【正文】 screte time linear timeinvariant system， its input is a set of (by the analog signal sampling and quantization) digital quantity， its output is a transformation of another set of with analog filters， digital filter without drift， able to handle low frequency signal， the frequency response can be made very close to the ideal characteristics， and can reach high precision， easy integration and so on， these advantages determine the application of digital filter is more and more widely. This paper mainly studies the basic theory of FIR digital filter， based on TI pany39。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的硬件平臺。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎。研究了 FIR 數(shù)字濾波器的基本理論，以及數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢決定了數(shù)字濾波器的應用越來越廣泛。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。 I 基于 DSP 芯片的數(shù)字濾波器設計 摘 要 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。當前我們正處于數(shù)字化時代，數(shù)字信號處理技術受到了人們的廣泛關注，其理論及算法隨著計算機技術和微電子技術的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應用于語音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識別、自動控制等領域。數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理的功能，用有限精度算法實現(xiàn)的離散時間線性非時變系統(tǒng)，其輸入是一組 (由模擬信號取樣和量化的 )數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。 本論文的主要研究了 FIR 數(shù)字濾波器的基本理論，基于 TI 公司的數(shù)字信號處理器TMS320VC5402 設計了一款穩(wěn)定度高，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)。通過學習 FIR 濾波器的結構、數(shù)字濾波器的設計理論，掌握了 FIR 數(shù)字濾 波器的原理和特性。研究了 TMS320VC5402 器件的結構和特性，根據(jù)該數(shù)字信號處理器的獨特的特點，設計合適的系統(tǒng)架構，并系統(tǒng)全面的設計數(shù)字濾波器的各個模塊電路，合理的處理模數(shù)轉換和數(shù)模轉換芯片與 DSP 的連接。 根據(jù) TI 公司 5000 系列數(shù)字信號處理器的基本結構和特征，充分利用其片上資源，用通用的可編程 DSP 芯片實現(xiàn)本次基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計。s digital signal processor TMS320VC5402 designed a high degree of stability， low power consumption digital filter the basic theory of FIR digital filter， as well as the realization of the digital filter studying the structure of FIR filter， digital filter design theory， master the principle and characteristics of FIR digital the theoretical basis for the realization of the digital the structure and properties of TMS320VC5402 device， according to the unique characteristics of digital signal processor， design a suitable system architecture， and the design of the system modules of digital filter circuit， a reasonable processing analogtodigital conversion and digital to analog conversion chip connected with order to realize digital filter system provides a stable hardware platform. Based on TI pany39。Digital Filter。 第 3 章 FIR 濾波器設計方法 .............................................................................................. 7 利用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器 ............................................................................. 7 幾種常用的窗函數(shù) ............................................................................................... 8 用頻率抽樣法設計 FIR 濾波器 ........................................................................... 9 數(shù)字濾波器的軟件輔助設計 ............................................................................. 10 第 4 章 數(shù)字濾波器硬件電路設計 ..................................................................................... 12 基于 DSP 的數(shù)字濾波器總體硬件設計方案 ....................................................... 12 TMS320VC5402 內部硬件結構 ..................................................................... 12 復位電路設計 .................................................................................................. 13 時鐘電路設計 ..................................................................................................... 14 電源設計 .............................................................................................................. 15 JTAG 接口設計 ................................................................................................... 16 A/D 轉換器件與 DSP 連接設計 ....................................................................... 16 A/D 轉換接口電路設計 ................................................................................. 17 McBSP 接口設計 ............................................................................................ 17 硬件平臺的調試與結果 .................................................................................... 18 結論與展望 ........................................................................................................................... 19 1 本文的主要工作 ......................................................................................................... 19 2 前景展望與未來的工作 .............................................................................................. 19 致謝 ....................................................................................................................................... 20 參考文獻 ............................................................................................................................. 21 附錄 A：英語引文及翻譯 ................................................................................................. 22 附錄 B：參考文獻及摘要 ................................................................................................. 26 基于 DSP 的數(shù)字濾波器設計 IV 插圖清單 圖 2 1 F IR 濾波器直接型結構 …………………………………………… 5 圖 22 FIR 濾波器轉置結構圖 ………………………………………………… 6 圖 23 FIR 濾波器的級聯(lián)型結構 …………………………………………………… 6 圖 4 1 數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖 ………………………………………1 2 圖 42 數(shù)字濾波器系統(tǒng)復位電路原理圖 …………… …………………………1 4 圖 4 3 D S P 時 鐘 電 路 原 理 圖 …… ……… …… ……… ……… …… 1 5 圖 44 JTAG 仿真接口定義 ……………………………………………………1 6 V 表格清單 表 31 幾種常用窗函數(shù)對比 ………………………………………………… 8 1 引 言 當前我們正處于數(shù)字化時代，數(shù)字信號處理技術 受到了人們的廣泛關注，其理論及算法隨著計算機技術和微電子技術的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應用于語音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識別、自動控制等領域。 數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理的功能，用有限精度算法實現(xiàn)的離散時間線性非時變系統(tǒng)，其輸入是一組 (由模擬信號取樣和量化的 )數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。 數(shù)字信號處理由于運算速度快，具有可編程特性和接口靈活的特點，使得它在許多電子產品的研制、開發(fā)和應用中，發(fā)揮著重要的作用。用 DSP 芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點 本論文的主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，基于 TI 公司的數(shù)字信號處理器TMS320VC5402 設計了一款穩(wěn)定度高，低功耗的 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)。 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性 21 世紀是數(shù)字化的時代，隨著越來越多的電子產品將數(shù)字信號處理 (PSP)作為技術核心， DSP 已經(jīng)成為推動數(shù)字化進程的動力。 數(shù)字信號處理器，也稱 DSP 芯片，是