【正文】 感謝在百忙之中抽出時間審閱本文的各位評閱老師。參考文獻(xiàn)[1]：清華大學(xué)出版社,. [2]：電子工業(yè)出版社，2007. [3]桑國明，,2001.[4]丁玉美，：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.[5]、：電子工業(yè)出版社，1999.[6]：清華大學(xué)出版社，2003.[7]胡虎，萬秋玉，2004.[8]撫慰鵬，2001.[9]趙紅怡，:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.[10]陳亞勇等著，：人民郵電出版社，2001.[11]喬瑞萍,崔濤,:西安電子科技大學(xué)出版社, 2005.[12]劉益成. TMS320C54x :北京航空航天大學(xué)出版社, 2002.[13]孫克梅,劉洋. 數(shù)字濾波器在DSP上的實現(xiàn). 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 2005.[14]周金治. 基于Matlab與DSP的語音信號FIR濾波. 兵工自動化, 2005.[15]張雄偉,陳亮,(3版).北京:電子工業(yè)出版社, 2003.致 謝四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在此期間得到了很多老師和同學(xué)的關(guān)心與支持，借此機(jī)會向所有他們表示忠心的感謝!首先感謝我的導(dǎo)師劉紅喜。④研究了高速電路中如何進(jìn)行走線，使系統(tǒng)具有良好的信號完整性和電源完整性，從而使系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的工作。下圖為實驗結(jié)果圖。通過實際不斷調(diào)試與改進(jìn)，本系統(tǒng)能達(dá)到預(yù)期的數(shù)字濾波效果。運(yùn)行DSP開發(fā)平臺，如果不能正常連接則需要檢查JTAG電路的連接、整個硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)、軟件平臺的配置。是本設(shè)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。查詢SPCR20寄存器的第二位，當(dāng)為1時說明write ready，將Y值附給DXR10，該值為濾波器輸出值。對目標(biāo)系統(tǒng)中的信號繪圖顯示。在斷點處自動更新。CCS集成開發(fā)環(huán)境(IDE)支持從編輯、編譯、匯編、鏈接到調(diào)試DSP應(yīng)用程序的整個開發(fā)過程。CCS代碼調(diào)試器是針對標(biāo)準(zhǔn)TMS320調(diào)試接口的集成開發(fā)環(huán)境IDE，由TI公司在1999年推出。輸入數(shù)據(jù)塊要初始化為全0。數(shù)據(jù)塊和系數(shù)塊都要放在雙尋址數(shù)據(jù)存儲區(qū)。TMS32OVC5402實現(xiàn)FIR濾波器的存儲器組織利用TMS320VC5402實現(xiàn)FIR的程序中應(yīng)注意以下幾點:。采用RTPZ和MAC指令結(jié)合循環(huán)尋址方式可以方便地實現(xiàn)這一運(yùn)算:RPTZ累加器，N一1MAC(雙訪問數(shù)據(jù))，(雙訪問數(shù)據(jù))，累加器其中，RPTZ指令將累加器清零初始化，并將立即數(shù)N一1(16位)裝入到重復(fù)計數(shù)器，使下一條指令重復(fù)執(zhí)行N次。McBSP通過一系列存儲器映射控制寄存器來進(jìn)行配置和操作。（2)設(shè)置PMST控制寄存器。TMS320VC5402芯片加電復(fù)位之后處于預(yù)先設(shè)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。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(jìn)行讀出和寫入。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。因此，對定點數(shù)而言，數(shù)值范圍與精度是一對矛盾，一個變量要想能夠表示較大的數(shù)值范圍，必須以犧牲精度為代價。但對于DSP芯片來說，處理的方法是相同的。通過設(shè)定小數(shù)點在16位數(shù)中的不同位置，就可以表示不同大小和不同精度的小數(shù)了。但在許多情況下，數(shù)學(xué)運(yùn)算過程中的數(shù)不一定都是整數(shù)。如無特別的說明，下面均以16位字長為例。經(jīng)過實際的檢測與調(diào)試得到一個穩(wěn)定的硬件平臺后便可以進(jìn)行軟件的聯(lián)調(diào)了。④用示波器查看系統(tǒng)中主要的時鐘信號的波形，包括DSP輸入時鐘信號、DSP輸出時鐘信號、ADC和DAC的系統(tǒng)時鐘信號及幀同步時鐘信號(需要結(jié)合DSP的開發(fā)環(huán)境和仿真器進(jìn)行測試)。②系統(tǒng)上電檢測，上電前應(yīng)該首先檢查電源的正負(fù)極性及輸入電壓的幅度，然后上電。當(dāng)硬件平臺建立好后，重要工作就是硬件調(diào)試和軟件硬件聯(lián)調(diào)。由于PCB板上傳輸線具有等效的電阻和電感等特性，設(shè)計中對所有的模擬信號的走線都進(jìn)行了加寬處理。另外，必須給高速的信號線提供一個盡可能小的信號回路。由于本系統(tǒng)的最高頻率達(dá)到了100MHz，在高速運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)信號完整性(SI)的問題，SI是指信號在電路中以正確的時序和電壓作出響應(yīng)的能力。在這種方式下對接收時鐘信號BCLKR和接收幀同步信號BFSR將不進(jìn)行連接，因為它們的內(nèi)部與BCLKX和BFSX相連接。④擁有相互獨立的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受幀同步脈沖和時鐘信號:⑤多通道發(fā)送和接收，最多可達(dá)128個通道，速度可為100Mbit/s。 McBSP接口設(shè)計DSP5402具有兩個高速、全雙工、多通道緩沖串行接口(McBSP)其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設(shè)備接口。TLV5608功能時序圖上圖為TLV56O8的功能時序圖。②轉(zhuǎn)換誤差，轉(zhuǎn)換誤差的來源很多，轉(zhuǎn)換器中各元件參數(shù)值的誤差，基準(zhǔn)電源不夠穩(wěn)定和運(yùn)算放大器的零漂的影響等。在實際應(yīng)用中，往往用輸入數(shù)字量的位數(shù)表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率。這就是構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器的基本思路。TLvl570功能時序圖TLV1570的高速串行接口包含五根信號線:SCLK串行時鐘輸入、SDIN串行數(shù)據(jù)輸入、SDOUT串行數(shù)據(jù)輸出、FS幀同步信號、CS片選信號。TLV1570在3V電壓下的采樣頻率為625KSPS，因此對于輸入信號來說最高頻率不能超過300K。②轉(zhuǎn)換誤差:表示A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。①分辨率:它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)表示。顯然，數(shù)字信號最低有效位中的1表示的數(shù)量大小，就等于△。②量化和編碼:我們知道，數(shù)字信號不僅在時間上是離散的，而且在數(shù)值上的變化也不是連續(xù)的。的范圍內(nèi)應(yīng)保持不變，而在以前應(yīng)迅速下降為零。下表是Flash中數(shù)據(jù)組織表，括號中H表示高8位，L表示低8位。因此，要使用特定的BOOT方式，必須了解BOOT程序的工作流程。用戶使用BOOT，需要將DSP設(shè)置為微計算機(jī)方式(MP/MC置低)，這樣DSP復(fù)位后，程序就從內(nèi)部ROM的FF80H地址開始運(yùn)行。CPU尋址片內(nèi)存儲器時，外部數(shù)據(jù)總線置高阻狀態(tài)，而地址總線以及存儲器選擇信號均保持先前的狀態(tài)，此外，MSTRB、IOSTRB、R/W、IAQ和MSC信號均保持在無效狀態(tài)。讀/寫信號側(cè)W則控制數(shù)據(jù)傳送方向。主要外部接口信號見下表。FLASH存儲器與EPROM相比，具有更高的性能價格比，而且體積小、功耗低、可電擦寫，使用比較方便。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲器地址產(chǎn)生器發(fā)出地址不在片內(nèi)存儲器的范圍內(nèi)，處理器就會自動對外部數(shù)據(jù)存儲器尋址。JTAG仿真接口定義 內(nèi)部存儲單元及外部存儲擴(kuò)展 內(nèi)部存器TMS320C54X內(nèi)一般包括192K字的可尋址存儲器空間:64K字程序空間，64K字?jǐn)?shù)據(jù)空間和64K字的I/O空間。設(shè)計一個DSP系統(tǒng)，一般必須考慮系統(tǒng)的軟件硬件調(diào)試，調(diào)試DSP系統(tǒng)一般離不開DSP仿真器。TDI為測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI引腳輸入JTAG接口。DVdd應(yīng)不超過CVdd電壓2V。系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，邏輯電平在不停的快速發(fā)生變化，因此系統(tǒng)的電源也會出現(xiàn)不同程度的波動，為保證系統(tǒng)的電源完整性，在輸入5V電源、在所有芯片的各個電源管腳處都增加了去禍電容。60mA，3QmA，因此可以得出該系統(tǒng)在全速工作的狀態(tài)下，最大功耗為25OmA。一般的，與CPU相比，外設(shè)消耗的電流比較小。采用封裝好的晶體震蕩器，這種方法使用方便，因此得到了廣泛的應(yīng)用，只要在引腳4上加電壓，引腳2接地，就可以在引腳3上得到所需的時鐘。該芯片具有上電復(fù)位功能，電壓監(jiān)測功能和看門狗功能。硬件上最有效的保護(hù)措施就是采用具有監(jiān)視(Wathcdog)功能的自動復(fù)位電路。但是，在上電后，系統(tǒng)的晶體振蕩器一般需要幾百毫秒的穩(wěn)定期，一般為100200ms。具有高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，包括單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作，塊存儲器傳輸指令，32位長操作數(shù)指令，同時讀入2或3個操作數(shù)的指令，能并行存儲和并行加載的算術(shù)指令，條件存儲指令和從中斷快速返回。根據(jù)需要，通過改變處理器狀態(tài)寄存器的三個位MP/MC、OVYL和DROM來靈活地改變存儲器的配置。DSP5402的片上外圍電路包括:通用I/O引腳(XF和BIO)，定時器，時鐘發(fā)生器，一個與外部處理器通信的8位的HPI(Host Port Ineterface)接口，兩個多通道緩沖串行口McBSP(Multichannel BSP)。CPU的基本組成如下:①40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)，包括一個40位桶形移位寄存器和2個獨立的40位累加器。在下面的章節(jié)中將分別論述各個模塊電路設(shè)計技巧。數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖通常的設(shè)計中會采用5V供電并行的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)和DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)芯片與DSP連接，傳輸數(shù)據(jù)過程中會占用總線的時間。)FIR數(shù)字濾波器仿真結(jié)果5 數(shù)字濾波器硬件電路設(shè)計 基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設(shè)計方案TI公司的2000系列和5000系列的DSP都是通用型的芯片，考慮到2000系列的DSP多用于控制方面，而5000系列較2000系列具有更高的時鐘頻率、更低的價格和更加強(qiáng)大的運(yùn)算功能，在數(shù)字濾波器系統(tǒng)的設(shè)計中采用了TI公司的一款高性能、低功耗的定點DSP:TMS320VC5402。幅度/Hz39。b=remez(n,of,mo,w)。 MATLAB軟件數(shù)字濾波器仿真結(jié)果利用MATLAB軟件提供的相關(guān)函數(shù)可以設(shè)計8種數(shù)字濾波器:IIR低通濾波器、IIR高通濾波器、IIR帶通濾波器、IIR帶阻濾波器、FIR低通濾波器、FIR高通濾波器、FIR帶通濾波器、FIR帶阻濾波器。三角窗函數(shù)triang()，語法格式為triang(N)返回一N點三角窗，結(jié)果為列向量。Blackman窗函數(shù)blackman()，語法格式為blackman(N)返回一N點Blackman窗，結(jié)果為列向量。ParksMcClellan優(yōu)化等紋波FIR濾波器的設(shè)計remez()，語法格式為B=remez(N，F(xiàn)，A)返回一個長度為N+1的線性相位FIR濾波器，濾波器的理想頻率響應(yīng)由F和A描述，這種濾波器是按最大絕對誤差最小化的逼近準(zhǔn)則設(shè)計的。用最小二乘逼近法設(shè)計的線性相位FRI數(shù)字濾波器firls()，語法格式為B=firls(N，F(xiàn)，A)返回一個長度為N+l的線性相位FIR數(shù)字濾波器，期望的頻率響應(yīng)由向量F和A確定，用這種方法設(shè)計的濾波器是最佳的最小二乘逼近?；诖昂瘮?shù)的任意響應(yīng)的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計fir2()，語法格式為B=fir2(N，F(xiàn), M)設(shè)計一個N階的FIR數(shù)字濾波器，其頻率響應(yīng)由向量F和M指定，濾波器的系數(shù)返回在向量中。工程中常用的窗函數(shù)有:矩形窗，巴特利特窗，漢寧窗、海明窗、布來克曼窗和凱色窗。(2) 窗函數(shù)法窗函數(shù)法設(shè)計的出發(fā)點是從時域開始，用窗函數(shù)截取理想的對于所期望的的h(n)，以有限長h(n)近似理想的，這樣得到的頻率響應(yīng)逼近于理想的頻率響應(yīng)。當(dāng)不全為零時，即輸出不僅與輸入有關(guān)，而且與過去的輸出有關(guān)，則稱這種濾波器為遞歸型濾波器。這些數(shù)學(xué)模型之間有著內(nèi)在的等效關(guān)系，使用在不同場合有其各自的優(yōu)勢。FIR濾波器可以對給定的頻率特性直接設(shè)計，而IRI濾波器目前最通用的方法是利用已成熟的模擬濾波器的設(shè)計方法來進(jìn)行設(shè)計。濾波器軟件的設(shè)計和實現(xiàn)在信號處理軟件設(shè)計和使用當(dāng)中占有十分重要的地位和作用。（a）級聯(lián)型結(jié)構(gòu)框圖（b）級聯(lián)型結(jié)構(gòu)框圖FIR級聯(lián)型結(jié)構(gòu)構(gòu)成4 數(shù)字濾波器的計算機(jī)輔助設(shè)計數(shù)字濾波器用硬件實現(xiàn)的基本部件包括延遲器、乘法器和加法器。每個一階節(jié)、二階節(jié)可用上圖所示的直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。 FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)5有限長單位脈沖響應(yīng)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為: (1)其差分方程為: (2)其基本結(jié)構(gòu)型式有以下幾種:由上式可以得到如下圖所示的直接型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)又可以稱為卷積型結(jié)構(gòu)。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等突出的優(yōu)點。編寫一套可行的高效的數(shù)字濾波器程序。②研究MATLAB軟件在數(shù)字信號處理，尤其是數(shù)字濾波器處理中的應(yīng)用，仿真出帶阻數(shù)字濾波器的基本模型。通過比較這些方法可見:可以采用MATLAB等軟件來學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器的基本知識，計算數(shù)字濾波器的系數(shù)，研究算法的可行性，對數(shù)字濾波器進(jìn)行前期的仿真。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，而通用DSP芯片很難實現(xiàn)，這種芯片將相應(yīng)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無須進(jìn)行編程。(4)用通用的可編程DSP芯片實現(xiàn)。這種方法不便于系統(tǒng)的獨立運(yùn)行。 濾波器的實現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法一般有以下幾種:(1)在通用的計算機(jī)(如PC)上用軟件(如C語言)實現(xiàn)。中值濾波是20世紀(jì)70年代提出的一種非線性濾波方法，它可以在最小絕對誤差條件下，給出信號的最佳估計。小波濾波就是利用信號和噪聲的目的。所不同的是，這種濾波技術(shù)在時域中采用遞推方式進(jìn)行，因