【正文】 ance. During the filtering, with the autocorrelation function of signals and noises changing slowly over time, filter can automatically adapt and adjust to meet the requirements of the minimum mean squared error. Fig 1 Structure of Adaptive Filter Fig 1 shows the structure of adaptive filter. The objective is to filter the input signal, X(n), with an adaptive filter in such a manner that it matches the desired signal, d(n). The desired signal, d(n), is subtracted from the filtered signal, Y(n), to generate an error signal, e(n). 3 Structure of Filter and LMS Algorithm Structure of Adaptive FIR Filter Several types of filter structures can be implemented in the design of the adaptive filters such as Infinite Impulse Response (IIR) or Finite Impulse Response (FIR). Based on time domain characteristics of digital filter impulse response function, the digital filter can be divided into two kinds, namely infinite impulse corresponding IIR filter and finite impulse response FIR digital filter has the advantage that can make use of the results of analog filter design, and the design of the analog filter can check a large number of graphs, convenient and simple. Its disadvantage is that the nonlinear phase。 Implementation of Adaptive FIR Filter Based on TMS320VC5402 Wang Xiaojuan Zhang Ze (Department of Automation, College of Sciences of Technology, Inner Mongolia University, Hohhot 010021 China, ) Abstract: The article introduced the design and implementation of the adaptive FIR filter based on DSP (Digital Signal Processor). Firstly, simulate experiment of the adaptive FIR filter structure and algorithm is carried out by MATLAB, and adaptive filtering of the input signal added Gauss noise is performed. Simulation waves are given, and the reference data for the DSP designing is provided. On this foundation, TMS320VC5402 DSP chip is selected as the center processor to design and implement the adaptive FIR filter. The hardware system design module, the software system design flow chart and the related assembly code are given. The uniformity of simulation results and measurement results and the filter effect is satisfied. Keywords: Adaptive FIR filter, TMS320VC5402, LMS algorithm. 1 Introduction With the information age and the advent of the digital world, digital signal processing has bee one of today39。經(jīng)過編譯，匯編，鏈接 后產(chǎn)生了 DSP芯片的 COFF文件，將這個(gè)文件加載到目標(biāo)系統(tǒng)，利用調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)到的波形如下， 通過比較可以看出，在 5秒之后，系統(tǒng)開始逐漸收斂，錯(cuò)誤信號(hào)逐漸趨于 0，二這個(gè)收斂速度依賴與 ? ，我們可以得到一下結(jié)論，響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，錯(cuò)誤信號(hào)越小，濾波器的效果也就越好。使用 MATLAB進(jìn)行模擬仿真，獲得輸入信號(hào)的樣值數(shù)據(jù)和期望信號(hào)的樣值數(shù)據(jù)。 由于 TMS320VC5402是定點(diǎn) DSP，所以輸入數(shù)據(jù)，參考數(shù)據(jù)和步長(zhǎng)需要按照規(guī)定的格式書寫，然后這些數(shù)據(jù)也必須改變格式。 LMS算法在該系統(tǒng)上可以為自適應(yīng)濾波器減少指令代碼執(zhí)行的時(shí)間。 BK是 FIR循環(huán)緩沖區(qū)大小，鎖存區(qū)配置為 99，硬件初始化 ,包括：時(shí)鐘，中斷，內(nèi)存， mcbsp0， 01和定時(shí)器芯片的初始化，無限循環(huán)是主要的運(yùn)行程序，程序一直運(yùn) 行直到定時(shí)器中斷到來。自適應(yīng) FIR濾波器的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語言完成。 DSP的集成開發(fā)環(huán)境 CCS（ ccs），是 TI公司提供的。該器件集成了一個(gè) 14位的 ADC和 DAC轉(zhuǎn)換器，和一個(gè)帶通開關(guān)的電容器，反失真輸入濾波器，低通開關(guān)電容，輸出重構(gòu)濾波器。該系統(tǒng)由 TMS320VC5402 和其他外圍設(shè)備構(gòu)成。 5基于 TMS320C54x的自適應(yīng) FIR濾波器設(shè)計(jì) tms320硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) TMS320C54X是 16位定點(diǎn) DSP芯片，它是 Ti公司的第五代產(chǎn)品，其核心電壓為 IO電源；工作速度可達(dá) 100MIPS的片上；外圍設(shè)備包括：一個(gè)增強(qiáng)的 8位主機(jī)端口接口（ HPI8），兩個(gè)多通道緩沖串行端口（ McBSPs），兩個(gè)硬件定時(shí)器等。 %calculate error h=h+u*e(n)*x1。 y(n)=h*x139。e=zeros(1,M)。 y = zeros(1,M)。根據(jù)以上設(shè)計(jì)理念 ,可以設(shè)計(jì) 10order的自適應(yīng)噪聲消除器。 基本 LMS算法由下式給出： )()()()( nWnXndne T?? )()(2)()1( nXnenWnW ???? 式中， W(n)表示向量的當(dāng)前值， W（ n+1）表示向量的下一時(shí)刻值， ? 被稱作步長(zhǎng)值。誤差序列的均方值又叫“均方誤差” (Mean Sqluare Error，MSE)。所有的濾波器系數(shù)調(diào)整算法都是設(shè)法使 y(n)接近 d(n)，所不同的只是對(duì)于這種接近的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同。 LMS算法是以最小均方誤差為判據(jù)的最典型的算法，也是應(yīng)用最廣泛的一種算法。自適應(yīng)濾波器的算法主要是以各種判據(jù)條件作為推算基礎(chǔ)的。 自適應(yīng)濾波器除了包括一個(gè)按照某種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的濾波器，還有一套自適應(yīng)的算法。感知器算法存在如下問題：不能推廣到一般的前向網(wǎng)絡(luò)中；函數(shù)不是線性可分時(shí)，得不出任何結(jié)果。 感知器和自適應(yīng)線性元件在歷史上幾乎是同時(shí)提出的，并且兩者在對(duì)權(quán)值的調(diào)整的算法非常相似。 在這 個(gè)應(yīng)用程序中 ， 只有橫向結(jié)構(gòu)的 FIR濾波器結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)要求。但是不像 IIR 濾波器可以借助模擬濾波器的成果，必須要用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如 MATLAB）來計(jì)算。但是如果要求相同的線性相位，則 IIR 濾波器就必須加全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位校正，同樣也要增加濾波器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)和復(fù)雜性。而 FIR 數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)線性相位，又可具有任意幅度特性。它的缺點(diǎn)是相位的非線性；若需要線性相位，則要采用全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位校正。 根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長(zhǎng)沖激相應(yīng) IIR 濾波器和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng) FIR 濾波器。所需的信號(hào) d(n)減去過濾信號(hào) Y(n)， 生成一個(gè)誤差信號(hào) e(n)。在濾波過程中，自相關(guān)函數(shù)信號(hào)和噪聲慢慢地隨著時(shí)間的推移而變化 ,濾波器可以自動(dòng)適應(yīng)和調(diào)整 ， 以滿足最小均方誤差的要求。 自適應(yīng)濾波器由兩個(gè)基本部分組成：一個(gè) 濾波器，用于對(duì)需要處理的輸入信號(hào)進(jìn)行過濾；和一個(gè)自適應(yīng)算法 ， 它可以調(diào)整濾波器的系數(shù) ， 以某種方式來提高濾波器的性能。所謂自適應(yīng)濾波，就是利用前一時(shí)刻已獲得的濾波器參數(shù)等結(jié)果，自動(dòng)地調(diào)節(jié)現(xiàn)時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)和噪聲未知的或隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。 2自適應(yīng)濾波原理 自適應(yīng)濾波器屬于現(xiàn)代濾波器的范疇，自適應(yīng)濾波器是相對(duì)固定濾波器而言的，固定濾波器屬于經(jīng)典濾波器，它濾波的頻率是固定的，自適應(yīng)濾波器濾波的頻率則是自動(dòng)適應(yīng)輸入信號(hào)而變化的，所以其適用范圍更廣。 在數(shù)字信號(hào)處理中 ,有很多不可預(yù)測(cè)的信號(hào)，噪音或時(shí)變信號(hào)經(jīng)常需要處理， 固定濾波器系數(shù)的濾波器是不可能達(dá)到最佳濾波效果的，因此自適應(yīng)濾波器被設(shè)計(jì)用來跟蹤時(shí)刻改變的信號(hào)和噪聲。 自適應(yīng)濾波器被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)辨識(shí) ,自適應(yīng)增強(qiáng) ,自適應(yīng)噪聲消除，通信信道的均衡、線性預(yù)測(cè) ,自適應(yīng)陣列天線等等。 自適應(yīng)濾波器是現(xiàn)代發(fā)展起來的一種濾波器。如有必要，這些計(jì)算結(jié)果，也就是濾波后的采樣值，可以通過數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。模擬信號(hào)必須先使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行取樣和數(shù)字化 (模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換 )。數(shù)字濾波器使用數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)的采樣值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。對(duì)于一個(gè)給定的設(shè)計(jì)要求，有完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模擬濾波器。他們擁有完全不同的物理結(jié)構(gòu)，和不同的工作模式。 在信號(hào)處理過程中，濾波器的功能是移除信號(hào)不需要的部分，如隨機(jī)噪音等，或者是提取有用的信號(hào)，例如提取在一定的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理在通信、語音、圖像、自動(dòng)控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 :自適應(yīng)濾波器， TMS320VC5402， LMS 算法。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊 ， 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖和相關(guān)的匯編代碼在文章中已經(jīng)給出。模擬波形已經(jīng)給出，基于 DSP 的相關(guān)參考數(shù)據(jù)也已經(jīng)給出。 參考文獻(xiàn) [1]劉 ws,“基于 DSP 的 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) ”,m .論文 ,貴州大學(xué)、貴州 ,中國(guó) ,2020 年 5 月 [2]王 c m，孫 h b ,TMS320C55x DSP 的理論和應(yīng)用 ,第二版。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,該數(shù)字濾波器滿足設(shè)計(jì)要求。通過觀察頻率域和時(shí)間域圖形，我們知道 :低頻信號(hào)通過濾波器 ,而高頻信號(hào)被過濾掉了。 為了實(shí)現(xiàn)線性緩沖區(qū)的延遲 ,我們將 FDATool 導(dǎo)出的系數(shù)和輸入數(shù)據(jù)存放在在 DARAM 中 ,并使用雙重操作地址來實(shí)現(xiàn)位移動(dòng) ,最快的實(shí)現(xiàn)濾波過程。 當(dāng)最新一個(gè)樣本值被讀取時(shí)，最古老的一個(gè)樣本值從緩沖區(qū)移出 ,然后 將 輸 最新的樣本值頂 入的緩沖 區(qū)的頂部 [8]。 我們需要讀取最新的樣本值， DSP 計(jì)算乘加操作的每個(gè)輸出值。 為了實(shí)現(xiàn)延遲線性的 fir 濾波器 ,使用線性緩沖區(qū)的方法。 DSP 作為一種特殊的信號(hào)處理芯片 ,其結(jié)構(gòu)已得到改進(jìn)和優(yōu)化 ,為數(shù)字信號(hào)處理添加了特殊指令。 4 基于 DSP 的 fir 濾波器設(shè)計(jì) Fir 濾波器對(duì)要過濾的數(shù)據(jù)乘以濾波器系數(shù) ,然后取和 ,同時(shí)，將得到數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中 [7]。系數(shù)的結(jié)果如下 : const int BL = 26。打開 FDATool 界面 ,填寫設(shè)計(jì)參數(shù)，和 fir 濾波器的頻率特性如圖 2 和圖 3 所示。根據(jù)給定的性能 ,選擇 Blackman 窗 ,然后濾波器的系數(shù)可以很容易地得到。 3 基于 MATLABD 的 FIR 濾波器 設(shè)計(jì)一個(gè) FIR低通數(shù)字濾波器，其通帶邊緣頻率 10 khz,阻帶邊緣頻率 22 khz,阻帶衰減 75 db (50 千赫采樣頻率 ) 。 通過比較上述三種方法 ,你會(huì)發(fā)現(xiàn)使用 FDATool 設(shè)計(jì)濾波器更加直觀和方便。 FDATool 提供了一個(gè)交互式設(shè)計(jì)濾波器的環(huán)境 ,用戶幾乎可以設(shè)計(jì)整個(gè)傳統(tǒng)濾波器的振幅和零 極點(diǎn)圖。這種方法的缺點(diǎn)是不能設(shè)置直接阻帶衰減參數(shù) ,只有通過反復(fù)調(diào)整參數(shù) 才能得到 所需的濾波器。 2）最優(yōu)設(shè)計(jì)法 MATLAB 的函數(shù)通過 ParksMcClellan 算法可以設(shè)計(jì)線性相位濾波器。 六種常用