【正文】 10 輸入是一組 (由模擬信號取樣和量化的 )數字量，其輸出是經過變換的另一組數字量。 (4)線性相位模擬濾波器轉變?yōu)榫€性相位數字濾波器，頻率響應混迭只適應于限帶的低通、帶通濾波器。 (3)有限字長效應：數字濾波器量化的一個連續(xù)信號會帶有噪音，在計算過程中也會發(fā)生的舍入噪聲的影響。但是，一旦軟件和硬件都設計、開發(fā)完成以后，可以對幾個信號或者通道進行濾波，不需要專門改動軟硬件。數字濾波器的響應越緊湊，那么濾波器的速度就越快。其中，這個 A/D轉換和 D/A 轉換的建立時間限制了能夠處理的最高頻率。相對于模擬濾波器，數字濾波器的缺點有一下幾條： (1)速度限制：模擬濾波器比數字濾波器能實時處理的最大信號帶 9 寬高得多 [9]。 (9)數字濾波器可以通過一定的技術使它的體積可以更小、功耗更低、價格更便宜。 (8)對大于等于一個的信號或者通道進行濾波，不需要重復硬件，只用一個數字濾波器就可以搞定，濾波程序可以共用。很多行業(yè)需要在極低頻率下，比如在生物醫(yī)學中，這里采用模擬濾波器是不可以的，只能用數字濾波器。這些噪聲在數字系統(tǒng)的運算中可能會被放大，因此在設計數字濾波器時需要采用合適的結構，以降低輸入噪聲對系統(tǒng)性能的影響 [8]。這主要是因為數字濾波器是以數字器件執(zhí)行運算，從而避免了模擬電路中噪聲 (如電阻熱噪聲 )的影響。 (4)數字濾波器中有一種自適應濾波器，它的頻率響應可以在一個可編程的處理器的幫助下，自動的調整。 (3)組成數字濾波器的器件的性能特別穩(wěn)定，不會像模擬濾波器那樣隨著環(huán)境指數 (例如，溫度、電壓、時間等 )的變化而改變，可靠性非常高。數字濾波器的精度僅僅是受限于它所采用的字長，數字濾波器可以在極細精度上來濾波，比如過濾掉 2020Hz 和 1999Hz 的信號，留下 2020Hz 的信號。它們分別是： (1)數字濾波器有真正的線性相位響應，只要幅頻響應曲線不是劇烈變化的，就可以使用 IIR 濾波器來設計。數字濾波器是數字信號 處理中廣泛使用的一種線性系統(tǒng)，是數字信號處理的基礎 [7]。 7 2 濾波器原理基礎 IIR 數字濾波器的優(yōu)缺點 濾波是信號處理的一種最基本和最重要的技術，利用濾波技術可以從復雜的信號中提取有用的信號，抑制不需要的信號。 主要研究內容 本文主要研究基于 DSP 的 IIR 濾波器設計的基本原理、設計過程以及實現方法，研究如何通過 MATLAB 來通過 DSP 芯片實現濾波功能。在一些特殊的場合，要求的信號處理過程固定且要求處速度極高，但是通用的 DSP 芯片很難實現 (例如用于卷積、數字濾波、 FFT、相關等算法的專用 DSP 芯片 )，專用 6 的 DSP 芯片已確定固定的算法結構，再將這相應的固定信號處理算法在芯片內部用硬件實現 [6]。其中性能比較好應用比較廣泛的有T1 公司生產的 TMS320C2020 系列， TMS320C54x 系列， TMS320C28x系列， TMS320C5000 系列， TMS320C6000 系列等?？删幊痰?DSP 芯片利用改進后的哈佛總 線結構，內部有硬件乘法器、累加器，程序空間和數據空間分開，使用流水線結構，具有良好的并行 (同時取指令和取操作數 )特點，允許程序空間和數據空間之間可以相互交流傳送數據，并有專門設計的適用于數字信號處理的指令系統(tǒng)，節(jié)約了一個指令周期的時間等。諾依曼 (John Von Nouma)結構，運行速度慢，所以這種方法只能適用于一些不太復雜的數字信號處理，比如簡單 Process Identifier 的控制算法。 (3)用通用的單片機實現。 (2)在通用的 PC 系統(tǒng)中外加上專業(yè)性的加速 DSP 處理機實現 [3]。其中，那些軟件可以用市面上已經在廣泛應用的各類編程軟件，也可以自己設計編寫。因此，在線性系統(tǒng)中我們可以采用有限沖擊響應濾波器，而在非線性系統(tǒng)中，則需要無限沖擊響應濾波器大展神通。盡管無限沖擊響應濾波器會因為它的結構存在反饋，而造成響應的系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，但是對于非線性系統(tǒng)來說，它的不穩(wěn)定性是可以忽略的。有限沖擊響應濾波器是對單位沖擊的輸入信號有有限長的序列響應，相對無限沖擊響應濾波器來說，它的穩(wěn)定性大大好于無限沖擊響應濾波器 [4]。相對于模擬濾波器，它有更精確的相位表示，適合靈活性較高的操作，且方便存儲和利用。相對于模擬濾波器來說，數字濾波器可靠性更高一些，它對外界環(huán)境不如模擬濾波器那么敏感。數字濾波 4 器是應用于離散系統(tǒng)中，對離散信號或波形進行濾波的裝置。實際上，濾波器按信號處理的方式來分，可以分為模擬濾波器和數字濾波器。 其中，數字濾波技術是數字信號處理中相當重要的一種技術。舉個例子，在數學領域中，數值分析、隨機過程、概率統(tǒng)計、微積分等都是數字信號處理的基本工具。數字信號處理在 DSP 理論和算法提出以后得到了長足的發(fā)展和進步，使得這種技術得到了廣 泛的應用；而數字信號處理的應用同時也促進了數字信號處理理論的發(fā)展。Analog filter 3 1 緒論 認識數字信號處理和 IIR 數字濾波器 數字濾波器是數字信號處理重要組成部分之一， 數字信號處理 是利用 計算機 或專用處理設備，以數字形式對信號進行采集、變換、 濾波 、估值、增強、壓縮、識別等處理 [1]，以得到符合人們需要的信號形式。DSP chip。 關鍵詞 ： IIR 濾波器； DSP 芯片；數字信號處理；模擬濾波器 2 The Design of IIR Filter Based on DSP Chip YueYao Grade2020 Electronic Information Science and Technology Abstract:Digital Signal Processing is an emerging discipline involves many discipline and is widely used in many the early 1960s, digital signal processing (in other words is digitization and digital processing of signals) theories have been proposed,In twentieth Century 70 time, DSP theory and algorithm was proposed based on. Soon after in 1982 the world39。 本文主要講述了 IIR 濾波器的設計原理和在 DSP 上實現 IIR 濾波器的過程。隨著科學技術的飛速發(fā)展，數字化硬件技術得到長足的發(fā)展，這就帶動了數字信號處理的飛速發(fā)展，也使得它得到了很多的實際應用，由此奠定了 DSP 這一詞的地位。 不久之后， 1982 年世界上第一枚 DSP 芯片誕生了。 I 學科分類號 本 科 畢 業(yè) 設 計 題 目 (中文 )： 基于 DSP的 IIR濾波器設計 (英文 )： The Design of IIR Filter Based on DSP Chip 姓 名 學 號 院 (系 ) 專業(yè)、年級 指導教師 二〇 年 月 II 目錄 摘要 ......................................................................................................... 1 Abstract. .................................................................................................. 2 1 緒論 ..................................................................................................... 3 認識數字信號 處理和 IIR 數字濾波器 ...................................... 3 數字濾波器的實現方法 .............................................................. 4 主要研究內容 ............................................................................. 6 2 濾波器原理基礎 ................................................................................. 7 IIR 數字濾波器 的優(yōu)缺點 ............................................................ 7 IIR 數字濾波器的設計方法和原理 ......................................... 9 脈沖響應不變法 .............................................................. 12 雙線性變換法 .................................................................. 14 IIR 濾波器的基本結構 .............................................................. 17 3 IIR 濾波器的設計過程及 DSP 的實現 .............................................. 21 IIR 濾波器的設計過程 .............................................................. 21 DSP 系統(tǒng)的設計流程 ................................................................ 22 IIR 數字濾波器在 DSP 上的實現 ............................................. 22 參考文獻 ............................................................................................... 28 附錄 ....................................................................................................... 29 致謝 ....................................................................................................... 32 外文文獻譯文 ...................................................................................... 13 外文文獻原文 1 基于 DSP 的 IIR 濾波器設計 電子信息科學與技術 2020 級 岳瑤 摘要： 數字信號處理 (Digital Signal Processing， DSP)是一門涉及許多學科而又廣泛應用于眾多領域的新興學科。早在 20 世紀 60 年代，數字信號處理 (即信號的數字化及數字處理 )理論已經被被提出，到 20 世紀 70 年代， DSP 理論和算法基礎才被人提出。這枚 DSP 芯片在當時運算速度很快，尤其是在編碼解碼和語音合成方面得到廣泛應用。之后，DSP 芯片的科研不斷推陳出新，每一代的 DSP 芯片都向著使運算速度更快、精度更高的目標發(fā)展，應用于通信、語音、醫(yī)療、儀器