【正文】 感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本文的各位評(píng)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(guó)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(wàn)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(shí)現(xiàn). 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005.[14]周金治. 基于Matlab與DSP的語(yǔ)音信號(hào)FIR濾波. 兵工自動(dòng)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(huì)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(hào)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(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。通過(guò)實(shí)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，如果不能正常連接則需要檢查JTAG電路的連接、整個(gè)硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)、軟件平臺(tái)的配置。是本設(shè)計(jì)中的主要文件，包含了各個(gè)初始化程序的具體操作和實(shí)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(shí)說(shuō)明write ready，將Y值附給DXR10，該值為濾波器輸出值。對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)中的信號(hào)繪圖顯示。在斷點(diǎn)處自動(dòng)更新。CCS集成開(kāi)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(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。CCS代碼調(diào)試器是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TMS320調(diào)試接口的集成開(kāi)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(chǔ)區(qū)。TMS32OVC5402實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的存儲(chǔ)器組織利用TMS320VC5402實(shí)現(xiàn)FIR的程序中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):。采用RTPZ和MAC指令結(jié)合循環(huán)尋址方式可以方便地實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)算:RPTZ累加器，N一1MAC(雙訪問(wèn)數(shù)據(jù))，(雙訪問(wèn)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(jì)數(shù)器，使下一條指令重復(fù)執(zhí)行N次。McBSP通過(guò)一系列存儲(chǔ)器映射控制寄存器來(lái)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(wú)論是狀態(tài)寄存器還是控制寄存器都有一個(gè)確定的數(shù)值。由于這些寄存器是存儲(chǔ)器映像，所以可以像對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作那樣對(duì)它們進(jìn)行讀出和寫(xiě)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(gè)串行端口的初始化。因此，對(duì)定點(diǎn)數(shù)而言，數(shù)值范圍與精度是一對(duì)矛盾，一個(gè)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(jià)。但對(duì)于DSP芯片來(lái)說(shuō)，處理的方法是相同的。通過(guò)設(shè)定小數(shù)點(diǎn)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(guò)程中的數(shù)不一定都是整數(shù)。如無(wú)特別的說(shuō)明，下面均以16位字長(zhǎng)為例。經(jīng)過(guò)實(shí)際的檢測(cè)與調(diào)試得到一個(gè)穩(wěn)定的硬件平臺(tái)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(shí)鐘信號(hào)的波形，包括DSP輸入時(shí)鐘信號(hào)、DSP輸出時(shí)鐘信號(hào)、ADC和DAC的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)及幀同步時(shí)鐘信號(hào)(需要結(jié)合DSP的開(kāi)發(fā)環(huán)境和仿真器進(jìn)行測(cè)試)。②系統(tǒng)上電檢測(cè)，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(tái)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(jì)中對(duì)所有的模擬信號(hào)的走線都進(jìn)行了加寬處理。另外，必須給高速的信號(hào)線提供一個(gè)盡可能小的信號(hào)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(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)完整性(SI)的問(wèn)題，SI是指信號(hào)在電路中以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。在這種方式下對(duì)接收時(shí)鐘信號(hào)BCLKR和接收幀同步信號(hào)BFSR將不進(jìn)行連接，因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)部與BCLKX和BFSX相連接。④擁有相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受幀同步脈沖和時(shí)鐘信號(hào):⑤多通道發(fā)送和接收，最多可達(dá)128個(gè)通道，速度可為100Mbit/s。 McBSP接口設(shè)計(jì)DSP5402具有兩個(gè)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(shí)序圖上圖為TLV56O8的功能時(shí)序圖。②轉(zhuǎn)換誤差，轉(zhuǎn)換誤差的來(lái)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(shí)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(shí)序圖TLV1570的高速串行接口包含五根信號(hào)線:SCLK串行時(shí)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(hào)、CS片選信號(hào)。TLV1570在3V電壓下的采樣頻率為625KSPS，因此對(duì)于輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)最高頻率不能超過(guò)300K。②轉(zhuǎn)換誤差:表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)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(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)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(hào)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(hào)不僅在時(shí)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(hào)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(jì)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(kāi)始運(yùn)行。CPU尋址片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，外部數(shù)據(jù)總線置高阻狀態(tài)，而地址總線以及存儲(chǔ)器選擇信號(hào)均保持先前的狀態(tài)，此外，MSTRB、IOSTRB、R/W、IAQ和MSC信號(hào)均保持在無(wú)效狀態(tài)。讀/寫(xiě)信號(hào)側(cè)W則控制數(shù)據(jù)傳送方向。主要外部接口信號(hào)見(jiàn)下表。FLASH存儲(chǔ)器與EPROM相比，具有更高的性能價(jià)格比，而且體積小、功耗低、可電擦寫(xiě)，使用比較方便。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址產(chǎn)生器發(fā)出地址不在片內(nèi)存儲(chǔ)器的范圍內(nèi)，處理器就會(huì)自動(dòng)對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址。JTAG仿真接口定義 內(nèi)部存儲(chǔ)單元及外部存儲(chǔ)擴(kuò)展 內(nèi)部存器TMS320C54X內(nèi)一般包括192K字的可尋址存儲(chǔ)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(jì)一個(gè)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(kāi)DSP仿真器。TDI為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過(guò)TDI引腳輸入JTAG接口。DVdd應(yīng)不超過(guò)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(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，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(gè)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(shí)鐘。該芯片具有上電復(fù)位功能，電壓監(jiān)測(cè)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(dòng)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(chǔ)器傳輸指令，32位長(zhǎng)操作數(shù)指令，同時(shí)讀入2或3個(gè)操作數(shù)的指令，能并行存儲(chǔ)和并行加載的算術(shù)指令，條件存儲(chǔ)指令和從中斷快速返回。根據(jù)需要，通過(guò)改變處理器狀態(tài)寄存器的三個(gè)位MP/MC、OVYL和DROM來(lái)靈活地改變存儲(chǔ)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(shí)器，時(shí)鐘發(fā)生器，一個(gè)與外部處理器通信的8位的HPI(Host Port Ineterface)接口，兩個(gè)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(gè)40位桶形移位寄存器和2個(gè)獨(dú)立的40位累加器。在下面的章節(jié)中將分別論述各個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)技巧。數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖通常的設(shè)計(jì)中會(huì)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(guò)程中會(huì)占用總線的時(shí)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(jì) 基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設(shè)計(jì)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(shí)鐘頻率、更低的價(jià)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(jì)中采用了TI公司的一款高性能、低功耗的定點(diǎn)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(jì)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(yǔ)法格式為triang(N)返回一N點(diǎn)三角窗，結(jié)果為列向量。Blackman窗函數(shù)blackman()，語(yǔ)法格式為blackman(N)返回一N點(diǎn)Blackman窗，結(jié)果為列向量。ParksMcClellan優(yōu)化等紋波FIR濾波器的設(shè)計(jì)remez()，語(yǔ)法格式為B=remez(N，F(xiàn)，A)返回一個(gè)長(zhǎng)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(duì)誤差最小化的逼近準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的。用最小二乘逼近法設(shè)計(jì)的線性相位FRI數(shù)字濾波器firls()，語(yǔ)法格式為B=firls(N，F(xiàn)，A)返回一個(gè)長(zhǎng)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(jì)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(jì)fir2()，語(yǔ)法格式為B=fir2(N，F(xiàn), M)設(shè)計(jì)一個(gè)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(lái)克曼窗和凱色窗。(2) 窗函數(shù)法窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是從時(shí)域開(kāi)始，用窗函數(shù)截取理想的對(duì)于所期望的的h(n)，以有限長(zhǎng)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(shí)，即輸出不僅與輸入有關(guān)，而且與過(guò)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(chǎng)合有其各自的優(yōu)勢(shì)。FIR濾波器可以對(duì)給定的頻率特性直接設(shè)計(jì)，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(jì)方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。濾波器軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在信號(hào)處理軟件設(shè)計(jì)和使用當(dāng)中占有十分重要的地位和作用。（a）級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)框圖（b）級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)框圖FIR級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)構(gòu)成4 數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器用硬件實(shí)現(xiàn)的基本部件包括延遲器、乘法器和加法器。每個(gè)一階節(jié)、二階節(jié)可用上圖所示的直接型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)5有限長(zhǎng)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(diǎn)。編寫(xiě)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(hào)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(guò)比較這些方法可見(jiàn):可以采用MATLAB等軟件來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器的基本知識(shí)，計(jì)算數(shù)字濾波器的系數(shù)，研究算法的可行性，對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行前期的仿真。在一些特殊的場(chǎng)合，要求的信號(hào)處理速度極高，而通用DSP芯片很難實(shí)現(xiàn)，這種芯片將相應(yīng)的信號(hào)處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無(wú)須進(jìn)行編程。(4)用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)。這種方法不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行。 濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種:(1)在通用的計(jì)算機(jī)(如PC)上用軟件(如C語(yǔ)言)實(shí)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(duì)誤差條件下，給出信號(hào)的最佳估計(jì)。小波濾波就是利用信號(hào)和噪聲的目的。所不同的是，這種濾波技術(shù)在時(shí)域中采用遞推方式進(jìn)行，因