【正文】 數(shù)據(jù)就成為關鍵。使用外部并行BOOT時，B00T程序首先讀入外部數(shù)據(jù)區(qū)的FFFEH和FFFFH兩個地址的內容，并把它們組裝成一個16為字作為代碼存放的源地址，根據(jù)這個地址，從外部數(shù)據(jù)區(qū)讀入連續(xù)的兩個8位字節(jié)，并組裝成一個16位字，如果這個16位字是08AAH，則BOOT程序就知道是外部8位并行BOOT方式，否則是其他BOOT方式。B00T程序選擇何種BOOT方式是根據(jù)外部設置的不同條件來實現(xiàn)的，并且判斷條件有一個先后次序。在FF80H處，有一條跳轉BOOT程序的指令，這樣便開始運行內部的BOOT程序。本系統(tǒng)在設計中采用了8位的并口加載方案。 外部總線擴展Flash實現(xiàn)8位并行B00TTMS320VC5402內部具有ZK字的BOOT ROM，為脫機運行提供了五種啟動裝載模式:HPI端口啟動模式、標準串口啟動模式、I/O口啟動模式、串口EEPROM啟動模式和并行啟動方式。當外部設備需要尋址DSP的外部程序、數(shù)據(jù)和I/O存儲空間時，可以利用HOLD和HODLA信號，達到控制DSP外部資源的目的。外部數(shù)據(jù)準備輸入信號(REDAY)與片內軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器一道，可以使處理器與各種速度的存儲器以及I/0設備接口。前者用于訪問外部程序或者數(shù)據(jù)存儲器，后者用于訪問I/O設備。擴展存儲器引腳信號定義外部接口總線是一組并行接口。外部總線接口由數(shù)據(jù)總線、地址總線以及一組控制信號組成，可以用來尋址片外存儲器和I/O口1。因此采用Flash存儲器存儲程序和固定數(shù)據(jù)是一種比較好的選擇。目前市場上的EPROM工作電壓一般為5V，而且體積都較大。 外部總線及外部存儲器接口通常一個DSP系統(tǒng)除了DSP芯片外，還需要外部的存儲器。當處理器發(fā)出的地址處在片內存儲器的范圍內時，就對片內的RAM或數(shù)據(jù)ROM尋址。片內存儲器的結構和容量根據(jù)芯片的型號有所區(qū)別，但都包含隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。下圖為JTAG仿真接口定義。而仿真器通過仿真接口實現(xiàn)與DSP之間的數(shù)據(jù)交互。TRST為測試復位，輸入引腳，低電平有效。TDO為測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO引腳從JTAG接口輸出。具有JTAG接口的芯片，相關JTAG引腳的定義為:TCK為測試時鐘輸入。 JTAG接口設計JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的檢測PCB和IC芯片的一個標準，1990年被修改后成為IEEE的一個標準。如果不能做到同時加電，應先對DVdd加電，然后對CVdd加電。由于有兩個電源，需要考慮的一個問題是加電次序。由于LDO的功耗為(UIUO)IO I，而系統(tǒng)的輸入電壓為5V，為將低整個系統(tǒng)的功耗，而不是直接接到5V電源電壓上，這樣系統(tǒng)功耗將降低51mW。在本系統(tǒng)的設計中采用了兩片AMS1117來提供DSP芯片的I/O電源和內核電源。DVdd只為外部接口引腳提供電壓，消耗的電流取決于外部輸出的速度和數(shù)量，以及在這些輸出上的負載電容。時鐘電路也需要消耗一小部分的電流，而且這部分電流是恒定的，與CPU和外設的激活度無關。TMS320VC5402的電流消耗主要取決于器件的激活度，CVdd消耗的電流主要取決于CPU的激活度，外設消耗的電流取決于正在工作的外設及其速度。 DSP時鐘電路原理圖 電源設計為了降低芯片的功耗，DSP5402芯片采用低電壓供電方式，并且采用內核電壓和I/0電壓分開的方式。另一種方法是將外部的時鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，X1懸空。數(shù)字濾波器系統(tǒng)復位電路原理圖 時鐘電路設計給DSP芯片提供時鐘一般有兩種方法。根據(jù)上述原理，在本系統(tǒng)的設計中采用了ADM706TAR芯片。自動復位電路除了具有上電復位功能外，還具有監(jiān)視系統(tǒng)運行并在系統(tǒng)發(fā)生故障或死機時再次復位的功能。為了克服這種情況，除了在軟件上做一些保護措施外，硬件上也必須做相應的處理。對于實際的DSP應用系統(tǒng)，特別是產品化的DSP系統(tǒng)，其可靠性是一個不容忽視的問題。為使芯片初始化正確，一般應保證/RS為低至少持續(xù)3個CLKOUT周期。 復位電路設計為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，復位電路是系統(tǒng)中必不可少的電路。因此編程時不能隨便向這個區(qū)域存儲數(shù)據(jù)，除非根據(jù)需要來改變相應寄存器的值，否則會導致程序運行結果錯誤。數(shù)據(jù)存儲空間還有一塊特殊的區(qū)域，00H~08H。DRAM一般由若干塊構成，由于每塊DARAM在一個機器周期內可以被訪問2次，中央處理單元和片內外設在一個周期內可以同時對其進行一次讀和一次寫操作。器片內存儲器的種類只要有以下幾種:雙訪問RAM(DARAM)，單訪問RAM(SRAM)和ROM。④指數(shù)編碼器，可以在單個周期內計算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。②17X17位并行乘法器，與40位專用加法器相連，用于非流水線式單周期乘法/累加(做C)運算。CPU采用并行結構設計特點，使其能在一條指令周期內，高速地完成多項算術運算。 TMS320VC5402內部硬件結構TMS320VC5402是定點的數(shù)字信號處理器。JTGA口供DSP芯片下載程序調試。考慮到TMS320VC5402的片上包含兩個McBSP(多通道緩沖串行口)接口，可以將這兩個通道模仿實現(xiàn)SPI的時序，因此本設計中采用了SPI接口器件，ADC芯片采用的是TLV1570，實現(xiàn)將需要濾波信號從模擬轉換到數(shù)字信號的實時采樣。數(shù)字濾波系統(tǒng)的電路原理圖見附錄。該DSP具有較快的運算速度:運算速度最快可達532MIPS。幅值39。)。xlabel(39。[h,f]=freqz(b)。[n,of,mo,w]=remezord([1500 2500 3500 4500],[1 0 1],[ ],16000)。本畢業(yè)論文以設計FIR帶阻數(shù)字濾波器為例：阻帶頻率為2500HZ一3500HZ，通帶起始頻率分別為1500HZ和4500HZ，采樣頻率為16000HZ。Kaiser窗函數(shù)kaiser()，語法格式為kaiser(N，BETA)返回的是一N點的Kaiser窗。Chebyshev窗函數(shù)chebwin()，語法格式為chebwin (N)返回一N點Chebyshev窗，其紋波為R(dB)，N必須為奇數(shù)。Hanning窗函數(shù)hanning()，語法格式為hanning(N)返回一N點Hanning窗，結果為列向量。矩形窗函數(shù)boxcar()，語法格式為boxcar(N)返回一N點矩形窗，結果為列向量。Bartlett窗函數(shù)bartleet()，語法格式為bartlett(N)返回一N點Bartlett窗，結果為列向量。FIR階數(shù)估計(低通、高通、帶通、多頻帶)renezord()，語法格式為[N, Fo，An，W]=remezord(F，A，DEV，F(xiàn)s)返回調用:remez()函數(shù)需要給定的輸入?yún)?shù)即階數(shù)N，歸一化頻帶邊緣Fo，頻帶幅值Ao和權值W。FIR的階數(shù)估計(低通、高通、帶通、多頻帶)kaiserord，語法格式為[N，Wn，BETA，TYPE]=kaiserord(F，A，DEV，F(xiàn)s)返回的是在函數(shù)B=fir(N，Wn，TYPE，kaiser(N+l，BETA)，‘noscale’)中用到的參數(shù)N。升余弦FIR濾波器設計firrcos()，語法格式為B=firrcos(N，F(xiàn)0，DF，F(xiàn)s)返回一個N階低通線性有著升余弦過度頻帶的FIR濾波器。用有限制條件的最小二乘逼近法設計低通和高通FIR濾波器fircls1()，語法格式為B= fircls (N，WO，DP，DS)返回的是一個長度為N+l的線性相位低通FIR濾波器，其截止頻率為WO，阻帶偏離0的最大值為DS。向量F和M指定濾波器的采樣點的頻率及其幅值。 MATLAB中FIR數(shù)字濾波器相關函數(shù)用窗函數(shù)設計方法FIR濾波器firl()，語法格式為B=firl(N，Wn)，設計一個N階的FIR數(shù)字濾波器，返回的向量B為濾波器的系數(shù)。(3) 頻率采樣法頻率取樣設計是從頻域出發(fā)，因為有限長序列h(n)又可用其離散傅立葉變換H(k)來唯一確定，H(k)與所要求的FIR濾波器系數(shù)函數(shù)之間存在著頻率取樣關系。起核心是從給定的頻率特性通過加窗以確定有限長單位沖激響應序列。窗函數(shù)設計技術是FIR濾波器設計的主要方法之一，由于其運算方便，物理意義直觀，己成為工程實踐中應用最為廣泛的方法。由Fourier逆變換可得: (10)一旦能從所希望的求出，那么希望的濾波器的系數(shù)函數(shù)即可求出，即: (11)最終可以得到 式中n=0,1,…,N1 (12)有限項Fourier級數(shù)是在最小二乘意義上對理想濾波器的最佳逼近，M取值越大，逼近誤差越小。設式中輸入信號與輸出信號城在以前處于零起始狀態(tài)，則有 (6)式中的，對上式兩邊進行變換，得到 (7)得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 (8)對LTI系統(tǒng)來說，上式中和均為常數(shù)。當式中系數(shù)全為零時，即: (5)則稱該濾波器為非遞歸型濾波器，此時系統(tǒng)的輸出與輸入有關，而與輸出無關，這種濾波器沒有極點，故稱之為全零點濾波器。在本畢業(yè)設計中只介紹濾波器的傳遞函數(shù)模型。 濾波器的表達方式在線性系統(tǒng)理論中，系統(tǒng)表示一般常用的數(shù)學模型包括有:傳遞函數(shù)模型(系統(tǒng)外部模型)、狀態(tài)方程模型(系統(tǒng)內部模型)和零極點增益模型等。不管是IIR還是FIR濾波器的設計都包括以下三個步驟:給出所需要的濾波器的技術指標。IIR與FIR濾波器不論是在性能上還是在設計方法上都有很大的區(qū)別。MATLAB的信號處理工具箱的兩個基本組成就是濾波器的設計和實現(xiàn)以及頻譜分析。各種高級語言在設計和實現(xiàn)濾波器當中都有一整套成熟的程序組，在使用這些程序時讓使用者感到頭痛的是它們冗長的程序和修改參數(shù)的不方便，特別是濾波器各種表達式和濾波器各種形式相互之間的轉換，顯得十分復雜。如果軟件來實現(xiàn)時，它即是一段線性卷積程序。但是它所需要的系數(shù)a比直接型的h(n)多，所需要的乘法運算也比直接型多。當時，即可得到下圖所示的具體結構。其中， 為一階節(jié)； 為二階節(jié)。FIR濾波器直接型結構圖將轉置理論應用于上圖可以得到如下圖所示的轉置直接型結構。濾波器按功能上分可以分為:低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BSF)。隨著數(shù)字技術的發(fā)展，用數(shù)字技術實現(xiàn)濾波器的功能越來越受到人們的注意和廣泛的應用。因此，數(shù)字濾波器本身既可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺完成給定運算的專用的數(shù)字計算機，也可以將所需要的運算編成程序，讓通用計算機來執(zhí)行。⑥研究TI公司DSP系統(tǒng)開發(fā)工具的應用，調試系統(tǒng)的硬件平臺和程序。⑤研究有限長沖激響應(FIR)數(shù)字濾波器在DSP中的具體實現(xiàn)方法。③研究TI公司TMS320VC5402數(shù)字信號處理器的內部結構及片上資源，并研究通信電子線路中各種接口的相互連接關系，設計了一個價格低、功耗小、精度高的數(shù)字濾波器系統(tǒng)。 本文的研究內容本論文主要:①研究數(shù)字濾波的理論知識，為系統(tǒng)整體設計奠定了理論基礎?？梢圆捎肈SP或FPGA來實現(xiàn)硬件電路。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研究領域。(6)用FPGA等可編程器件來開發(fā)數(shù)字濾波算法。(5)用專用的DSP芯片實現(xiàn)。與單片機相比，DSP有著更適合于數(shù)字濾波的特點。由于單片機采用的是馮諾依曼總線結構，系統(tǒng)比較復雜，實現(xiàn)乘法運算速度較慢，而在數(shù)字濾波器中涉及大量的乘法運算，因此，這種方法適用于一些不太復雜的數(shù)字信號處理。(3)用通用的單片機實現(xiàn)。(2)在通用的計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理機實現(xiàn)。軟件可以是由自己編寫，也可以使用現(xiàn)成的軟件包。形態(tài)濾波是建立在集合運算上的一種非線性濾波方法，它除了用于濾除信號中的噪聲外，還在圖象分析中發(fā)揮了重要的作用。這種濾波方法的優(yōu)點，就是能夠保持信號的邊緣不模糊。Wiener濾波、Kalman濾波和自適應濾波都是線性濾波，線性濾波的最大缺點就是在消除噪聲的同時，會造成信號邊緣的模糊。同態(tài)濾波主要用于解決信號和噪聲之間不是相加而是相乘關系時濾波問題。由于它避開了求解WienerHoff方程，為某些問題的解決帶來了極大的方便。Kalman濾波推廣到二維，可以用于圖象的去噪。與Wiener濾波相似，它同樣可以在最小均方誤差條件下給出信號的最佳估計。但是，由于求解WienerHoff方程的復雜性，使得Wiener濾波實際應用起來很困難，不過Wiener濾波在理論上的意義是非常重要的，利用Wiener濾波的純一步預測，可以求解信號的模型參數(shù)，進而獲得著名的Levinson算法。 數(shù)字濾波器的發(fā)展動態(tài)近些年，線性濾方法，如Wiener濾波、Kalman濾波和自適應濾得到了廣泛的研究和應用，同時一些非線性濾波方法，如小波濾波、同態(tài)濾波、中值濾波、形態(tài)濾波等都是現(xiàn)代信號處理的前言課題，不但有重要的理論意義，而且有