【正文】 POPM REA POPM RSA NOP NOP LD *INPUTDATA+,A LD *INPUTDATA+,A LD *FILTER+,A LD *REFERDATA,A NOP Lmsfilter_end:RET .end 。 FILTER .set 10 。感謝提供相關(guān)技術(shù)幫助的老師和同學(xué)，你們的支持和鼓勵(lì)使我對(duì)這次的設(shè)計(jì)完成有了信心和動(dòng)力，我在此深表謝意。但是同時(shí)還有很多的問題還有待于進(jìn)一步深入研究，我將在今后的學(xué)習(xí)工作中，要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)取。 自適應(yīng)濾波技術(shù)的核心問題是自適應(yīng)算法的性能問題，研究自適 應(yīng)算法是自適應(yīng)濾波器的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，算法的特性直接影響濾波器的效果。 在此次課程設(shè)計(jì)中遇到了很多的問題，這是平時(shí)上課的時(shí)候 所不會(huì)遇到的，當(dāng)遇到問題是，我和我的其他兩個(gè)組員通過網(wǎng)上查閱有關(guān)自適應(yīng)濾波器的知識(shí)、問身邊的同學(xué)、問指導(dǎo)老師等渠道把遇到的問題都解決了，在這之中，我學(xué)到了很多知識(shí)。但是由于參數(shù)設(shè)置不夠 精確等原因造成高頻噪聲 得 不 到完全消除， 但也很明顯的 顯現(xiàn)了低通濾波的目的。圖 48的輸出信號(hào)的頻譜圖中僅剩余了低頻信號(hào)，濾除了高頻成分。通過對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 FFT變換，可以得到其頻譜圖如圖 46，由圖 46可以看出，低頻的信號(hào)中疊加了比較多的高頻噪聲，要得到比較好的原始低頻正 弦信號(hào) ，必須要進(jìn)行濾波 。為了能觀察到相應(yīng)的波形 , 在 CCS 環(huán)境下選擇 View\ Grap h\ Time\ Freqency 進(jìn)入圖形觀察窗口 ,在“ Graph Property Dialog”窗口中選定相應(yīng)類型的值 。利用 TMS320C54xx實(shí)現(xiàn) LMS 自適應(yīng)算法時(shí) ,存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的存放形式對(duì) DSP 的有效運(yùn)用有著特殊的意義 ,合理的存放形式 ,可以使算 法實(shí)現(xiàn)起來更加快速和高效 ,為了實(shí)現(xiàn)算法中輸入樣值 x(n) 和濾波器系數(shù) W(n) 的對(duì)應(yīng)項(xiàng)相乘 ,他們?cè)诖鎯?chǔ)器中的存放形式如圖 44 所示。 自適應(yīng)濾波算法 的 DSP 實(shí)現(xiàn) 為了提高 LMS 算法的處理速度及減小系統(tǒng)的硬件規(guī)模 , 在實(shí)現(xiàn)濾波器算法時(shí) , 采用了 TMS320C54xx 作為核心芯片。 可以同時(shí)使用5 個(gè)獨(dú)立的循環(huán)緩沖器和 3 個(gè)獨(dú)立的緩沖器長度。在 C54XX 的基礎(chǔ)上， C55XX 還支持絕對(duì)值尋址，寄存器間接尋址，直接尋址。 3. 尋址模式對(duì)比 C54XX 支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址和 32 bit 操作數(shù)尋址，還使用并行指令支持雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址。 （ 4） C55XX 可以執(zhí)行可變長度的指令，這和 C54XX 有顯著的不同。 C54XXX(t) X(n) Y(n) Y(t) 前置濾波 后置濾波 A/D 轉(zhuǎn)換 D/A 轉(zhuǎn)換 DSP 數(shù)字處理器 圖 43 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖 10 包含一個(gè)分開 40bit 的 ALU。 （ 3） C55XX 包含一個(gè) 40bit 的 ALU。 （ 2） C55XX 總線的寬度為 32bit,而 C54XX 總線寬度為 16 bit。 （ 5） C55XX提供了 EMIF外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口，可以直接使用 SDRAM，而 C54XX則不能直接使用。 （ 3） C55XX 的指令長度可變，且沒有排隊(duì)的限制； C54X 的指令長度固定。但是本文選擇 TMS320C55XX 系列 DSP 芯片。 目前 TMS320C5000 系列芯 片包括了 TMS320C54XX 和 TMS320C55XX 兩大類。 DSP 內(nèi)部一般都包含多個(gè)處理單元 ,如算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ,輔助寄存器運(yùn)算單元 ,累加器等。 9 DSP 的理論基礎(chǔ) 數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)是指人們利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，變換，濾波，估值，增強(qiáng)，壓縮，識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。 比較圖 41 和圖 42 可以看出，采用自適應(yīng)濾波后 的濾波輸出 信號(hào) 和原始信號(hào)基本相似，噪聲完全濾除。 仿真結(jié)果 （ 1） 為了確保噪聲的相關(guān)性， 首先讓噪聲通過一個(gè) 11 階的低通 FIR 濾波器然后將濾波后的 噪聲加到信號(hào)中去； （ 2）對(duì)程序中所使用的一些函數(shù)的詳細(xì)說明，請(qǐng)參考 MATLAB 的函數(shù)說明，這些函數(shù)包括： FIR、 INITSE、 FILTER、 PLOT、 ADAPTSE 等。39。.39。 plot(t,signal(1:200)) figure(2)。 %初始化自適應(yīng) FIR 結(jié)構(gòu)濾波 [y,e,s]=adaptse(noise,d,s)。 % 設(shè)置初始化濾波器系數(shù) mu=。+fnoise。 %產(chǎn)生 11 階低通濾波，截止頻率為 fnoise=filter(nfilt,1,noise)。 %產(chǎn)生輸入信號(hào) noise=randn(1,1000)。 signal=sin(2*pi**[0:999]39。 clf。上式的迭代公式假定濾波器結(jié)構(gòu)為橫向結(jié)構(gòu)。如果用瞬時(shí)一 2e(n)X(n)來代替上面對(duì) 2E[e(n)X(n)]的估計(jì)運(yùn)算， 就產(chǎn)生了另一種算法 —— 隨機(jī)梯度法，即 WidrowHoft 的 LMS 算法。其思路為：設(shè)計(jì)初始權(quán)系數(shù) W(0)，用 W(n+1)=W(n)一μ▽ (n)迭代公式計(jì)算，到 W(n+1)與 W(n)誤差小于規(guī)定范圍。▽ (n)為 n 次迭代的梯度。迭代算法可以避免復(fù)雜的 R1 和 P 的運(yùn)算，又能實(shí)時(shí)求得近似解，因而切實(shí)可行。 R，P 的計(jì)算，要求出期望值 E，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)算中不容易實(shí)現(xiàn)，為此可通過下式進(jìn)行估計(jì)： 6 用以上方法獲得最佳 W*的運(yùn)算量很大，對(duì)于一些在線或?qū)崟r(shí)應(yīng)用的場(chǎng)合，無法滿足其時(shí)間要求。這種方法稱為塊對(duì)塊自適應(yīng)算法。用完整的矩陣表示為： 顯然φ x(m)=E[x(n)x(nm)]為 x(n)的自相關(guān)值，φ xd(R)=E[x(n)d(n 一 k)]為 x(n)與 d(n)互相關(guān)值。 P=E[d(n)X(n)]為 N 1 互相關(guān)矢量，代表理想信號(hào) d(n)與輸入矢量的相關(guān)性。由此產(chǎn)生的算法稱為 LMS。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。 3 自適應(yīng)濾波算法 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。自適應(yīng) FIR 濾波器結(jié)構(gòu)又可分為 3種結(jié)構(gòu)類型：橫向型結(jié)構(gòu)（ Transversal Structure）、對(duì)稱橫向型結(jié)構(gòu)（ Symmetric Transversal Structure）以及格型結(jié)構(gòu)（ Lattice Struture）。圖 2 是橫向型濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。 e(n)和 x(n)通過自適應(yīng)算法對(duì)濾波器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的目的使得誤差信號(hào) e(n)最小。圖 1 給出了自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)。 一般而言，自適應(yīng)濾波器由兩部分組成，一是濾波器結(jié)構(gòu)，二是調(diào)整濾波器系數(shù)的自適應(yīng)算法。在這種情況下，必須設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器，以跟蹤信號(hào)和噪聲的變化。自適應(yīng)濾波器不需要關(guān)于輸入信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)，計(jì)算量小，特別適用于實(shí)時(shí)處理。