【正文】 廣闊的應用前景。Tl公司TMS320CS5000系列的DSP芯片采用8條指令并行處理的結構，時鐘頻率為l00MHZ的DSP芯片。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器在體積、重量和性能方面的優(yōu)勢己越來越明顯。并且數(shù)字濾波器多采用大規(guī)模集成電路，大規(guī)模集成電路的故障率遠比眾多分立元件構成的模擬系統(tǒng)的故障率低。靈活性大:數(shù)字濾波器的性能主要取決于乘法器的各系數(shù)，而這些系數(shù)是存放在系統(tǒng)存儲器中的，只要改變存儲器存放的系數(shù)，就可以得到不同的系統(tǒng)，這些都比改變模擬濾波器系統(tǒng)的特性要容易和方便的多，因而具有很大的靈活性。相對于模擬濾波器數(shù)字濾波器具有以下顯著的優(yōu)點:精度高:模擬電路中元件的精度很難達到103以上，而數(shù)字系統(tǒng)17位字長就可以達到105精度。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)字濾波器的應用將會越來越廣泛。數(shù)字濾波器是提取有用信息非常重要、非常靈活的方法，是現(xiàn)代信號處理的重要內容。如果濾波器的輸入、輸出都是離散時間信號，則該濾波器的沖激響應也必然離散，這樣的濾波器定義為數(shù)字濾波器。在TI公司DSP的產品中，’C1X’C2X’C2XX’C5XX’C54X’C62X等系列是定點運算指令系統(tǒng)的DSPs；’C3X、’C4X、’C67X等系列是浮點運算指令系統(tǒng)的DSPs；C8X等系列是多DSPs集成系統(tǒng)；’AV7100、AV7110等系列是用于視頻、音頻領域的專用數(shù)字壓縮產品。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，DSP器件在高速度、可編程、小型化、低功耗等方面都有了長足的發(fā)展，單片DSP芯片最快每秒可完成16億次(1600MIPS，每秒1600兆次指令)的運算，生產DSP器件的公司也不斷壯大，目前，市場占有率前四名依次為：Texas Instruments、Lucent、AnalogDevice、Motorola。在這之后，最成功的DSP芯片當數(shù)美國德州儀器公司(Texas Instruments，簡稱TI)的一系列產品，其DSP市場份額占全世界份額近50%。世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器2920是DSP芯片的一個主要里程碑。自20世紀70年代末80年代初DSP芯片誕生以來，DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。DSP技術就是基于VLSI技術和計算機技術發(fā)展起來的一門重要技術。本科題的研究，將為今后設計以DSP為核心部件的嵌入式系統(tǒng)集成提供技術準備，這不僅具有重要的理論意義，同時還具有重要的實際意義。我們將通過DSP設計平臺，實現(xiàn)較為重要的FIR濾波器系統(tǒng)，并實現(xiàn)了它們的應用系統(tǒng)以TMS320C5402芯片為核心的硬件電路，實現(xiàn)能獨立完成濾波功能的系統(tǒng)。用可編程DSP芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應用中的一個基本的處理技術。為了提高信號質量，可以對信號進行濾波，從噪聲中提取信號，即對一個具有噪聲和信號的混合源進行采樣，然后經(jīng)過一個數(shù)字濾波器，濾除噪聲，提取有用信號。(4)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,結合MATLAB軟件的仿真，用軟件實現(xiàn)高性能穩(wěn)定的數(shù)字濾波器。(3)研究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。(2)研究分析了如何利用MATLAB仿真軟件來設計出符合要求的數(shù)字濾波器。通過學習識字濾波器的結構、數(shù)字濾波器的設計理論，掌握了各種數(shù)字濾波器的原理和特性。長春工程學院畢業(yè)設計(論文)畢業(yè)設計（論文）FIR數(shù)字濾波器的DSP設計與實現(xiàn)FIR Digital Filter Design And Implementation Of The DSP學生姓名所在院系所學專業(yè)所在班級指導教師教師職稱完成時間： 由科威 ： 電氣與信息學院 ： 電子信息工程 ： 0442 ： 劉紅喜 ： 講師 ： 2008年 6月20日 長 春 工 程 學 院摘 要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，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)，并完成了軟硬調試工作。主要工作如下:(1)研究數(shù)字濾波器的基本理論，以及數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎。并采用了相關的函數(shù)設計了帶阻數(shù)字濾波器，并得到了濾波器的相關系數(shù)，為利用DSP實現(xiàn)數(shù)字濾波做好了一些前期的工作。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。關鍵字數(shù)字濾波器 DSP FIR(有限長單位脈沖響應)Abstract:The mostly important task of this paper is researching the basic theories of digital filter，base on the TMS320VC5402 of Tl pany design digital filter system with high stability and low power consume，acplish the hardware and software task as following:(1)Reach the basic theory of digital filter and the method of realize of digital filter，grasp the principle and characteristic of each digital filter.(2)Reach and analyse how to use the simulate software of MATLAB to design the required digital several function design some universal digital filter，get the coefficient of digital filter，prepare the prophase task of design a digital filter base on DSP.(3)Reach the structure and characteristic of TMS320VC5402，according to the particular characteristic of this digital signal processor，disign an rationalization system structure of digital and integrated design the each part of circuit with different function，process the connection of ADC and DAC with Digital Signal a stability hardware system to realize digital filter.(4)According to the basic structure and characteristic of spectrum 5000 digital signal processor of TI，make the best of of the resource on chip，bined with simulate software MATLAB，realized a high performance and high stability digital filter.Key Words: Digital filter DSP(Digital Signals Processor) FIR(Finity Impulse Respons)目 錄1 引 言 12 緒 論 3 數(shù)字濾波器的優(yōu)點 3 數(shù)字濾波器的發(fā)展動態(tài) 4 濾波器的實現(xiàn)方法 4 本文的研究內容 53 數(shù)字濾波器理論研究 6 數(shù)字濾波器的定義和分類 6 FIR數(shù)字濾波器結構5 64 數(shù)字濾波器的計算機輔助設計 8 濾波器的表達方式 8 FIR濾波器的MATLAB輔助設計 9 MATLAB軟件數(shù)字濾波器仿真結果 125 數(shù)字濾波器硬件電路設計 14 基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設計方案 14 TMS320VC5402內部硬件結構 14 復位電路設計 15 時鐘電路設計 16 電源設計 16 JTAG接口設計 17 內部存儲單元及外部存儲擴展 17 A/D、D/A轉換器件與DSP連接設計 21 PCB設計中采用的關鍵技術 24 硬件平臺的調試與結果 246 數(shù)字濾波器的TMS320VC5402定點實現(xiàn) 26 DSP芯片的定點運算 26 系統(tǒng)初始化程序設計 27 FIR程序設計 28 軟件開發(fā)環(huán)境及實現(xiàn)數(shù)字濾波程序設計流程 29 軟硬件聯(lián)調與結論 317 研究結論 32參考文獻 33致 謝 34附 錄 35351 引 言一個實際的應用系統(tǒng)中，由于設備或者是外界環(huán)境的原因，總存在各種干擾，使信號中混入噪聲，譬如音頻信號中高頻成分的噪聲使得音樂聽起來刺耳，失去了原有悅耳的音質。在數(shù)字信號處理中，濾波占有極其重要的地位。與模擬濾波相比，數(shù)字濾波具有很多突出的優(yōu)點，它可以滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴格要求，可以避免模擬濾波器所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。因此，我們有必要對濾波器的設計方法進行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設計方法，設計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。從而通過本課題的研究，掌握濾波器的設計技術，為通信、信號處理等領域實用化數(shù)字濾波器設計提供技術準備。隨著集成電路技術的發(fā)展，各種新型的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)，集成電路技術與計算機技術結合在一起，使得數(shù)字信號處理系統(tǒng)的功能越來越強。DSP技術已在通信、控制、信號處理、儀器儀表、醫(yī)療、家電等很多領域得到了越來越廣泛的應用。在20多年時間里，DSP芯片已經(jīng)在信號處理，通信，雷達等許多領域得到廣泛的應用。1980年，日本NEC公司推出的PD7720是第一個具有乘法器的商用DSP芯片。目前DSP芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。DSP器件應用面從起初的局限于軍工，航空航天等軍事領域，擴展到今天的諸多電子行業(yè)及消費類電子產品中。2 緒 論 數(shù)字濾波器的優(yōu)點濾波器是指用來對輸入信號進行濾波的硬件或軟件。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理的各種應用中發(fā)揮著十分重要的作用,它是通過對采樣數(shù)據(jù)信號進行數(shù)學運算處理來達到頻域濾波的目的。因而在數(shù)字通信、語音圖象處理、譜分析、模式識別、自動控制等領域得到了廣泛的應用。同時DSP(Digital Signal Processor)處理器的出現(xiàn)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的迅速發(fā)展也促進了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)提供了更多的選擇。因此在一些精度要求很高的濾波系統(tǒng)中，就必須采用數(shù)字濾波器來實現(xiàn)?？煽啃愿?因為數(shù)字系統(tǒng)只有兩個電平信號“0”和“1”，受噪聲及環(huán)境條件的影響小，而模擬濾波器各個參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受溫度、振動、電磁感應等影響。易于大規(guī)模集成:數(shù)字部件具有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，大規(guī)模生產，且數(shù)字濾波器電路主要工作在截止或飽和狀態(tài)，對電路參數(shù)要求不嚴格，因此產品的成品率高，價格也日趨降低。并行處理:數(shù)字濾波器的另外一個最大的優(yōu)點就是可以實現(xiàn)并行處理，比如數(shù)字濾波器可以采用DSP處理器來實現(xiàn)并行處理。可高達800MIPS(每秒執(zhí)行百萬條指令)。Wiener濾波是最早提出的一種濾波方法，當信號混有白噪聲時，可以在最小均方誤差條件下得到信號的最佳估計。K