【正文】 目前 DSP 正處于高速發(fā)展時期，它的技術可以說是日新月異，它的應用領域也隨之擴展。在理解FIR 濾波器的工作原理及其設計方法的基礎上，在 MATLAB 環(huán)境下利用矩形窗設計實現(xiàn)FIR 濾波器。具體過程為 :先在 MATLAB 中設計 FIR 濾波器，編寫模擬信號，通過濾波器濾波，得到相應的濾波信號，以數(shù)據(jù)文件的形式保存模擬信號與濾波后的信號。在 C 程序中，參數(shù)是以指針形式建立的 。 （ 3） firinterp(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用插入法。通過 TI 相關英文文檔，知道在 C55X 自帶的 dsplib 庫中有相應的用匯編語言編寫并已優(yōu)化的 FIR 濾波器源程序，這些程序都符合 TI的軟件編程規(guī)范，在 CCS 中的對選項 buildoptions 進行設置就可直接調用，另外還要把 C55X 的 dsplib 加到工程中，在程序中包含 頭文件。在 DSP 程序中包含該頭文件，便于采用 C 語言來實現(xiàn)程序。 圖 加大濾波的濾波情況 圖 階濾波效果 圖 階濾波效果 小結 一般用 DSP 芯片實現(xiàn) FIR 濾波器，都是先在 MATLAB 里設計相應的濾波器，得到濾波器系數(shù)，然后在 DSP 匯編程序中，對相應的系數(shù)進行 Q15 格式轉換處理 ，如系數(shù) ，轉換成 Q15 格式，采用偽指令寫成 .*32768 形式，再采用相關的匯編指令來實現(xiàn) FIR 濾波器算法。 在實驗中，還可通過改變混頻信號的混疊情況，來觀察濾波器的濾波情況， 如加大或減小高頻率的幅度 (頻率 )或者改變?yōu)V波器的長度及采樣頻率來觀察 DSP 芯片的濾波效果。編譯并將整個 FIR 項目成功地下載到目標系統(tǒng)板后 ,FIR 程序就可以在 EVM 板上運行 進行調試（程序見附錄 A）。 } if(t==((FLen1)12)) h[t]=hpasslpass。tFLen。 傅氏級數(shù)法的 DSP 程序實現(xiàn) 在第三章最后算出了濾波器四種類型的系數(shù)表達式。利用 MATLAB 輔助 DSP 程序開發(fā)，提高了程序開發(fā)效率，縮短了軟件開發(fā)周期。與 C55X 連接圖如圖 。接口電路如下圖所示。 接口設計 FLASH 芯片采用使用 SST39VF040，該芯片是 SST 公司的 39 系列多用途閃存，它是單電壓讀寫操作，有極高的可靠性，功耗較低，具有塊區(qū)域擦除能力。連接圖如下 : 圖 和 ADSOC 的硬件連接 C55X 工作于 SPI 方式的從機模式，它的 BFSX,BCLKR,BCLKX 通過寄存器配置為外部輸入 。該芯片電源輸入為 5V，可提供兩路輸出電壓，一路為 ，一路為 ，每路最大輸出電流為 750mA，還提供兩個寬度為 200ms 的低電平復位信號，可直接與 C55X 的復位引腳連接。I/O 電源為 ，為外部接口引腳提供電壓。電路連接如下。電源芯片 TPS73HD318提供給 C55X 所需的 和 電壓，并用引腳 RESET2 對 C55X 進行復位 。 第四章 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)硬件設計 硬件系統(tǒng)設 計 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)功能電路圖如下 ： 圖 濾波器系統(tǒng)功能框圖 其中， DSP 芯片 C55X 主要負責數(shù)據(jù)處理 (濾波算法 ):A/D,D/A 轉換任務由芯片TLC320AD50C 來完成，經轉換后的數(shù)據(jù)由 DSP 芯片進行算法處理，然后再經 D/A 轉換輸出 。所設計的濾波器技術指標為：濾波器階數(shù)為 51，采樣頻率 fs 為 181KHz，濾波器截止頻率 fc 為 10Kz的濾波器。它提供了強大的科學運算、靈活的程序設計流程、高質量的圖形可視化與界面設計、便捷與其他程序接口功能；它提供了數(shù)字處理工具箱，使數(shù)字處理比以前更為簡潔方便且效果更好[6][7]。 由此可求出單位脈沖響應 ()dhn為 si n[ ( ) ]() ()cd w n ahn na? ?? ?（ 12） 為保證線性相位特性， a =(N1/2)。 （ 2）構造希望逼近的頻率響應函數(shù) ()jwdHe ，即 ( 1 ) / 2( ) ( )jw jw Nd d gH e H w e ??? (8) 所謂的“標準窗函數(shù)法”，就是選擇 ()jwdHe 為線性相位理想濾波器（理想低通、理想高通、理想帶通、理想帶阻）。 用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器的步驟 窗函數(shù)設計濾波器的步驟如下： （ 1）根據(jù)對阻帶衰減及過渡帶的 指標要求，選擇窗函數(shù)的類型，并估計窗口長度N。 第三：主瓣的寬度要盡可能窄，以獲得較陡的過渡帶。這六種窗函數(shù)的基本參數(shù)如表 1。這種吉布斯效應是由于將 ()dhn直接截斷引起的，因此，也稱為截斷效應。 首先設希望逼近的濾波器頻率響應函數(shù)為 ()jwdHe ，其單位脈沖響應是 ()dhn。 窗函數(shù)法設計的基本思想 窗函數(shù)的設計思想是選擇一種合適的理想頻率特性的濾波器，然后截斷它的脈沖得到一個線性相位和因果的濾波器。 對式（ 3）進行 Z 變換，經整理后可得 FIR 濾波器的傳遞函數(shù) H(z)為 10( ) ( )N nnH z h n z? ??? ?（ 4） 由式（ 4）可以看出， FIR 數(shù)字濾波器一般網絡結構，如下圖 31所示。 RAM 又分為單尋址 RAM(SARAM)和雙尋址 RAM(DARAM)，在同一個周期內， CPU 可以對 DARAM 進行讀和寫操作，但對 SARAM 只能進行一次讀或寫操作。 內部存貯器 C55X 共有 192K 字的尋址空間，分為大小都是 64K 字 3 個獨立的可選擇空間 :程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間和 vo 空間，分別用來存放要執(zhí)行的指令和系數(shù)表、指令所用數(shù)據(jù)、連接存貯器映像外圍設備。 總線結構 C55X 有 8條 16bit 的總線，即 : 4 條地址總線 (PAB,CAB,DAB,EAB):傳送執(zhí)行指令所需地址。還可利用優(yōu)化的片內硬件促進 Viterbi 型蝶形運算。 (3)桶形移位寄存器 :它在 ALU 運算以前，對來自數(shù)據(jù)存貯器的操作數(shù)或者累加器進行定標，或對累加器的值進行算術邏輯移位和歸一化處理，或對在累加器的值將要存貯到存貯器之前進行定標。主要由以下幾部分構成 : (1)40bit 算術邏輯運算單元 ALU:它是 C55X 的大腦，對各種數(shù)據(jù)進行運算，實現(xiàn)各種功能。 概述 TMS320C55x 是 TI 公司在 TMS320VC54x 的基礎上發(fā)展起來的并能與 TMS320VC54x 兼容的一個 系列。 然后根據(jù)系統(tǒng)運算量大小、對精度要求、系統(tǒng)成本及體積、功耗 等要求選擇合適的DSP 芯片及其他組件 。另外，有些輸入信號本身就是數(shù)字信號，如 CD(CompactDisk)，就可以沒有模數(shù)變換這個過程。最后，經過處理后的數(shù)字樣值再經D/A 變換轉換為模擬信號樣值，之后再進行內插和平滑濾波處理就可得到連續(xù)的模擬信號。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，為保證信息的不丟失，抽樣頻率應該不小于輸入信號最高頻率的 2倍，一般取 4 到 6 倍。 TMS320C55X 的運算速度可達 1OOMIPS，即 100 百萬條 /秒。 （ 5）特殊的 DSP 指令 為滿足數(shù)字信號處理的需要，在 DSP 的指令系統(tǒng)中，設計了一些完成特殊功能的指令用來完成專門的數(shù)字信號處理操作。 TMS320C55X 系列內部有 P,C,D,E 等 4 組總線，每組總線中有地址總線和數(shù)據(jù)總線，這樣在一個機器周期內可以完成如下操作 : 1)從程序存儲器中取一條指令 2)從數(shù)據(jù)存儲器讀兩個操作數(shù) 3)向數(shù)據(jù)存儲器寫一個操作數(shù) （ 3）流水線操作 (Pipeline) 流水線操作原理 :將指令分成幾個子操作，每個子操作由不同的操作階段完成。 （ 1）哈佛結構 哈佛結構主要 特點是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器相互獨立，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，取指令和取操作數(shù)可同時進行，程序空間和數(shù)據(jù)空間之間可相互傳送數(shù)據(jù) 。最初僅在信號處理領域內應用，近年來隨著半導體技術的發(fā)展，其高速運算能力使很多復雜的控制算法和功能得以實現(xiàn)，同時將實時處理能力和控制器的外設功能集于一身，在控制領域內 也得到很好的應用。 第二章 DSP 技術 DSP 芯片發(fā)展 數(shù)字信號處理 (DigitalSignalProcessing)是利用專用處理器或計算機，以數(shù)字的形式對信號進行采樣、變換、濾波、增強、壓縮、識別、分析、合成、變換處理，提取有用的信息，得到符合人們要求的信號形式，進行有效的傳輸與應 用。這一方法由于具有通用性的特點并可以實現(xiàn)算法的并行運算，無論是作為獨立的數(shù)字信號處理，還是作為 DSP 芯片的協(xié)作處理器都是比較活躍的一個研究領域[4]。這些特點都非常適合數(shù)字信號處理中的濾波器設計的有效實現(xiàn)，并且它速度快，成本低，在過去的 20 多年的時間 里，軟件可編程的 DSP 器件幾乎統(tǒng)治了商用數(shù)字信號處理硬件的市場。國內外的研究機構、公司已經推出了不同語言的信號濾波器處理軟件包。 DA 算法設計的 FIR 濾波器的速度可以顯著的超過基于 MAC 的設計。 位串行乘法器的實現(xiàn)方法主要是通過對乘法運算進行分解，用加法器來完成乘法的功能，也即無乘法操作的乘法器。經過 20 年的發(fā)展， DSP 器件在高速度，可編程，小型化，低功耗等方面都有了長足的發(fā)展，單片 DSP 芯片最快每秒可完成 16億次 (1600MIPS)的運算，生產 DSP 器件的公司也不斷壯大。 1979年美國 Intel 公司發(fā)布的商用可編程器 2920 是 DSP 芯片 的一個重要里程碑。這些過程都可能包含衰減一個頻率范圍，阻止或隔離一些頻率成分，用數(shù)字濾波器