【正文】 wsu=fsu/fs*2*pi。dw=df/fs*2*pi。 % 計算上下邊帶中心頻率，和頻率間隔wcd=fcd/fs*2*pi。fcu=(fpu+fsu)/2。As=36。fpu=1900。fsd=1750。再調用freqz(b,a,512,fs)即可得到該濾波器的頻率響應。利用Matlab中的函數freqz畫出各濾波器的頻率響應，首先利用數字信號處理里面學過的知識，根據自己選定的參數，用漢寧窗函數法設計FIR數字濾波器，得到數字濾波器的參數b，a。因此在各個學科和領域得到了廣泛的應用。 MATLAB因其語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數極其豐富，又具有結構化的控制語句(如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句)，又有面向對象編程的特性。 MATLAB中的工具箱中包含了很多使用程序，如數值分析、矩陣運算、數字信號處理、建模和系統(tǒng)控制等。代碼功能說明，以及代碼算法思想，和流程圖為實現(xiàn)本設計，需在MATLAB協(xié)助中進行軟件仿真，仿真成功后，再通過CCS進行硬件仿真、編譯并通過串口將程序下載到DSP芯片之中執(zhí)行。它的上位機接口為RS232串行數據接口，即接口J，同時具有DSP擴展總線。 安裝步驟 在使用ICETEK5100PP系列開發(fā)系統(tǒng)之前，需要先安裝開發(fā)軟件，其安裝步驟如下：1. 關閉計算機電源；2. +5V電源與開發(fā)系統(tǒng)的電源接口相接；3. 仿真頭與目標板相接；4. 打開目標板電源，這是開發(fā)系統(tǒng)供電指示燈會亮；5. 打開計算機；注意：在安裝過程中，要在避免接通計算機電源和目標板電源的情況下插播接口，否則會燒壞計算機并口或開發(fā)系統(tǒng)。如果主機支持EPP工作模式，則推薦使用EPP模式。一般的，臺式機并行端口有三種工作模式，分別是：SPP、EPP、ECP；而筆記本電腦則只支持其中的SPP和ECP兩種工作模式。2 硬件電路概述 DSP開發(fā)系統(tǒng) 通用DSP開發(fā)系統(tǒng)的三大要素為：、調試方便、具有圖形顯示功能以及能對程序問題快速定位的開發(fā)軟件；、與目標板連接方便、硬件可靠以及通用性好的開發(fā)系統(tǒng)；、具有A/D、D/A等豐富外圍接口、擴展方便意見實驗軟件豐富的目標板；此處僅對開發(fā)系統(tǒng)以及目標板進行具體描述。TMS320VC5416芯片配置有用戶可以自定義的開關盒測試指示燈和4組標準化擴展連接器，為用戶調試和進行二次開發(fā)提供便利條件，此外，它能夠選配諸如USB接口的應用接口板，便于與電腦進行數據交換。但是，TMS320VC5416芯片具有更高的運行速度，是目前為止，C54X系列產品中最快的，其內部空間更大，是C5410的2倍。因此，我們小組選擇FIR濾波器進行后續(xù)的語音信號濾波處理。相反，F(xiàn)IR濾波器只要采用非遞歸結構，不論在理論上還是實際的有限精度運算中都不存在穩(wěn)定性問題，因此造成的頻率特性誤差也較小。另外，從結構上看，IIR濾波器必須采用遞歸結構來配置極點，并保證極點位置在單位圓內。而FIR濾波器卻可以在幅度特性隨意設計的同時保證精確嚴格的線性相位。例如雙線性變換法產生的IIR 濾波器模擬指標的頻率與數字化指標的頻率轉換關系是 ，這是使頻率產生嚴重的非線性的原因，這種W與w的非線性關系，使數字濾波器與模擬濾波器在響應與頻率的對應關系上發(fā)生了畸變。因為在計算量相等的情況下，雖然IIR 數字濾波器比FIR濾波器的幅頻特性優(yōu)越，頻率選擇性也好，但是它有著致命的缺點：相位特性不好控制。但是這個高效率是以相位的非線性為代價的。從性能上來說，IIR數字濾波器傳遞函數包括零點和極點兩組可調因素，對極點的唯一限制是在單位圓內。在幅度指標的考量方面，IIR數字濾波器的設計和模擬濾波器的設計有著緊密的聯(lián)系，通常是在設計出適當的模擬濾波器后，再通過一定的頻帶變換把它轉換成為所需要的數字IIR濾波器。因此，應將頻域中的幅度和相位響應設為選頻功能的指標。 TMS320VC5416芯片的運行速度為160M，具有低功耗設計；其工作速度可以高達160MIPS；它的片內RAM存儲空間為128K16Bit；而其擴張的2路6bitA/D接口TLV0832的最大采樣速率為20K；具有2路的TLC7528D/A轉換，10M/S,8Bit；具有UAET串行接口，符合RS232標準；有8M bit的擴展Flash，能存儲大量固化程序和數據；設計配置有用戶可以自定義的開關盒測試指示燈，方便用戶進行調試；4組標準化擴展連接器，為用戶進行二次開發(fā)提供條件；；+5V電源輸入，內部為+、+；四層板設計工藝，工作穩(wěn)定可靠；具有自啟動功能設計，可以實現(xiàn)脫機工作；可以選配多張應用接口板，包括USB板。但是由于程序是順序執(zhí)行的，它的速度會受到限制。FIR濾波器為有限長單位沖激響應濾波器，是數字信號處理系統(tǒng)中最基本的原件，它能夠保證任意幅頻特性的同時又具有嚴格的線性相頻特性，與此同時，它的單位抽樣響應是有限長的，因此，F(xiàn)IR濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。由于IIR數字濾波器采用遞歸型結構，結構上帶有反饋回路，在運算的舍入處理過程中，會使誤差不斷累積，致使有時會產生微弱的寄生振蕩。 關鍵詞: 語音信號處理 濾波 DSP39目 錄1 方案比較與選擇 方案目標 基于DSP開發(fā)板，在CCS中用匯編語言設計一個濾波器，運用該濾波器能將混雜有高頻噪聲的歌聲中的噪聲信號去除。語音信號在硬件電路芯片上進行ADC轉換變?yōu)閿底中盘?，通過濾波、壓縮等變化濾去噪聲之后再進行DA轉換返回模擬語音信號并從硬件電路輸出。 為了實現(xiàn)基于DSP開發(fā)板的語音信號濾波處理，我們對混雜噪聲信號的有用信號音頻進行時域和頻譜分析，得出其頻譜特性后，在軟件編程方面，我們用匯編語言在CCS中設計出三個濾波器，分別是：低通濾波器、高通濾波器以及帶通濾波器，同時實現(xiàn)A/D和D/A轉換。而DSP因為運算速度快，片上資源豐富和能夠實現(xiàn)復雜的線性和非線性算法等特性，在語音信號處理技術方面有明顯的優(yōu)勢。DSP原理與接口技術課程設計報告基于DSP開發(fā)板的語言信號濾波處理姓 名： 班 級： 09電信1 學 號： 2009305901 2009305901 2009305901 指導老師： 徐梅宣，孫道宗 日期： 2012. ～ 華南農業(yè)大學工程學院 摘 要 通過語音傳遞信息是人類最重要、最有效、最常用、最方便的交換信息的方法，因此，如何去除混雜在有用信號中的噪聲并獲得低損甚至無損的有用語音信號成為語音信號處理（即用數字信號處理技術和語言學知識對語音信號進行處理并提取有用信息）至關重要的問題。但是因為語音識別技術對信號噪聲非常敏感，系統(tǒng)本身和器件對系統(tǒng)的處理結果都有著不可忽視的干擾，因此很難實現(xiàn)效果較好的語音信號濾波處理。雖然DSP自身在一定程度上也是語音信號干擾源，但綜其上述良好特性，以及干擾源的不可避免性，我們選擇用DSP實現(xiàn)語音信號濾波處理。在硬件方面，通過接口電路從電腦下載混雜噪聲的有用音頻，以及將程序下載到芯片中。從而實現(xiàn)DSP的語音信號濾波處理。濾波的整個過程通過DSP開發(fā)板上實現(xiàn)，并且要滿足以下要求： 根據被處理對象設置濾波器參數；該濾波器要用匯編語言實現(xiàn)；待處理語音信號采集通過開發(fā)板上的信號采集模塊輸入；所設計的濾波器能濾除語音信號中的高頻噪聲；實現(xiàn)濾除噪聲功能后，能在電腦上顯示濾波器的頻譜；通過開發(fā)板上的語音模塊播放處理后的語音信號；我們組將合成信號（混有高頻噪聲與有用的歌曲信號）通過DSP開發(fā)板的耳機輸入接口輸入TMS320VC5416芯片，該音頻信號的時域波形和頻域波形如圖圖圖圖4所示：圖1 混合時域波形（1）圖2 混合時域波形（2）圖3 混合時域波形（3）圖4 混合頻域波形 通過濾波器對高頻噪聲的濾除后，理想情況下的有用信號輸出時域波形和頻域波形如圖圖6所示：圖5 理想結果時域圖6 理想結果頻域而被濾除的高頻噪聲信號的時域波形和頻域波形則分別如圖圖8所示：圖7 噪聲時域圖8 噪聲頻域 濾波器選擇IIR數字濾波器具有無限的脈沖響應，具有如下特點：1. IIR數字濾波器的系統(tǒng)函數可以寫成封閉函數的形式；2. IIR數字濾波器采用遞歸型結構；3. IIR數字濾波器在設計上可借助成熟的模擬濾波器的結果；4. IIR數字濾波器需要加相位校準網絡； IIR數字濾波器的相位特性不好控制，當對相位要求較高的時候，需要外加相位校準網絡。但是在設計上，IIR數字濾波器能借助成熟的模擬濾波器結果，如巴特沃斯、契比雪夫等，因有現(xiàn)成的設計數據或圖表可以查閱，使設計工作量相對比較小，對計算工具的要求也不高。它具有如下特點：1. FIR濾波器系統(tǒng)的單位沖激響應h(n)在有限個n值處不為零；2. FIR濾波器的系統(tǒng)函數H（z）在|z|0處收斂，極點全部在z=0處，是因果系統(tǒng)；3. FIR濾波器在結構上主要為非遞歸結構，沒有輸出到輸入的反饋；FIR濾波器能夠在DSP芯片中實現(xiàn)，DSP芯片中有專用的數字信號處理函數可以調用，因此，在DSP芯片中，F(xiàn)IR濾波器的實現(xiàn)相對簡單。 DSP芯片選擇 TI公司第五代16bit定點DSP處理器，它適用于語音通信等實施嵌入應用場合，其特性為：操作速度可以達100MIPS；先進的多總線結構；整合維特比加速器；數據/程序尋址從、空間為1M16bit，內置4K16bit的ROM和16K16bit的RAM；內置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)（PLL）時鐘產生器、兩個多通道緩沖串口、兩個16位定時器，與’C54X系列的其他芯片相比，’C5402具有高性能，低功耗和低價格等特點，它采用6級流水線，而且當RPT（重復指令）有效時，一些多周期的指令就編程單周期的指令；芯片內部RAM和ROM可以根據PMST寄存器中的OVLY和DROM位靈活設置，這些都是有利于算法的優(yōu)化。 濾波器選擇在很多實際應用中如語音和音頻信號處理中，常用數字濾波器來實現(xiàn)選頻功能。在通帶中，線性相位響應常是被希望的，但精確的線性相位在FIR濾波器中可以得到，而在IIR濾波器中通帶的相位卻不可能得到的。此外，任何數字信號處理系統(tǒng)中也還不可避免地用到模擬濾波器，比如A/D變換器前的抗混疊濾波器及D/A轉換后的平緩濾波器，因此模擬濾波器設計也是數字信號處理中應當掌握的技術。因此可用較低的階數獲得高的選擇性，所用的存儲單元少、計算量小、效率高。IIR數字濾波器的選擇性越好，則相位非線性越嚴重。它的相位特性是非線性函數。而FIR濾波器傳遞函數的極點是固定在原點，是不能動的，它只能靠改變零點位置來改變它的性能，所以要達到高的選擇性，必須用高的階數，對于同樣的濾波器設計指標，F(xiàn)IR濾波器所要求的階數可能比IIR濾波器高510倍，結果成本高信號延時也較大，如果按線性相位要求來說，則IIR濾波器就必須加全通網絡進行相位校正，但是，在對程序運行周期數要求十分嚴格的DSP處理中加上一個全通均衡器是十分浪費資源的，另外即使加上全通均衡器 對于因果的IIR 濾波器仍將得不到線性的相位，反而會大大增加了濾波器的階數和復雜性。FIR濾波器的這一特點在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中諸如圖像處理數據傳輸等波形傳遞系統(tǒng)中都越來越多的要求信道具有線性相位特性的情況下，成為了FIR濾波器獨特的優(yōu)點。由于有限字長效應，運算過程中將對系數進行舍入處理，引起極點的偏移，這種情況有時會造成穩(wěn)定性問題，甚至造成寄生振蕩。此外FIR濾波器可以采用快速傅立葉變換算法，在相同的階數條件下運算速度可以快的多。 DSP芯片選擇 綜合分析TMS320C5402芯片和TMS320VC5416的功能特點，在同樣具有低功耗、高穩(wěn)定性的條件下，TMS320C5402芯片具有先進的多總線結構，能整合維特比加速器，同時它采用6級流水線，使工作能同時進行，工作速率提高，其芯片內部RAM和ROM可以根據PMST寄存器中的OVLY和DROM位靈活設置等有利于算法的優(yōu)化，并且價格較低，適合于學生進行開發(fā)。同時配置有較大的ROM能存儲大量的固化程序和