(jìn)水平。它具有運(yùn)算速度快，內(nèi)部存儲(chǔ)空間大，外部接口性能好等優(yōu)點(diǎn)。所以我選擇了技術(shù)上比較先進(jìn)，價(jià)格又較便宜的C5402作為硬件開(kāi)發(fā)對(duì)象。下面結(jié)合C5402的實(shí)際情況，介紹一下該芯片的體系結(jié)構(gòu)。C5402共有144個(gè)引腳，其中有20根地址線AOA19，16根數(shù)據(jù)線DOD15，4個(gè)外部可屏蔽引腳INTOINT3和一個(gè)不可屏蔽中斷引腳BIO，剩下的引腳可以分成以下幾類：存儲(chǔ)器控制引腳，時(shí)鐘/晶振引腳，多通道緩沖串口引腳，主機(jī)接口通訊引腳，電源引腳，初始化和復(fù)位引腳，通用輸入/輸出引腳，以及用于測(cè)試的IEEE1149. 1標(biāo)準(zhǔn)JTAG口。 TMS320VC5402 DSK工作原理TMS320VC5402 DSK是以TMS320VC5402處理器為核心的DSP 初學(xué)者工具(DSP Starter Kit)。它提供了一個(gè)低功耗，獨(dú)立的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用戶能評(píng)估和開(kāi)發(fā)C54X DSP的應(yīng)用程序，同時(shí)也可以作為以其他芯片為核心的DSP硬件設(shè)計(jì)的參考。TMS320VC5
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