基于dsp的iir數(shù)字濾波設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-12-16 03:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 TMS320C5402 的體系結(jié)構(gòu) 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。 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一個(gè) DSP 系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)和外圍接口設(shè)計(jì)兩部分。 DSP 在必要的工作環(huán)境下更多論文 第 9 頁(yè) 才能正常工作，構(gòu)建能支持 DSP 正常工作的最小系統(tǒng)，包括復(fù)位、時(shí)鐘、電源及 JTGA 仿真口， FLASH 接口設(shè)計(jì)等。 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾 波器的軟件設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) TMS320C54X 定點(diǎn) DSP 提供了單周期乘 /累加指令 MAC 和循環(huán)尋址方式，使 IIR 數(shù)字濾波器每個(gè)樣值的計(jì)算可以在一個(gè)周期內(nèi)完成。 IIR 數(shù)字濾波器每個(gè)樣值的計(jì)算就是實(shí)現(xiàn)兩數(shù)組對(duì)應(yīng)項(xiàng)乘積的累加和。在計(jì)算時(shí)有前向通道和反饋通道兩部分，因此在計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮 x(n)、 y(n)和 h(n)系數(shù)的存放位置，并正確初始化這兩個(gè)存儲(chǔ)塊指針 ,這樣在計(jì)算中才能夠準(zhǔn)確的提取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算。圖 7 是 IIR 濾波器數(shù)據(jù)存放和系數(shù)表 : 圖 7 IIR濾波器數(shù)據(jù)存 放和系數(shù)表 在程序設(shè)計(jì)中，首先將數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的段中， X數(shù)據(jù)指針 AR2 指向 X0，同時(shí)將 H（ n）的指針 AR1指向 B0，利用乘加指令完成前向通道的一次運(yùn)算；接著修改指針， AR2 指針增1， H（ n）的指針 AR1 減 1，依次完成前向通道的乘加運(yùn)算；反饋通道應(yīng)用同樣的方法進(jìn)行乘加。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用先增益后衰減的方法，亦可采用先衰減后增益的方法。但是采用先衰減后增益的方式其系統(tǒng)動(dòng)態(tài) 范圍和魯棒性較好，因此在設(shè)計(jì)中采用了后一種方法。 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)流程 在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)首先要有清晰的思路，因此流程圖的設(shè) 計(jì)至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)采用的是基于 DSP 的 IIR數(shù)字濾波，針對(duì)其要完成的功能，對(duì)其流程進(jìn)行了初步規(guī)劃，如圖 8 所示： AR2 AR1 開始 系統(tǒng)初始化 分配數(shù)據(jù)空間 設(shè)置數(shù)據(jù)指針 從指定端口讀入數(shù)更多論文 第 8 頁(yè) 圖 8 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)流程 根據(jù)設(shè)計(jì)流程，通過 DSP 仿真軟件編譯出適合參數(shù)要求的匯編程序。運(yùn)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫使其具有更好的 實(shí)時(shí) 性，此外運(yùn)用匯編語(yǔ)言編寫更有助于以后的設(shè)計(jì)拓展。其IIR 數(shù)字濾波主程序段如下 : … … IIR: PORTR PA1, *AR2 ；從輸入端口讀入數(shù)據(jù) MPY *AR2+0%,*AR4+0%, A ；乘法運(yùn)算， A=b0 x(n) MAC *AR2+0%,*AR4+0%, A ；第 1 次乘法累加 A1=b1*x(n1)+b0*x(n) MAC *AR2, *AR4+0%, A ；第 2 次乘法累加 A2=b2*x(n2)+A1 MAC *AR3+0%,*AR5+0%, A ；第 3 次乘法累加 A3=a1*y(n2)+A2 MAC *AR3+0%,*AR5+0%, A ；第 4 次乘法累加 A4=a2*y(n2)+A3 更多論文 第 9 頁(yè) MAR *AR5+0% ；修正 AR5 STH A,*AR7+ ；存儲(chǔ) y(n) PORTW *AR7, PA0 ；從輸出端口輸出 y(n) BD IIR ；循環(huán) … … 利用 TMS320C5402 實(shí)現(xiàn) IIR 的程序中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 數(shù)據(jù)存放要求。因?yàn)椴捎?MAC 指令和循環(huán)尋址，所以輸入數(shù)據(jù)和濾波器系數(shù)的存放要按照一定的要求。數(shù)據(jù)塊和系數(shù)塊都要放在雙尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 （ 2） 循環(huán)尋 址的使用。為了使用循環(huán)尋址，除了對(duì)數(shù)據(jù)的存放有要求外，先還要設(shè)置 BK為塊長(zhǎng) N。由于使用了循環(huán)尋址，數(shù)據(jù)和系數(shù)的指針在操作后以循環(huán)的方式增加 1。 （ 3）數(shù)據(jù)的初始化。輸入數(shù)據(jù)塊要初始化為全 0。這樣在運(yùn)算中不會(huì)對(duì)輸入產(chǎn)生影響。 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波的軟件調(diào)試 本次設(shè)計(jì)在調(diào)試中出現(xiàn)了許多問題，但經(jīng)過老師的指導(dǎo)成功的完成了 IIR 數(shù)字濾波，其運(yùn)行結(jié)果如圖 圖 10 所示： 圖 9 利用 DSP的 IIR數(shù)字濾波效果圖（ 1） 更多論文 第 10 頁(yè) 圖 10 利用 DSP的 IIR數(shù)字濾波效果圖（ 2） 在效果圖中，上面波形為 DSP 實(shí)驗(yàn)箱產(chǎn)生的濾波前的效果圖，下面波形為進(jìn)行 IIR濾波后的效果圖。從兩圖的比較可以看出，所設(shè)計(jì)的 IIR 濾波器收到了較好的效果，完成了設(shè)計(jì)要求。 在編寫及調(diào)試的過程中主要遇到以下問題： （ 1）在編寫程序的過程中 要對(duì)所涉及的存儲(chǔ)單元進(jìn)行初始化，這樣在 數(shù)據(jù)或是代碼段進(jìn)行匯編時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)問題。 （ 2）編寫程序需要對(duì)數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段進(jìn)行設(shè)置。要編寫相應(yīng)的 .cmd（鏈接命令文件）文檔對(duì)其進(jìn)行合理化的分配空間。 （ 3）在編寫程序時(shí)一定要編寫相應(yīng)的中斷向量表文件，這樣在匯編時(shí)才不會(huì)出錯(cuò)。 6 結(jié)論與展望
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