【正文】 。設(shè)置內(nèi)層 循環(huán) 次數(shù) 2+1 MAC *AR2+, *AR3, A 。 運(yùn)算結(jié)果存到 AR4指向內(nèi)存單元 LOOP: LD *AR1+, A 。 首先簡要介紹濾波器的基本原理、 結(jié)構(gòu)， 然后通過實(shí)例介紹濾波器設(shè)計(jì)在 C54x上的實(shí)現(xiàn)方法。 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 19 FIR數(shù)字濾波器 的 DSP實(shí)現(xiàn) 則其系統(tǒng)函數(shù)，即濾波器的傳遞函數(shù)為： 01()1MkkkNkkkbzHzaz????????如果系統(tǒng)輸入、輸出服從 N階差分方程： 01( ) ( ) ( )MNkkkky n b x n k a y n k??? ? ? ???IIR濾波器 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 20 FIR數(shù)字濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) ka相應(yīng)的傳遞函數(shù)為： 0( ) ( )MkkH z b k z ??? ?若所有的 均為零，則有： 0( ) ( )Mkky n b x n k????FIR濾波器 21 01( ) ( ) ( )MNkkkky n b x n k a y n k??? ? ? ???就是單位沖激響應(yīng)序列， 濾波器設(shè)計(jì)的目標(biāo) 就是找到合適的序 列 FIR濾波器 的 DSP實(shí)現(xiàn) 0( ) ( )Mkky n b x n k???? kbkb中 , 系 數(shù) (k=1~M)形 成的序列 （ k=1~M）。 0( ) ( )MkkH z b k z ??? ? FIR濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) FIR濾波器在 C54x上的實(shí)現(xiàn) 1) 利 用 C54x自帶的 dsplib庫函數(shù)實(shí)現(xiàn) DSPLIB庫提供了幾個(gè)與 FIR濾波直接有關(guān)的函數(shù)，分別是 : ?cfir ?fir ?firinterp ?firs ?firs2 ?firlat : Lattice FIR filter implementation ?firdec: Decimation filter with user specified FIR coefficients DSPLIB庫 函數(shù)見 TI網(wǎng)站 壓縮文件TMS320C54x DSP Library sprc099 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 24 FIR濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) 2) FIR濾波運(yùn)算的匯編語言程序設(shè)計(jì) 采用匯編的方法主要有： ?線性緩沖區(qū)法 ?循環(huán)緩沖區(qū)法 {單值更新緩存法 區(qū)域更新緩存法 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 25 FIR濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) (1) 線性緩沖區(qū)法 單值更新緩存法： 具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： (1)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟一個(gè) N單元的緩沖 區(qū) , 用 來存放最新的 N個(gè)輸入樣本； (2)從最老樣本開始取數(shù)，每取一個(gè)數(shù)后，樣本向下移位 ； (3)讀完最后一個(gè)樣本 后 ,輸 入最新樣本并存入緩沖 區(qū)頂 部。 MACD *AR2, 1000h, A AR2 AR2 AR2 27 (AR2) (1000h)+(A)→ A 線性緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn) FIR濾波 .title .mmregs .def start X .usect“x”,8 。輸 出口地址 PA1 .set 1 。h6=, Q15定標(biāo) .word 2*32768/10 。h4= .word 3*32768/10 。h2= .word 2*32768/10 。h0= (1) 線性緩沖區(qū)法 單值更新緩存法： .text start:SSBx FRCT。第一次濾波完成后修改指針偏移量 LD x+1,DP 。FIR濾波運(yùn)算 RPTZ A,6 。完成乘法 累加并移位 STH A, *AR2 。輸 出 y(n) BD FIR1 。 輸 入最新 樣本 ,并 修改 AR2=AR2+AR0,并指向緩沖區(qū)底部 .END AR2 X : y(n) X +1: x(n) x(n) X +2: x(n1) x(n) X +3: x(n2) x(n1) X +4: x(n3) x(n2) X +5: x(n4) x(n3) X +6: x(n5) x(n4) X +7: x(n6) x(n5) h(0) h(1) h(2) h(3) h(4) h(5) h(6) COEF 輸出輸入 30 (1) 線性緩沖區(qū)法 單值更新緩存法： n+1) y(n) ( ) 第 9章 C54x綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2)用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn) FIR濾波器 FIR圖 FIR濾波器循環(huán)緩沖區(qū)存儲(chǔ)器圖 31 用最新樣本值替代最老樣本值 FIR濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) (2)用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn) FIR濾波器 1)在數(shù)據(jù)存 儲(chǔ) 器開 辟一個(gè) N個(gè)單元的緩 沖 區(qū)(滑 窗 ), 用 來存放最新的 N個(gè)輸入樣 本 ； 32 算 法的 過 程： 2)從最新樣本開始取 數(shù) ； 3)讀完最老樣本后，輸入最新樣本來代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù)位置不變 ； 4)用 BK寄存器對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使緩沖區(qū)地址首尾相鄰 。定義 輸出數(shù)據(jù)暫存 空 間 Xn .usect “xn”,7 。定義 濾波器系數(shù) 存 儲(chǔ)空間 PA0 .set 0 。輸入口 地址 .data Table:.word 1*32768/10 。h1= .word 3*32768/10 。h3= .word 5*32768/10 。h5= .word 7*32768/10 。FIR濾波運(yùn)算 RPTZ A,6 MAC *AR2+0%,*AR3+0%,A STH A,y PORTW y,PA0 BD FIR2 PORTR PA1,*AR2+0% 。小數(shù)乘法編程時(shí) ， 設(shè)置 FRCT(小數(shù)方式 )位 STM h0,AR1 RPT 6 MVPD table,*AR1+ 。用最新樣 本替 代 最 老 樣本 新緩沖區(qū) AR3 (3)區(qū)域更新緩存 法 也屬線 性緩沖區(qū)法 區(qū) 域更新緩存法 就是 每次批量輸入一 批 (m+N1個(gè) )新 樣值， 然后對(duì)這一批數(shù)進(jìn)行濾波處理后批量存 儲(chǔ) 輸出 (m個(gè) )結(jié) 果，然 后 批量 更 新區(qū)域緩存 。 10( ) ( )Nkky n b x n k?????山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 38 N為濾波器系數(shù)長度。 (6)修正數(shù)據(jù)指針， AR3指向 New區(qū)的最老數(shù)據(jù)； AR4指向 Old區(qū)的最老數(shù)據(jù) 。 (4)進(jìn)行 (AR3)+(AR4)?AH加法運(yùn)算，并修改數(shù)據(jù)指針， AR31?AR3， AR41?AR4； 乘累加： (B)＋ (A(32－ 16)) PAR→B 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 44 對(duì)稱 FIR濾波器 的 優(yōu) 點(diǎn) : 乘 法的次數(shù)減少了一半 。 FIRS Xmem， Ymem， Pmad 該指令的操作如下： 執(zhí)行： Pmad→PAR 當(dāng) (RC)≠0 （循環(huán)計(jì)數(shù)器） ((Xmem)＋ (Ymem))?16→A (B)＋ (A(32－ 16)) PAR→B (PAR＋ 1)→PAR (RC)－ 1→RC 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程劉忠國 45 說明： FIRS指令在 同一機(jī)器周期內(nèi) ，通過 C和 D總線 讀兩次數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ， 同時(shí)通過 P總線讀程序存儲(chǔ)區(qū)的一個(gè)系數(shù) 。設(shè)置了循環(huán)緩沖區(qū)，就需要設(shè)置相應(yīng)的循環(huán)緩沖區(qū)指針，如用AR3指 向 New緩沖區(qū)中最新的數(shù)據(jù)， AR4指 向 Old緩沖區(qū)中最老的數(shù)據(jù)； (2) 將系數(shù)表存放在程序緩沖區(qū)內(nèi)。輸出口 地址 PA1 .set 1 。 .word 2*32768/10。 .word 4*32768/10。AR3指 向新緩沖區(qū)第一個(gè)單元 STM x_old+(size1), AR4 。循 環(huán)緩沖區(qū)長度 STM 1, AR0 PORTR PA1,＃ x_new 。AH=x[n]+x[n7] (第一次 ) RPTZ B, (size1) 。B=B+AH * h0, 。保存結(jié)果 x(n4) x(n5) x(n6) x(n7) AR4 x(n) x(n3) x(n2) x(n1) AR3 x_new x_old 1 2 3 4 5 AR3 AR4 ；以上程序執(zhí)行完畢后， AR3和 AR4指向位置如圖 48 + PORTW y， PA0 ； 輸出結(jié)果 MAR * +AR3(2)% ； 修正 AR3， 指向 新緩沖區(qū)最老數(shù)據(jù) MAR * AR4+% ；修正 AR4， 指向 老緩沖區(qū)最老數(shù)據(jù) MVDD *AR3, *AR4+0% 。輸 入新數(shù)據(jù)至新緩沖區(qū) .end x(n4) x(n5) x(n6) x(n7) AR4 x(n) x(n3) x(n2) x(n1) AR3 新 舊 ；前頁程序執(zhí)行完畢后，AR3和 AR4指向位置如圖 AR3 AR4 AR4 49 FIR濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) + ( +1 數(shù)字濾波器的 DSP實(shí)現(xiàn) FIR濾波器在 C54x上的 simulator實(shí)現(xiàn) 舉 例 例 1目標(biāo) : 設(shè)計(jì)一個(gè) 15階 FIR低通濾 波 器 , 截止頻率 (指數(shù)字頻率，對(duì)應(yīng)采樣頻率一半的數(shù)字頻率為 1)。 51 ① 用 MATLAB編程得出濾波器系數(shù) ； f = [0 1]。 b=fir2(15, f, m) freqz(b,1,1000) 。 %書中 f = [0 1] 對(duì)應(yīng)截止頻率約 m = [1 1 0 0]。 b) 建立 匯 編源文件 ,中 斷向量 表 和 鏈接命令文件 ，并添 加到 。 d) 在 file 菜單下，選擇 load program 選項(xiàng)，將生成的 文件裝載到 DSP中 。濾波器系數(shù)個(gè) 數(shù) ,循 環(huán)緩沖區(qū)長度 K_FIR_INDEX .set 1 。輸入數(shù)據(jù)緩 沖 區(qū)大小 FIR_COFF_START .sect fir_coff 。 濾 波器系 數(shù)緩沖區(qū) d_data_buffer .usect “fir_bfr” ,40 。輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū) output .usect fir_bfr,256 。初始化 FIR濾波 器程序地址標(biāo)號(hào) .def fir_task 。 。 .sect .fir_prog fir_init: STM input, AR6 。輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址裝入 AR7 STM coff_data, AR5 。 161 MVPD FIR_COFF_START,*AR5+ 。循環(huán)緩沖區(qū)首地址裝入 AR4 RPTZ A,CIR_BFFR_LENGTH STL A,*AR4+ 。 。累加器 A(濾波器輸出 )=h(i)*x(ni),i=0,1,2,3.....15。 fir_task: