【導(dǎo)讀】一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用在語(yǔ)音識(shí)別、智能檢測(cè)、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。波器是對(duì)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波的線性時(shí)不變系統(tǒng)。程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的運(yùn)算處理。而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息。技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展?？焖俚貙?shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。用DSP芯片實(shí)現(xiàn)IIR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(jì)十分靈活。TM320C5509的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了一種IIR濾波器在TM320C5509中的實(shí)現(xiàn)方法。文中程序已經(jīng)過(guò)硬件驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明該設(shè)計(jì)符合要求。

　　

【正文】 三組 16bit 數(shù)據(jù)讀總線（ BB， CB 和 DB）連接數(shù)據(jù)讀地址產(chǎn)生邏輯。 CB 和 DB 總線傳送雙操作數(shù)。 DB 總線傳送單操作數(shù)。 BB 總線提供第三種讀路徑并且能夠提供雙乘操作數(shù)的系數(shù)。兩組 16bit 數(shù)據(jù)寫總線 (EB， FB)連接數(shù)據(jù)寫地址產(chǎn)生邏輯。六組 24bit 數(shù)據(jù)總線（ PAB， CAB， DAB， BAB， EAB，F(xiàn)AB）傳送執(zhí)行指令所需要的地址。還有一條附加總線為 DMA 控制器和外設(shè)控制 器提供服務(wù)。 TMS320C55x 的 CPU 結(jié)構(gòu)主要包括四種功能單元：即指令緩沖單元（ I 單元），程序流程單元（ P 單元），地址數(shù)據(jù)流程單元（ A 單元）和數(shù)據(jù)計(jì)算單元（ D 單元）。其數(shù)據(jù)計(jì)算單元包括一個(gè) 40bit 的可以提供 32 到 31 移位范圍的桶形移位器，一個(gè) 40bit 的算術(shù)邏輯電路（ ALU），兩個(gè)乘累加器（ MAC）可以在一個(gè)周期中執(zhí)行兩個(gè) MAC 操作，以及四個(gè) 40bit 的累加器。在其地址數(shù)據(jù)流程單元還包括一個(gè) 16bit 的算術(shù)邏輯電路（ ALU），為主 ALU提供簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算。 55x 的指令集功能強(qiáng)大而且使用靈活，它同時(shí) 具有易于使用和程序效率高的特點(diǎn)。尋址方式包括絕對(duì)尋址、寄存器間接尋址、直接尋址，這些尋址方式降低了算法所需要的指令數(shù)量，減小了代碼量，也提高了芯片運(yùn)算速度。特別要提到的是 C55x 指令集中所提供的三操作數(shù)指令，這種指令可以實(shí)現(xiàn) 3 個(gè)操作數(shù)的同時(shí)處理（如寫入寄存器或存儲(chǔ)器等操作），大大壓縮了代碼的指令數(shù)量。 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) DSP 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試中不但需要數(shù)字 信號(hào)處理方面的理論知識(shí)，而且還要熟悉掌握各種 DSP 芯片、外圍硬件電路以 及DSP 開(kāi)發(fā)工具等。 DSP 系統(tǒng)的 特點(diǎn) DSP 系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的，因此不但具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)而且還具有以下特點(diǎn) [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(shí)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(jí)。 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(wú)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(jí)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(cè)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(hào)處理也存在一些缺點(diǎn)。例如，對(duì)于簡(jiǎn)單信號(hào)處理任務(wù)，若采用 DSP 則使成本增加。 DSP 系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)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(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)要求高，開(kāi)發(fā)和測(cè)試工具還有待進(jìn)一步完善。 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 一個(gè) DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程大概要有以下幾個(gè) 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(shí)時(shí)性要求等性能指標(biāo)。 2． 根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的算法模擬，比如使用 MATLAB 等仿真工具，驗(yàn)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(jì)，主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是指根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的 DSP 芯片，然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。軟件設(shè)計(jì)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(yǔ)言，匯編語(yǔ)言編寫的程序效率高，但比較煩雜；也可采用 C 語(yǔ)言， DSP 的 C 語(yǔ)言基本上是標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言，編寫比較簡(jiǎn) 單，但效率低。在實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)往往是兩種語(yǔ)言結(jié)合編寫，在算法運(yùn)算量大的地方使用匯編語(yǔ)言，在運(yùn)算量小的地方使用 C 語(yǔ)言，這樣既能縮短軟件的開(kāi)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(shí)時(shí)性要求。本文的設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言編寫、設(shè)計(jì)軟件程序。 DSP 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具 CCS CCS是一種針對(duì) TMS320 系列 DSP的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ,在 Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。 CCS 有兩種工作模式，即 軟件仿真器模式：可以脫離 DSP 芯片，在 PC機(jī)上 模擬 DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試 。 硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在 DSP 芯片上 ,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。 CCS 的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成： 1. TMS320C54x 集成代碼產(chǎn)生工具； 2. CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境； 3. DSP/BIOS 實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口 API； 4. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的 RTDX 插件以及相應(yīng)的程序接口 API； 5. 由 TI 公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件。 CCS 的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編 的混合編程，其主要功能如下： 1． 具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過(guò)其界面直接編寫 C、匯編、 .cmd文件等； 2． 含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化 C 編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中； 3． 高性能編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語(yǔ)法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤； 4． 工程項(xiàng)目管理工具可對(duì)用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。在生成目標(biāo)程序和程序庫(kù)的過(guò)程中，建立不同程序的跟蹤信息，通過(guò)跟蹤信息對(duì)不同的程序進(jìn)行分類管理； 5． 基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存 器、存儲(chǔ)器、反匯編、變量窗口等功能，并支持 C 源代碼級(jí)調(diào)試； 6． 斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的過(guò)程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置； 7． 探測(cè)點(diǎn)工具，可用于算法的仿真，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視等； 8． 分析工具，包括模擬器和仿真器分析，可用于模擬和監(jiān)視硬件的功能、評(píng)價(jià)代碼執(zhí)行的時(shí)鐘； 9． 數(shù)據(jù)的圖形顯示工具，可以將運(yùn)算結(jié)果用圖形顯示 ,包括顯示時(shí)域 /頻域波形、眼圖、星座圖、圖像等，并能進(jìn)行自動(dòng)刷新； 10． 提供 GEL 工具。利用 GEL 擴(kuò)展語(yǔ)言，用戶可以編寫自己的控制面板 /菜單，設(shè)置 GEL 菜單選項(xiàng)，方便直觀地修改變量 ，配置參數(shù)等； 11． 支持多 DSP 的調(diào)試； 12． 支持 RTDX 技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn) DSP 與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換； 13． 提供 DSP/BIOS 工具，增強(qiáng)對(duì)代碼的實(shí)時(shí)分析能力。 IIR 濾波器設(shè)計(jì)總框圖 IIR 濾波器設(shè)計(jì)總框圖 如圖 所示 開(kāi) 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(diǎn) 數(shù) 處 理 完 成結(jié) 束否是 圖 IIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖 程序源代碼 第四章 全文總結(jié) 總結(jié) 通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì) 帶 通數(shù)字濾波器的整個(gè)過(guò)程有了很好的掌握。其中雙線性變換法，巴特沃斯設(shè)計(jì)模擬濾波器的運(yùn)用，也比較熟悉了 。 通過(guò)對(duì)數(shù)字 帶 通濾波器的設(shè)計(jì)，熟悉了 MATLAB 的運(yùn)行環(huán)境，初步掌握了MATLAB 語(yǔ)言在數(shù)字信號(hào)處理中一些基本庫(kù)函數(shù)的調(diào)用和編寫基本程序等應(yīng)用；熟悉了濾波器設(shè)計(jì)的一般原理，對(duì)濾波器有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)；學(xué)會(huì)了數(shù)字 高 通濾波器設(shè)計(jì)的一般步驟；加深了對(duì)濾波器設(shè)計(jì)中產(chǎn)生誤差的 原 因以及雙線性變換法優(yōu)缺點(diǎn)的理解 和認(rèn)識(shí)?？傊估碚撀?lián)系了實(shí)際，鞏固并深化了對(duì)課本基本知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，使理論得以升華。 參考文獻(xiàn) 1 《 ICETEK 評(píng)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(hào)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(kāi)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 7 郭森 茂 ，閆生 .數(shù)字信號(hào)處理器模式 [M].清華大學(xué)出版社， 2021 年。