【導讀】數(shù)字濾波器是對數(shù)字信號進行濾波處理以得到期望的響應特性的離散時間系統(tǒng)。作為一種電子濾波器，數(shù)字濾波器與完全工作在模擬信號域的模擬濾波器不同。數(shù)字濾波器理論上可以實現(xiàn)任何可以用數(shù)學算法表示的濾波效果。器的兩個主要限制條件是它們的速度和成本。數(shù)字濾波器不可能比濾波器內(nèi)部的。計算機的運算速度更快。但是隨著集成電路成本的不斷降低，數(shù)字濾波器變得越。用領域也因此越來越廣。按照數(shù)字濾波器的特性，它可以被分為線性與非線性、因果與非因果、無限脈沖響應與有限脈沖響應等等。時不變的數(shù)字濾波器是最基本的類型；而由于數(shù)字系統(tǒng)可以對延時器加以利用，從設計原理以及數(shù)學軟件MATLAB出發(fā)闡述數(shù)字濾波器的設計原理與方法。境下，調(diào)用所設計的FDATool濾波器進行了仿真。

　　

【正文】 省略電平轉(zhuǎn)換器件。 28 R 9910KR 20210KR210KR210KC410A O U T 1A O U T 2A O U T 3A O U T 4A O U T 5A O U T 6A O U T 7A O U T 8B O X 0B O R 0B C L K 0R S Tout 3. 3 v2020111116161818111010121213131414151566778899221919334455N T L V 5608B T ?N T L V 5608D / A 轉(zhuǎn)換 圖 12D/A 轉(zhuǎn)換 電路 DSP 系統(tǒng)的硬件設計之后，軟件設計就成為系統(tǒng)設計的關(guān)鍵，一個 DSP 系統(tǒng)在很大程度上取決于軟件設計是否合理與可靠。在 DSP進行數(shù)字濾波運算前必須進行一些初始化程序。在本系統(tǒng)中初始化程序主要包括： DSP 芯片的初始化、矢量表初始和兩個串行端口的初始化 【 24】 。 DSP5402 共有三個控制和狀態(tài)寄存器，對CPU 的控制是通過 CPU 狀態(tài)和控制寄存器來完成的。分別為狀態(tài)寄存器 0(STO)、狀態(tài)寄存器 1(STl)和處理器模式狀態(tài)寄存器 (PMST)。 DSP 不同條件和模式下的狀態(tài)都包含 ST0 和 STl： PMST 包含存儲器設 置狀態(tài)和控制信息。由于這些寄存器是存儲器映像，所以可以像對數(shù)據(jù)存儲器操作那樣對它們進行讀出和寫入。在調(diào)用子程序或中斷服務子程序時，可以將它們保存下來，返回時再恢復。 DSP 芯片的初始化是設定 DSP 芯片工作狀態(tài)的重要步驟，只有正確進行 DSP 芯片的初始化，才能保證芯片的正確運行。在調(diào)試軟件的過程中，如果發(fā)現(xiàn)程序運行不正確，應首先查看芯片各寄存器的初始化狀態(tài)設置是否正確，然后再調(diào)試用戶程序，否則就會降低調(diào)試效率。 1MS320Vc5402 芯片加電復位之后處于預先設定的狀態(tài)，無論是狀態(tài)寄存器還是控制寄存器都有一個確定 的數(shù)值。對寄存器進行初始化主要包括：狀態(tài)寄存器 ST0、狀態(tài)寄存器 STl、處理器模式控制寄存器 PMST、軟件等待狀態(tài)寄存器 SWWSR、組交換控制寄存器 BSCR 和時鐘模式寄存器 CLKMD[25]。中斷矢量表是每個 DSP 系統(tǒng)必須用至 4 的，對中斷矢量表進行初始化是 DSP 初始化的一個重要的組成部分，正確設置中斷矢量包括： 1)根據(jù) DSP芯片對各中斷矢量的設置位置編寫一個子程序。在 TMS320VC5402 中，要求每個中斷矢量占 4 個 29 字，如果跳轉(zhuǎn)指令不夠 4個字，可用 NOP 指令填充，每個 NOP 占一個字。 2)設置PMST 控制寄 存器。該寄存器的高 9位是 IPTR，用于設置矢量表的起始地址。 3)連接時將矢量表重定位到 IPTR 指定的地址。 TMS320VC5402 芯片包含兩個多通道緩沖串行口，在本系統(tǒng)的設計中兩個串口分別接 DA 和 AD 芯片。 McBSP 通過一系列存儲器映射控制寄存器來進行配置和操作。為了是 MeBSP 接口工作在所希望的模式下，必須在初始化時多相關(guān)寄存器進行正確的配置。 在介紹 TMS320VC5402 DSP 的基本特點的基礎上，運用 DSP技術(shù)和硬件電路設計知識進行了 DSP 最小系統(tǒng)的設計，包括電源設計、復位電路設計、時鐘電路設計、 JTAG 接口等。 DSP 最小系統(tǒng)原理如下圖所示 : 30 31 五、基于 DSP 的 IIR 程序設計及軟件調(diào)試 下圖 是利用 DSP實現(xiàn)數(shù)字濾波的流程圖，說明如下：利用 DSP 實現(xiàn) FIR 數(shù)字濾波的子程序設計思路如下： 查詢 SPCRll 寄存器的第二位，當為 1時說明read ready，將 DRRll 的值讀入 AR3所指向的地址，該值為最新的采樣值。將最新的采樣值減去 200h，然后 AR3 的值減一。 執(zhí)行 MAC 指令。 將累加器的值送給變量 Y。并將 Y 加上 200h。 查詢 SPCR20 寄存器的第二位， 當為 1時說明 write ready，將 Y值附給 DXRl0，該值為濾波器輸出值。 循環(huán)執(zhí)行上面步驟 。開始D S P 初 開 始 化M c b s p 0 初 始 化M c b s p 1 初 始 化將 h ( n ） 值 附 緩 沖 區(qū) 給 h （ x ） 值 清 零T L V 5 6 0 8 初 始 化T L V 1 5 0 7 初 始 化循 環(huán) 執(zhí) 行 濾 波 程 序 圖 13 為 DSP 實現(xiàn)數(shù)字濾波器流程圖 本設計的程序工程中包含 4 個文件： filter． c， init． asm， vectors． asm，fliter． cmd。四個文件實現(xiàn)不同的功能。 filter． c 文件為 C 語言編寫的源文件，在本設計中主要功能是將各個子程序結(jié)合起來，便于閱讀。 init． asm 文件為匯編語言編寫的源文件，是本設計中的主要文件，包含了各個初始化程序的具體操作和實現(xiàn)數(shù) 字濾波的具體代碼。 vectors． asm 文件為中斷矢量表初始化子程序文件，中斷矢量表是每個 DSP 系統(tǒng)必須用到的，對中斷矢量表進行初始化是 32 DSP 初始化的一個重要的部分。 filter． trod 為鏈接器命令文件 【 1718】 。 在 IIR 濾波器結(jié)構(gòu)中，直接 H 型結(jié)構(gòu)是最常用的濾波器結(jié)構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)的二階形式可 作為級連型和并聯(lián)型結(jié)構(gòu)中的基本節(jié)。 圖 14二階直接 II 型 IIR濾波器 二階直接 II 型結(jié)構(gòu)濾波器的差分方程為： d(n)=x(n)+ald(n 一 1)+a2d(n2) y(n)=bod(n)+bld(n 一 1)+b2d(n 式中， d(n)， d(n 一 1)， d(n2)對應于圖中具有不同延遲的中間節(jié)點值。在利用 1MS320vc5402 實現(xiàn) IIR程序中要注意的事項同實現(xiàn) FIR 的基本相同。 IIR 數(shù)字濾波的軟件調(diào)試 圖 15 利用 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波效果圖（ 1） 33 圖 16 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 實驗箱產(chǎn)生的濾波前的效果圖，下面波形為進行 IIR 濾波后的效果圖。從兩圖的比較可以看出，所設計的 IIR濾波器收到了較好的效果，完成了設計要求。 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所涉及的存儲單元進行初始化，這樣在數(shù)據(jù)或是代碼段進行匯編時才不會出現(xiàn)問題。 （ 2）編寫程序需要對數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段進行設置。要編寫相應的 .cmd（鏈接命令文件）文檔對其進行合理化的分配空間。 （ 3）在編寫程序時一定要編寫相應的中斷向量表文件，這樣在匯編時才不會出錯。 34 參考文獻 [1]潘松，黃繼業(yè)，王國棟 . 現(xiàn)代 DSP 技術(shù) [M]. 西安電子科技大學出版社 . 2020． 5. 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