【正文】 相信 DSP 技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)對(duì)社會(huì)的發(fā)展以及我們的工作生活產(chǎn)生更大的影響，前景十分可觀。經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，DSP 產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個(gè)方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。然后通過(guò) DSP 結(jié)合 軟件進(jìn)行編程，最終實(shí)現(xiàn)了基于 DSP 的 FIR 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)。結(jié)論與展望本文首先介紹了數(shù)字濾波器的概念及分類，以及數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。然后在 CCS 中編寫(xiě) DSP 程序，編譯并修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤，然后 MATLAB 把模擬信號(hào)寫(xiě)給 DSP 程序，經(jīng) DSP 芯片濾波后，MATLAB 把濾波信號(hào)讀回，跟 MATLAB 中的濾波信號(hào)進(jìn)行比較，即 MATLAB 直接控制運(yùn)行 CCS 中的 DSP 程序。 版本以上的 MATLAB 中都集成了 MATLABLinktoCodeComposerStudio(tm)功能，可以通過(guò)特殊函數(shù) run，reset，write，read,create 等在 MATLAB 中直接調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)，并能將目標(biāo)系統(tǒng)的輸出結(jié)果返送給 MATLAB。在匯編程序中，通過(guò)建立局部幀的形式來(lái)從右到左接受參數(shù)的地址，即建立了匯編與 C 的調(diào)用關(guān)系。也可以把庫(kù)的函數(shù)復(fù)制到自己的工程名下，再進(jìn)行編譯，這跟函數(shù)調(diào)用一樣，直接使用。（4）intfirs(data*x,data*r,data*dbuffer,ushortnh2,ushortnx)對(duì)稱、均衡型。（2）firdec(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用抽取法。下面是庫(kù)的幾種 FIR 函數(shù)。這樣就需要了解 DSP 匯編程序與 C 語(yǔ)言之間的參數(shù)傳遞及有關(guān)的調(diào)用關(guān)系。頭文件名不變，每當(dāng)MATLAB 中的系數(shù)改變時(shí)，相應(yīng)的頭文件中系數(shù)也改變，方便了調(diào)試仿真。在解決的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)可通過(guò) FDATooI 中的 Exporttocodeposerstudio(IDE)，把濾波器的系數(shù)以頭文件形式傳到 CCS 中，頭文件中包含濾波器的階數(shù)和系數(shù)數(shù)組。得到濾波器系數(shù)的方法很多，但在調(diào)試仿真階段，每改變一次濾波器參數(shù)，相關(guān)的系數(shù)就會(huì)改變，在 DSP 程序中也要做相應(yīng)修改，這給調(diào)試仿真帶來(lái)很大麻煩，濾波器設(shè)計(jì)效率低，這樣就想尋求更快更便捷的設(shè)計(jì)方法。圖 為減小濾波器階數(shù)到 30 階的濾波效果，可看出濾波器的階數(shù)越高，濾波效果相對(duì)越好。圖為 加大高頻率信號(hào)的幅度時(shí)濾波效果。圖 圖形參數(shù)設(shè)置窗口設(shè)置觀察圖形窗口變量及參數(shù)為：采用雙蹤觀察啟始地址分別為 x 和 y，長(zhǎng)度為256 的單元中數(shù)值的變化，數(shù)值類型為 32 位浮點(diǎn)型變量，這兩個(gè)數(shù)組中分別存放的是經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的輸入混疊信號(hào)（輸入信號(hào)）和對(duì)該信號(hào)進(jìn)行 FIR 濾波的結(jié)果；單擊“Animate”運(yùn)行程序，調(diào)整觀察窗口并觀察濾波結(jié)果如下圖 圖 輸入混頻與濾波后信號(hào)比較濾波前與濾波后的信號(hào)，可以看到，通過(guò)測(cè)試波形可以看到，濾波后的信號(hào)比濾波前的信號(hào)要平滑很多，確實(shí)達(dá)到了濾波效果。下圖為程序流程圖。編譯通過(guò)后，生成可執(zhí)行文件(*.out 文件)，下載到 DSP 程序存儲(chǔ)器中，這時(shí)打開(kāi) Momery 窗口,可以看到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器已經(jīng)被劃分 coff_fir,d_data_buffer,in_buffer,out_buffer 等區(qū)。}相應(yīng)的其它三種類型 FIR 濾波器算法程序都可以由對(duì)應(yīng)的系數(shù)表達(dá)式編寫(xiě)出來(lái)。h(t)=msin((t(FLen1)/)*lpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。t++){doublem。for（t=O?？梢愿鶕?jù)系數(shù)表達(dá)式采用 C語(yǔ)言來(lái)編程實(shí)現(xiàn)濾波算法。在硬件上有間接尋址時(shí)的循環(huán)尋址功能，即將濾波器系數(shù)保存在一個(gè)可循環(huán)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，尋址指針由低地址自動(dòng)增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到緩沖區(qū)頂部時(shí)，自動(dòng)返回低地址重新尋址，這樣，配合單指令重復(fù)指令 RPT，就可以快速實(shí)現(xiàn)卷積操作。TMS320C55x 對(duì)數(shù)字濾波器算法的實(shí)現(xiàn)在指令集和硬件結(jié)構(gòu)上都有考慮。如今，高效的信號(hào)處理工具M(jìn)ATLAB 逐漸滲透到 DSP 設(shè)計(jì)中。這是一種優(yōu)化的混和程序和數(shù)據(jù)區(qū)外接 RAM 的方法，省去了 C55X 的地址線 A15，這種方法可充分利用外部擴(kuò)展 RAM，不會(huì)因內(nèi)部 RAM 和外部 RAM 的地址重疊而造成外部 RAM 的浪費(fèi)。其工作電壓為 ，與C55X 工作電壓一致，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。在編寫(xiě)引導(dǎo)程序之前，要編制一個(gè)引導(dǎo)表，內(nèi)容包括:引導(dǎo)方式標(biāo)識(shí)、預(yù)置 SWWSR和 BSCR 寄存器的值、程序入口(XPC)、程序入口地址(PC)、用戶程序長(zhǎng)度、首塊存放目標(biāo)(XPC)、首塊存放目標(biāo)地址(PC)等。這樣設(shè)置以后，將 DSP 上使用的外部數(shù)據(jù)空間映射到了 SST39VF040 的數(shù)據(jù)空間。DSP 的 I/O 端口8000H 映射為 SST39VF040 的 A15~A8 地址的控制信號(hào)使能，即當(dāng)對(duì) I/O 端口 8000H 寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候，A15~A18 分別等于數(shù)據(jù)的低 4 位，當(dāng)對(duì)外部存儲(chǔ)空間操作時(shí)，首先向 Il0 端口 8000H 寫(xiě)入數(shù)據(jù)。該種連接方式不占并行總線，避免了總線沖突。AD50 工作在主機(jī)模式(M/S=1)，它的 SCLK 配置為內(nèi)部產(chǎn)生，這樣數(shù)據(jù)接收/發(fā)送幀同步信號(hào)(FS)、移位時(shí)鐘信號(hào)(SCLK)均由 AD50C 產(chǎn)生。TLC320AD50C 與 C55X 的 McBSP 串行口直接相連，不需要外圍電路不，占用并行總線，避免了總線沖突。與 C55X 連接圖如下:圖 電源連接電路 模 數(shù) /數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 電 路 設(shè) 計(jì)模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換采用芯片 TLC320AD50C(下面簡(jiǎn)稱 AD50C)，該芯片最高采樣速率可達(dá)，通過(guò) DSP 編程設(shè)置，可進(jìn)行 16 位 A/D 和 D/A 的高分辨率、低速信號(hào)轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)中采用 TI 公司的芯片 TPS73HD318 來(lái)提供電源。C55X 的電流消耗主要取決于器件的激活度，內(nèi)核電源消耗的電流主要取決于 CPU 的激活度，外設(shè)消耗的電流決定于正在工作的外設(shè)及其速度，一般與 CPU 相比，外設(shè)消耗的電流是比較小的。三個(gè)管腳與倍頻關(guān)系如下表:表 ~CLKMD3 與倍頻關(guān)系CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 復(fù)位值 時(shí)鐘模 式0 0 0 E007H PLL*150 0 1 9007H PLL*100 1 0 4007H PLL*51 0 0 1007H PLL*21 1 0 F007H PLL*11 1 1 0000H PLL*1/21 0 1 F000H PLL*1/40 1 1 　 保留 電 源 電 路 設(shè) 計(jì)C55X 電源分為內(nèi)核電源 CVdd 和 I/O 電源 DvDD，內(nèi)核電源為 ，為包括 CPU、時(shí)鐘電路和所有外設(shè)的器件的所有內(nèi)部邏輯提供電流。這種接法中，片內(nèi)振蕩器被激活，X2 腳向 DSP 送入一個(gè)頻率與 2 腳晶體標(biāo)稱值相同的時(shí)鐘，并通過(guò)外部鎖相環(huán)控制電路選擇適當(dāng)倍頻倍數(shù)為 CPU 內(nèi)部提供系統(tǒng)時(shí)鐘。為DSP 提供時(shí)鐘有兩種引腳連接方式，一種是 Xl 懸空，使用外部晶振提供時(shí)鐘，一種是利用 DSP 片內(nèi)為晶振振蕩器提供的放大電路器，外接晶振。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。CPLD 用于時(shí)序控制。RAM 芯片 IS61LV6416 用來(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)區(qū)(數(shù)據(jù)或程序)。由圖可以看出所設(shè)計(jì)的濾波器具有良好的低通濾波特性，在通帶內(nèi)具有嚴(yán)格的線性相位。設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果如圖 2，圖 3 所示。本文以采用矩形窗設(shè)計(jì)低通數(shù)字濾波器為例。MATLAB 集成了一套功能強(qiáng)大的濾波器設(shè)計(jì)工具 FDATool，它涵蓋了信號(hào)處理工具箱中所有濾波器設(shè)計(jì)方法，利用它可以方便地完成多種濾波器的設(shè)計(jì)、分析和性能評(píng)估。MATLAB 語(yǔ)言是當(dāng)今國(guó)際科學(xué)界最具有影響力、最有活力、以及應(yīng)用最廣泛的軟件之一。a（4）加窗即可得到設(shè)計(jì)結(jié)果：h(n)= w(n)。我們可以()jwdHe ()dhn對(duì) 從 w=0 到 w=2 采樣 M 點(diǎn)，采樣值為j ?,進(jìn)行 M 點(diǎn) IDFT 得到：2()),0,12,kjMdMdke?????(10)()[()]d dMhnIDFTHk根據(jù)頻域采樣理論， 與 應(yīng)滿足：M（11）()(ddMrhnhnrR?????） （ n)因此，如果 M 選得夠大，可以保證在窗口內(nèi) 有效地逼近 。（3）計(jì)算 。然后根據(jù)過(guò)渡帶寬度估計(jì)窗口長(zhǎng)度 N。先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。在保證主瓣寬度達(dá)到一定要求的條件下，適當(dāng)?shù)臓奚靼陮挾葋?lái)?yè)Q取旁瓣勻滑幅度響應(yīng)和波動(dòng)減少。通常情況下上述三點(diǎn)很難同時(shí)滿足，當(dāng)選擇主瓣寬度較窄時(shí)，雖然得到了較陡的過(guò)渡帶，但是通帶和阻帶明顯增加；當(dāng)選用最小的旁瓣幅度時(shí)雖然能得到勻滑幅度響應(yīng)和較小的阻帶波動(dòng)，但過(guò)渡帶又加寬了。第二：旁瓣幅度下降要盡可能大，以利于增加阻帶衰減。.表 1 六種窗函數(shù)的基本參數(shù)過(guò)渡帶寬度 tB窗函數(shù)類型 旁瓣峰值/dBna近似值 精確度 阻帶最小衰減 /dBsa矩形窗 13 4 /N? /N?21三角窗 25 8 /N /N 25漢寧窗 31 8 /N /N 44哈明窗 41 8 /N /N 53布萊克曼窗 57 12 /N 11 /N 74凱塞窗 57 10 /N?80表中過(guò)渡帶和阻帶最小衰減是用對(duì)應(yīng)的窗函數(shù)設(shè)計(jì)的 FIR 數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)。常見(jiàn)的窗