【導(dǎo)讀】在信號處理中，濾波占有十分重要的地位。數(shù)字濾波是數(shù)字信號處理的基本。的核心問題之一。數(shù)字濾波與模擬濾波相比有很多優(yōu)點，它除了可避免模擬濾波。DSP由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水結(jié)構(gòu)以及快速的片內(nèi)存。儲器等資源，已廣泛地應(yīng)用于數(shù)字信號處理各個領(lǐng)域。用DSP芯片實現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器，不僅具。改濾波器參數(shù)，從而改變?yōu)V波器的特性，設(shè)計十分靈活。文中程序已經(jīng)過硬件驗證，仿真結(jié)果表明該設(shè)計符合要求。

　　

【正文】 1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11GNDGNDGNDGND3 .3 V3 .3 V1 .6 V1 .6 V1 .6 VADGNDADVDDA D IN 1A D IN 0ADVDDADGNDXFIN T 0IN T 1IN T 2IN T 3IN T 4D S P R S TS C LS D AT M ST C KT R S T1 .6 VT D LT D OE M U 0E M U 1GNDGNDGNDGNDGNDGND 3.3V3.3V1.6V1.6VGPIO3GPIO4GPIO6TOUTCLKRX0FSRX0DR0DX0 S10S11S12S13S14S15S20S21S22S23S24S25L1R E S 1C51 04GND 圖 33 TMS320VC5510 引腳圖 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) DSP 系統(tǒng)的開發(fā)是一個復(fù)雜的過程，在系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試中不但需要數(shù)字 信號處理方面的理論知識，而且還要熟悉掌握各種 DSP 芯片、外圍硬 件電路以 及DSP 開發(fā)工具等。 DSP 系統(tǒng)的特點 DSP 系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)的，因此不但具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點而且還具有以下特點 [24]: 1．接口方便 ： DSP 應(yīng)用系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代 數(shù) 字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，這樣的系統(tǒng)接口以實現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多。 2．編程方便 ： DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中的可編程 DSP 芯片，能靈活方便地進(jìn)行修改和升級。 3．穩(wěn)定性好 ： DSP 應(yīng)用系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小、可靠性高，無器件老化現(xiàn)象。 4．精度高 ： 16 位數(shù)字系統(tǒng)可以達(dá) 到 105級的精度。 5．可重復(fù)性好 ： 模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 6．集成方便 ： DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。 當(dāng)然，數(shù)字信號處理也存在一些缺點。例如，對于簡單信號處理任務(wù)，若采用 DSP 則使成本增加。 DSP 系統(tǒng)中的高速時鐘可能帶來高頻干擾和電磁泄漏等問題，而且 DSP 系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外， DSP 技術(shù)更新速度快，對于數(shù)學(xué)知識要求高，開發(fā)和測試工具還有待進(jìn)一步完善。 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計流程 一個 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計過程大概要有以下幾個步驟。 1． 根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)要求，確定系統(tǒng)處理精度要求、速度要求、實時性要求等性能指標(biāo)。 2． 根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級語言的算法模擬，比如使用 MATLAB 等仿真工具，驗證算法的可行性，得出最佳的處理方法。 3． DSP 的系統(tǒng)設(shè)計，主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計是指根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的 DSP 芯片，然后設(shè)計相應(yīng)的外圍電路。軟件設(shè)計主要是指根據(jù)系統(tǒng)的要求和選用的 DSP 芯片編寫相應(yīng)的程序。程序的編寫可以使用匯編語言，匯編語言編寫的程序效率高，但比較煩雜；也可采用 C 語言， DSP 的 C 語言基本上是標(biāo)準(zhǔn) C 語言，編寫比較簡單，但效率低。在實際系統(tǒng)開發(fā)時往往是兩種語言結(jié)合編寫，在算法運算量大的地方使用匯編語言，在運算量小的地方使用 C 語言，這樣既能縮短軟件的開發(fā)周期，提高程序的可讀性和可移植性，又滿足了系統(tǒng)的實時性要求。本文的設(shè)計采用匯編語言編寫、設(shè)計軟件程序。 DSP 系統(tǒng)的開發(fā)工具 CCS CCS，即 Code Composer Studio，是 TI 公司在 1999 年推出的一個開放、具有強大集成開發(fā)環(huán)境。它最初是由 GO DSP 公司為 TI的 C6000 系列 DSP 開發(fā)的。在 TI 收購了 GO DSP 后，將 CCS 擴(kuò)展到了其他系列 [26]。現(xiàn)在所有 TI 的 DSP 都可以使用 CCS 進(jìn)行開發(fā)，但是其中的 DSP/BIOS 功能只有 C5000 和 C6000 的 CCS中才提供 [38]。 以前的 DSP 軟件開發(fā)都是在一個分散的開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行，程序的編寫、代碼的生成以及調(diào)試等都是要通過命令來完成，類似于以前的 DOS，十分煩雜。而 CCS 的出現(xiàn)是 DSP 開發(fā)軟件的一次革命性的變化。 CCS 主要由代碼生成工具、CCS 集成開發(fā)環(huán)境、 DSP/BIOS 和 API 函數(shù)以及 RTDX 組成。 1． CCS 主要特點： 集成可視化代碼編輯界面，可以方便地 直接編寫 C、匯編、 .h 文件、 .cmd文件等；集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化的 C 編譯器和連接器等；具有完整的基本調(diào)試工具，可以載入執(zhí)行文件 (.out)，查看寄存器窗口、存儲器窗口和變量窗口、反匯編窗口等，支持在 C 源代碼級進(jìn)行調(diào)試；支持多片 DSP 聯(lián)合調(diào)試；斷點工具，支持硬件斷點、數(shù)據(jù)空間讀 /寫斷點、條件斷點等；探針工具，用于進(jìn)行算法仿真，數(shù)據(jù)監(jiān)視等；剖析工具，用于評估代碼執(zhí)行的時間；數(shù)據(jù)圖形顯示工具，可繪制時域 /頻域波形、眼圖、星座圖等，并可以自動刷新；提供GEI 二工具，用戶可以根據(jù)需要編寫自己的控制面板 /菜單，從而方便直觀地修改變量，配置參數(shù)。 2． DSP/BIOS 和 API 函數(shù)以及 RTDX 插件 DSP/BIOS(Basic Input Output System)和 API(Application Program Interface)函數(shù)為 CCS 的主要插件之一。 DSP/BIOS 可以看作是一個準(zhǔn)實時操作系統(tǒng)，支持TI DSP 芯片的各種實時操作系統(tǒng)都是以 DSP/BIOS 作為底層軟件，為嵌入式應(yīng)用提供基本的運行服務(wù)。并且，它還能實時獲取目標(biāo)機(jī)的信息，并將其傳遞給主機(jī)上的 BIOScope 工具，對應(yīng)用程序進(jìn)行實時分析 [28]。 RTDX(Real Time Data Exchange)插件是 CCS 中另一個十分重要的插件。實時數(shù)據(jù)交換技術(shù)為 CCS 提供了一個實時、連續(xù)的可視環(huán)境，開發(fā)人員可以看到DSP 應(yīng)用程序工作的真實過程。 RTDX 允許系統(tǒng)開發(fā)者在不停止運行目標(biāo)應(yīng)用程序的情況下在計算機(jī)和 DSP 芯片之間傳輸數(shù)據(jù)，同時還可以在主機(jī)上利用對象鏈接嵌入 (OLE)技術(shù)分析和觀察數(shù)據(jù) [29]。 RTDX 可以在 DSP/BIOS 中使用，也可以脫離 DSP/BIOS 使用。由于 CCS中的 Simulator 不支持 RTDX，所以必須在連接有硬件仿真 器或目標(biāo)板的 Emulator下使用 [40]。 FIR 濾波器設(shè)計總框圖 FIR 濾波器設(shè)計總框圖 如圖 所示 開 始初 始 化 D S P產(chǎn) 生 輸 入 數(shù) 據(jù)讀 入 新 數(shù) 據(jù) 并 存 放 到棧 頂濾 波 處 理保 存 濾 波 結(jié) 果 到 輸 出 單元待 濾 波 的 樣 本 點 數(shù) 處 理 完 成結(jié) 束否是 圖 FIR濾波器設(shè)計總框圖 程序流程圖 程序流程圖如圖 所示 初 始 化 系 統(tǒng)關(guān) 中 斷初 始 化 P IE 中 斷初 始 化 P IE 中 斷 矢 量 表初 始 化 cp u tim er設(shè) 置 中 斷 服 務(wù) 程 序入 口 地 址開 中 斷設(shè) 置 C P U開 中 斷fir濾 波 處 理結(jié) 束 圖 程序流程圖 程序源代碼 仿真圖形 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)矩形波，頻率為 300Hz，振幅為 800mV。 濾波前的波形如圖 和圖 ，濾波后的波形如圖 和圖 。 圖 圖 圖 圖 總結(jié) FIR 濾波器的設(shè)計是數(shù)字信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)，也是 DSP 芯片的重要組成部分。 FIR 濾波器性能的好壞直接影響著 DSP 的運行速度和精度，對現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展起決定性作用， FIR 濾波器的設(shè)計在以后的一段相當(dāng)長的時間里將持續(xù)主導(dǎo) DSP，而 DSP 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈 廣泛。 這次課程設(shè)計實現(xiàn)了一個簡單的 FIR 濾波器的設(shè)計，通過 上網(wǎng)查找資料，較好的完成了課程設(shè)計的任務(wù) 并達(dá)到了理想的目的。 通過這次課程設(shè)計使我對 DSP芯片有了更深一步的了解，也不斷的強化了自己的基礎(chǔ)知識。 參考文獻(xiàn) 1 《 ICETEK 評估板硬件使用指導(dǎo)書》 . 2 鄒彥等《 DSP 原理與應(yīng)用》 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021： 156~211 3 彭啟琮《 DSP 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用》 .北京：高教出版社， 2021： 141~174 4 羅軍輝 .《 在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用》 .北京：電子工 業(yè)出版社 ，2021： 213~1997： 321~351 5 唐向宏等 .《 MATLAB 在電子信息類課程中應(yīng)用》 .北京：電子工業(yè)出版社 ， 1995： 312~401 6 李真芳，蘇濤，黃小宇 .DSP 程序開發(fā) —— MATLAB 調(diào)試及目標(biāo)代碼生成 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2021： 87~163