【導(dǎo)讀】一項關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用在語音識別、智能檢測、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域。波器是對數(shù)字信號實現(xiàn)濾波的線性時不變系統(tǒng)。程，實現(xiàn)對信號的運算處理。而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息。技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。用DSP芯片實現(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)計十分靈活。TM320C5509的結(jié)構(gòu)特點，介紹了一種IIR濾波器在TM320C5509中的實現(xiàn)方法。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】 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)計算單元（ D 單元）。其數(shù)據(jù)計算單元包括一個 40bit 的可以提供 32 到 31 移位范圍的桶形移位器，一個 40bit 的算術(shù)邏輯電路（ ALU），兩個乘累加器（ MAC）可以在一個周期中執(zhí)行兩個 MAC 操作，以及四個 40bit 的累加器。在其地址數(shù)據(jù)流程單元還包括一個 16bit 的算術(shù)邏輯電路（ ALU），為主 ALU提供簡單的算術(shù)運算。 55x 的指令集功能強大而且使用靈活，它同時 具有易于使用和程序效率高的特點。尋址方式包括絕對尋址、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，這種指令可以實現(xiàn) 3 個操作數(shù)的同時處理（如寫入寄存器或存儲器等操作），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)學知識要求高，開發(fā)和測試工具還有待進一步完善。 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。 2． 根據(jù)系統(tǒng)的要求進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 語言基本上是標準 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是一種針對 TMS320 系列 DSP的集成開發(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機上 模擬 DSP的指令集和工作機制，主要用于前期算法實現(xiàn)和調(diào)試 。 硬件在線編程模式：可以實時運行在 DSP 芯片上 ,與硬件開發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。 CCS 的開發(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 集成開發(fā)環(huán)境； 3. DSP/BIOS 實時內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口 API； 4. 實時數(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軟件環(huán)境中； 3． 高性能編輯器支持匯編文件的動態(tài)語法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語法錯誤； 4． 工程項目管理工具可對用戶程序?qū)嵭许椖抗芾?。在生成目標程序和程序庫的過程中，建立不同程序的跟蹤信息，通過跟蹤信息對不同的程序進行分類管理； 5． 基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存 器、存儲器、反匯編、變量窗口等功能，并支持 C 源代碼級調(diào)試； 6． 斷點工具，能在調(diào)試程序的過程中，完成硬件斷點、軟件斷點和條件斷點的設(shè)置； 7． 探測點工具，可用于算法的仿真，數(shù)據(jù)的實時監(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、評價代碼執(zhí)行的時鐘； 9． 數(shù)據(jù)的圖形顯示工具，可以將運算結(jié)果用圖形顯示 ,包括顯示時域 /頻域波形、眼圖、星座圖、圖像等，并能進行自動刷新； 10． 提供 GEL 工具。利用 GEL 擴展語言，用戶可以編寫自己的控制面板 /菜單，設(shè)置 GEL 菜單選項，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)，可在不中斷目標系統(tǒng)運行的情況下，實現(xiàn) DSP 與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換； 13． 提供 DSP/BIOS 工具，增強對代碼的實時分析能力。 IIR 濾波器設(shè)計總框圖 IIR 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 IIR濾波器設(shè)計總框圖 程序源代碼 第四章 全文總結(jié) 總結(jié) 通過這個實驗，對設(shè)計 帶 通數(shù)字濾波器的整個過程有了很好的掌握。其中雙線性變換法，巴特沃斯設(shè)計模擬濾波器的運用，也比較熟悉了 。 通過對數(shù)字 帶 通濾波器的設(shè)計，熟悉了 MATLAB 的運行環(huán)境，初步掌握了MATLAB 語言在數(shù)字信號處理中一些基本庫函數(shù)的調(diào)用和編寫基本程序等應(yīng)用；熟悉了濾波器設(shè)計的一般原理，對濾波器有了一個感性的認識；學會了數(shù)字 高 通濾波器設(shè)計的一般步驟；加深了對濾波器設(shè)計中產(chǎn)生誤差的 原 因以及雙線性變換法優(yōu)缺點的理解 和認識?？傊估碚撀?lián)系了實際，鞏固并深化了對課本基本知識的認識和理解，使理論得以升華。 參考文獻 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)試及目標代碼生成 .西安電子科技大學出版社， 2021： 87~163 7 郭森 茂 ，閆生 .數(shù)字信號處理器模式 [M].清華大學出版社， 2021 年。