【正文】 最后感謝 老師和同學(xué)們的支持與幫助，感謝他們的意見和建議，使這次的設(shè)計(jì)與制作少走了彎路，我感謝他們。 今后我會(huì)積極參與實(shí)踐，做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中捶 打自己的能力，把自己像一個(gè)粗糙的鐵砧，打造成百煉精鋼。 ”“讀萬(wàn)卷書，行萬(wàn)里路。 第 29 頁(yè) 致 謝 通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我獲得了雙豐收，一是加深我和老師同學(xué)的友誼，即是做人方面的；二是使我獲得了更多的知識(shí)，即學(xué)習(xí)方面的。另外，要非常感謝我的指導(dǎo)老師，是她指引我克服一個(gè)由一個(gè)的困難，讓我學(xué)會(huì)對(duì)困難無(wú)所畏懼，以及對(duì)問(wèn)題的一些很重要的 思考方法。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，不能靈活運(yùn)用。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解 決問(wèn)題和實(shí)踐能力的提高都會(huì)受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。另外，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：首先，在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì) DSP、 IIR 數(shù)字濾波器及 MATLAB 有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道它們是什么，有哪些性質(zhì)，哪些功能，工作原理等等，都要做充分的了解。通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了，才能夠?qū)⒄n本知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，理論知識(shí)服務(wù)于實(shí)際設(shè)計(jì)，完成課題的設(shè)計(jì)。撰寫論文的過(guò)程也是學(xué)習(xí)的過(guò)程，使我運(yùn)用自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。 第 28 頁(yè) 5 結(jié)論 在這一次的基于 DSP 實(shí)現(xiàn) IIR 數(shù)字濾波器過(guò)程中，我真是受益匪淺，通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧，充分發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和書面表達(dá)能力，最終完成了此次實(shí)訓(xùn)的課題。 以上就是我編程后的一些心得體會(huì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我總結(jié)了完成實(shí)訓(xùn)的三點(diǎn)必要條件： 第一 是 要細(xì)心 ，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)細(xì)節(jié)，及時(shí)對(duì)每一點(diǎn)不足認(rèn)真改正； 第二就 是 要大膽 ，大膽的作出假設(shè)投入實(shí)踐，能大大提高工作效率。 編程心得 通過(guò)這次試驗(yàn)，我得到了很多真實(shí)體會(huì)和切身經(jīng)驗(yàn)。 圖 CCS 濾波后的圖形 第 27 頁(yè) 圖 CCS 濾波前的波形 在編程時(shí)候，我們要時(shí)刻注意著各個(gè) BUFF 的數(shù)值變化，從 BUFF 的變化的過(guò)程中可以知道我們寫入的數(shù)據(jù)是否存入內(nèi)存中了，通過(guò) CCS 中的MEMORY 可以看見當(dāng)前各個(gè) BUFF 里 面的數(shù)值，從而驗(yàn)證 a， b 的系數(shù)是怎么放置的，在運(yùn)行時(shí)候會(huì)出現(xiàn)波形不好，有時(shí)候甚至失真，這個(gè)時(shí)候我們還要檢查代碼是否出錯(cuò)，這就用到 CCS 中的 DEBUG 功能，調(diào)出來(lái) CPU窗口，一步一步的執(zhí)行，觀察各個(gè)寄存器的數(shù)字變化，找出失真的原因，進(jìn)而去改正。在前面的 MATLAB 仿真中我們知道我們?cè)O(shè)計(jì)的是 15階的橢圓濾波器，并且在執(zhí)行中生成了相應(yīng)的 a,b 的系數(shù)。 通過(guò)程序的運(yùn)行我們可以得到圖 ，在圖中我們可以清楚的看到濾波前后的圖形對(duì)比， 第 25 頁(yè) 圖 經(jīng)過(guò)對(duì)比圖形后，發(fā)現(xiàn)把 7000Hz頻率的波形濾掉，留下來(lái)了 2500Hz的波形，和預(yù)想的情況一樣，證明前面設(shè)計(jì)的濾波器的效果不錯(cuò)。)。 ylabel(39。Frequency(Hz)39。)。,39。 set(gcf,39。濾波后的幅頻圖 39。 plot(w,abs(SF(1:256)39。 grid。 frequency response39。)。 xlabel(39。white39。color39。)。)) title(39。 subplot(2,3,4)。 %畫出信號(hào)濾波前后幅頻圖 SF=fft(sf,512)。 axis([ 2 2])。Time waveform39。)。 xlabel(39。white39。color39。)。plot(t,sf) title(39。 第 24 頁(yè) sf=filter(b,a,s)。)。 ylabel(39。Frequency(Hz)39。)。,39。 set(gcf,39。IIR 帶通濾波器幅頻響應(yīng) 39。 subplot(2,3,2)。 fclose(fid)。%g\n39。)。,39。 fid=fopen(39。,b)。 fprintf(fid,39。wt39。39。 fclose(fid)。%g\n39。)。,39。 fid=fopen(39。,b)。 fprintf(fid,39。wt39。39。 [b,a]=ellip(7,40,[1000,5000]*2/Fs)。Time waveform39。)。 xlabel(39。white39。color39。)。plot(t,s) title(39。 fclose(fid)。%g\n39。)。,39。 s=round(s*2^10) 第 23 頁(yè) fid=fopen(39。s2=sin(2*pi*t*7000)。 t=(1:256)/Fs。)。 ylabel(39。Time(seconds)39。)。,39。 set(gcf,39。含有 2 個(gè)正弦分量的信號(hào) 39。 subplot(2,3,1)。,s)。 fprintf(fid,39。wt39。39。 s=s1+s2。 s1=sin(2*pi*t*2500)。 Fs=16000。 綜合以上 3 個(gè)濾波器的圖行的特點(diǎn)，選擇橢圓濾波器作為設(shè)計(jì)的濾波器。 圖 橢圓濾波器 幅頻，相頻特性曲線 第 21 頁(yè) 圖 橢圓濾波器濾波前后對(duì)比 在圖 中是橢圓濾波器，特點(diǎn)：幅值響應(yīng)在通帶和阻帶內(nèi)都是等波紋的，對(duì)于給定的階數(shù)和給定的波紋要求，橢圓濾波器能獲得較其它濾波器為窄的過(guò)渡帶寬，就這點(diǎn)而言，橢圓濾波器是最優(yōu)的。 第 18 頁(yè) 圖 在輸入疊加信號(hào)到巴特沃斯濾波器中，可以得到疊加信號(hào)經(jīng)過(guò)巴特沃斯濾波器的幅頻特性，如圖 所示，觀察圖形可以發(fā)現(xiàn)濾波器的特性不好，頻率范圍不是合預(yù)想的一樣，有偏差。切比雪夫?yàn)V波器的阻帶衰減特性則有所改善。通過(guò)在 MATLAB 編輯器里面輸入程序，運(yùn)行程序可以得到相應(yīng)的幅頻特性和相頻特性曲線： 圖 幅頻，相頻特性曲線 如圖 所示，從圖中可以看出來(lái) 設(shè)計(jì)的濾波器比較符合特性， 通頻帶在 1K~5K 之間，阻帶衰減很好，具有通帶內(nèi)最大平坦的振幅特性，且隨 f↗ ，幅頻特性單調(diào) ↘ 。 第 17 頁(yè) 4 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn) MATLAB上做算法仿真 MATLAB 信號(hào)工具箱提供了幾個(gè)直接設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的函數(shù)，直接調(diào)用這些函數(shù)就可以很方便地對(duì)濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ③ 數(shù)字信號(hào)處理器對(duì) x(n)進(jìn)行處理，得數(shù)字信號(hào) y(n)。 DSP 系統(tǒng)的工作過(guò)程： ① 將輸入信號(hào) x(t)經(jīng)過(guò)抗混疊濾波，濾掉高于折疊頻率的分量，以防止信號(hào)頻譜的混疊。專用 DSP 芯片是為特定的 DSP 運(yùn)算而設(shè)計(jì)的，更適合特殊的運(yùn)算 ，如數(shù)字濾波、卷積和 FFT，如 Motorola 公司的 DSP56200， Zoran 第 15 頁(yè) 公司的 ZR34881， Inmos 公司的 IMSA100 等就屬于專用型 DSP 芯片。 3．按用途分 按照 DSP 的用途來(lái)分，可分為通用型 DSP 芯片和專用型 DSP 芯片。T公司的 DSP32/32C， Motolora 公司 的 MC96002 等。T 公司的DSP16/16A， Motolora 公司的 MC56000 等。 2．按數(shù)據(jù)格式分 這是根據(jù) DSP 芯片工作的數(shù)據(jù)格式來(lái)分類的。 如果有兩種或兩種以上的 DSP 芯片，它們的指令集和相應(yīng)的機(jī)器代碼機(jī)管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類 DSP 芯片稱為一致性 DSP 芯片。如果在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的任何時(shí)鐘頻率上， DSP 芯片都能正常工作，除計(jì)算速度有變化外，沒有性能的下降，這類 DSP 芯片一般稱為靜態(tài) DSP 芯片。 芯片的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 大規(guī)模集成性 穩(wěn)定性好，精度高 可編程性 高速性能 可嵌入性 接口和集成方便 缺點(diǎn)： 第 14 頁(yè) 成本較高 高頻時(shí)鐘的高頻干擾 功率消耗較大等 DSP 芯片的分類 DSP 芯片可以按照下列三種方式進(jìn)行分類。 （ 8） 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 （ 6） 具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器。 （ 4） 具有低開銷或無(wú)開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。 （ 2） 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)。DSP 芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的 DSP 指令，可以用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。但該函數(shù)只能用于數(shù)字濾波器， FIR 濾波器或 IIR 濾波器均能使用。該函數(shù)對(duì)序列 x進(jìn)行正常的正向?yàn)V波后，將濾波后的輸出翻轉(zhuǎn)重新用該濾波器進(jìn)行濾波，第二次濾波后的輸出序列的翻轉(zhuǎn)即得到零相位的濾波輸出。 x為濾波器的輸入，為值向量。 （ 6） filtfilt 函數(shù)實(shí)現(xiàn)零相位前向 與后向結(jié)合的濾波。 y為濾波器的輸出。 （ 5） filter 函數(shù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器對(duì)數(shù)據(jù)的濾波，函數(shù)的調(diào)用格式為： y=filter(b,a,x) 其中， b,a 分別為濾波器傳遞函數(shù) H(z)的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)。群延遲定義為信號(hào)通過(guò)濾波器的延遲隨頻率變化的函數(shù)，即濾波器相頻特性圖上切線的負(fù)斜率： ? ? ? ?????? ddg ?? MATLAB 信號(hào)處理工具箱提供計(jì)算群延遲函數(shù) grpdelay，調(diào)用格式為： [gd,w]=grpdelay(b,a,n[,’whole’]) [gd,f]=grpdelay(b,a,n[,’whole’],Fs) gd=grpdelay(b,a,w) gd=grpdelay(b,a,f,Fs) grpdelay 其中， gd 為群延遲；其他各項(xiàng)意義同函數(shù) freqz,函數(shù)輸出項(xiàng)缺省時(shí)，繪制群延遲圖。 (4)群延遲 信號(hào)傳輸?shù)牟皇д鏃l件之一為：濾波器相頻特性是一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線，即? ? dt??? ?? ， dt 為常數(shù)。函數(shù)在 z平面繪出零點(diǎn)和極點(diǎn)。 (3)零極點(diǎn)圖 濾 波器的零極點(diǎn)位置決定了濾波器穩(wěn)定性和性能，因此考察濾波器的零極點(diǎn)的位置是分析濾波器特性的重要方面之一。調(diào)用格式為： [[h,t]=]impz(b,a[,n,Fs]) 式中， b,a 分別為濾波器分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量； n 為采樣點(diǎn)數(shù)； Fs 為采樣頻率，缺省值為 1； h為濾波器單位脈沖響應(yīng)向量； t 為和 h對(duì)應(yīng)的時(shí)間向量。為此 MATLAB 提供了一個(gè)函數(shù) unwrap 來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題， P=unwrap(angle(H))。該函數(shù)適用于下面形式的數(shù)字濾波器： nanbznaazaa znbbzbbzA zBzH ???????? ?????? )1()2()1( )1()2()1()( )()( 11?? 函數(shù) freqz輸出的頻率向量在 0~? 。 h 為復(fù)頻率響應(yīng)； w 為 n 點(diǎn)頻率向量（單位 rad）； f 為 n 點(diǎn)頻率向量 (Hz)。 式中， b,a 為數(shù)字濾波器分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)， n為復(fù)數(shù)頻率的響應(yīng)點(diǎn)數(shù)，為整數(shù)，最好為 2 的冪，缺省時(shí)為 512； Fs 為采樣頻率，單位 Hz。與之對(duì)應(yīng)的函數(shù) freqz用于求數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)，其調(diào)用格式為： [[h,w]=]freqz(b,a,n[,’whole’])。但如果 給定預(yù)畸變頻率為邊界頻率，經(jīng)預(yù)畸變頻率校正則可以保證所要設(shè)計(jì)的模擬邊界頻率精確映射在所要求的數(shù)字邊界頻率上。但一般濾波器的幅頻響應(yīng)具有分段常數(shù)的特點(diǎn)，即濾波器允許某一頻段信號(hào)通過(guò)，而不允許另外頻段的信號(hào)通過(guò)的特點(diǎn)，故變換后這一特點(diǎn)仍保留，影響不大。 s 域和 z域?qū)?yīng)關(guān)系也簡(jiǎn)單。T=。 %Samp6_2 b=[3 2]。 num,den分別為模擬濾波器傳遞函數(shù)分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量，模擬濾波器傳 遞函數(shù)具有下面的形式： )1()()1( )1()()1()( )()( ???? ?????? ndde nsndde nsde n nnnumsnnnumsnumsde n snumsH ndnn?? numd 和 dend 分別為數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量。其調(diào)用方式為： [zd,pd,kd]=bilinear(z,p,k,Fs) [numd,dend]=bilinear(num,den,Fs) 式中， z,