【正文】 4x 系列，AD公司的 ADSP2IX，ADSP210X 系列等。這些特點(diǎn)都非常適合數(shù)字信 6號(hào)處理中的濾波器設(shè)計(jì)的有效實(shí)現(xiàn)，并且它速度快、穩(wěn)定性好、編程方便。它們體積小、保密性好，具有極高的性能，但靈活性差。 由于 FPGA 產(chǎn)品的迅速發(fā)展，人們可以利用 Atera、Xilinx 等產(chǎn)品，使用其相關(guān)開(kāi)發(fā)工具和 VHDL 等硬件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，通過(guò)軟件編程用硬件實(shí)現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。IIR 濾波器的設(shè)計(jì)內(nèi)容就是尋求一個(gè)物理上可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)函數(shù) H(z)，使其頻率響應(yīng)H(z)滿足所希望得到的頻域指標(biāo)，即符合給定的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶衰減系數(shù)和阻帶衰減系數(shù)。其設(shè)計(jì)步驟是，先設(shè)計(jì)模擬濾波器，再按照某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。其設(shè)計(jì)步驟是：先設(shè)計(jì)過(guò)渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù) Ha(s)，然后將 Ha(s)按某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H(z)。為了保證轉(zhuǎn)換后的 H(z)穩(wěn)定且滿足技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)轉(zhuǎn)換關(guān)系提出兩點(diǎn)要求： 1. 因果穩(wěn)定的模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，仍是因果穩(wěn)定的。利用模擬濾波器成熟的理論設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的過(guò)程是： 1. 確定數(shù)字低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)：通帶邊界頻率 、通帶最大衰減 、阻p?p?帶截止頻率 、阻帶最小衰減 。3. 按照模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)過(guò)渡模擬低通濾波器。 IIR 數(shù)字濾波器的基本原理 數(shù)字濾波器是利用離散系統(tǒng)的特性對(duì)系統(tǒng)輸入信號(hào)進(jìn)行加工和變換，改變輸入序列的頻譜或信號(hào)波形，讓有用的頻率分量通過(guò)，抑制無(wú)用的信號(hào)分量輸出，根據(jù)其頻率特性同樣可以分為低通、高通、帶通和帶阻。數(shù)字濾波器濾波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：y(n)=x(n)*h(n) 。其頻域特性為：其中 ， 分別是數(shù)字濾波器的輸出序列和)(jweY)(jwX輸入序列的頻域響應(yīng)， 是數(shù)字濾波器的單位取樣響應(yīng) 的 頻譜 ， 又稱為數(shù)字濾波)(jweH器的頻域響應(yīng)。 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)流程框圖IIR 。圖 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)流程框圖 9第 3 章 基于 DSP 的方案設(shè)計(jì) DSP 系統(tǒng)的特點(diǎn) DSP 系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的，因此不但具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)而且還具有以下特點(diǎn)：1. 接口方便：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多。3. 穩(wěn)定性好：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小、可靠性高、無(wú)器件老化現(xiàn)象。5. 可重復(fù)性好：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 當(dāng)然，數(shù)字信號(hào)處理也存在一些缺點(diǎn)。DSP 系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)題，而且 DSP 系統(tǒng)消耗的功率也較大。 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程一個(gè) DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程大概要有以下幾個(gè)步驟： 1．根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)要求，確定系統(tǒng)處理精度要求、速度要求、實(shí)時(shí)性要求等性能指標(biāo)。 3．DSP 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是指根據(jù)系統(tǒng)的要求和選用的 DSP 芯片編寫相應(yīng)的程序。在實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)往往是兩種語(yǔ)言結(jié)合編寫，在算法運(yùn)算量大的地方使用匯編語(yǔ)言，在運(yùn)算量小的地方使用 C 語(yǔ)言，這樣既能縮短軟件的開(kāi)發(fā)周期，提高程序的可讀性和可移植性，又滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。首先根據(jù)題目要求確定帶通濾波器的技術(shù)指標(biāo)，先要進(jìn)行頻率的預(yù)畸變，并且歸一化頻率，再設(shè)計(jì)出切比雪夫 II 模擬低通濾波器，并求出其階數(shù)等相關(guān)參數(shù)。最后通過(guò)畫圖求出其幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、幅度特性曲線與零極點(diǎn)，并畫出波形圖。基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波器的總體方案設(shè)計(jì)步驟：1. 利用 MATLAB 來(lái)確定 IIR 濾波器的參數(shù)。3. 設(shè)置波形時(shí)域觀察窗口,得到其濾波前后波形變化圖。 11 圖 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)總框圖 12第 4 章 軟件設(shè)計(jì) CCS 平臺(tái)介紹CCS 是一種針對(duì) TMS320 系列 DSP 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在 Windows 操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。CCS 的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成：TMS320C54x 集成代碼產(chǎn)生工具；CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；DSP/BIOS 實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口 API；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的 RTDX插件以及相應(yīng)的程序接口 API；由 TI 公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件。2．含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化 C 編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中。4．工程項(xiàng)目管理工具可對(duì)用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。5．基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存器、存儲(chǔ)器、反匯編、變量窗口等功能，并支持 C 源代碼級(jí)調(diào)試。7．探測(cè)點(diǎn)工具，可用于算法的仿真，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視等。9．?dāng)?shù)據(jù)的圖形顯示工具，可以將運(yùn)算結(jié)果用圖形顯示，包括顯示時(shí)域/頻域波形、 13眼圖、星座圖、圖像等，并能進(jìn)行自動(dòng)刷新。利用 GEL 擴(kuò)展語(yǔ)言，用戶可以編寫自己的控制面板 /菜單，設(shè)置 GEL 菜單選項(xiàng)，方便直觀地修改變量，配置參數(shù)等。12．支持 RTDX 技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn) DSP 與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換。 仿真結(jié)果 噪聲正弦波的輸入如下圖 。圖 噪聲正弦波的濾波輸出圖由噪聲正弦波的輸入輸出波形比較得到，在輸入的基礎(chǔ)上濾除了高頻成分，得到了設(shè)計(jì)所要求的頻率段的波形，說(shuō)明濾波器正常工作了，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的濾波處理。IIR 濾波器的重大缺點(diǎn)在于，由于存在反饋其穩(wěn)定性不能得到保證。不過(guò)這次我們的系統(tǒng)仿真,我們還是得到了我們滿意的結(jié)果。了解了 CCS 的用法，充實(shí)了我的知識(shí)，讓我收益頗豐。在寫作過(guò)程中也不是一帆風(fēng)順的，我也遇到很多問(wèn)題。比如在比較設(shè)計(jì)濾波器的方法上首先應(yīng)該明確其技術(shù)指標(biāo)以及某些參數(shù)的實(shí)際意義。如果不進(jìn)行頻率預(yù)畸變，那么設(shè)計(jì)出來(lái)的帶通濾波器的幅頻特性與相頻特性將會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的畸變，使設(shè)計(jì)的結(jié)果不滿足給定的要求，在實(shí)際中會(huì)造成很嚴(yán)重的危害。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。好不容易弄好了以后，運(yùn)行時(shí)總是顯示說(shuō)程序有錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)和同學(xué)討論，并仔細(xì)的閱讀了程序，終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾天的奮斗終于做出來(lái)了，完成了所有的任務(wù)后整個(gè)人都很累，但同時(shí)看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計(jì)稿件我的心里是甜的，心情非常的激動(dòng)，這些讓我很有成就感，我覺(jué)得這一切都值了。對(duì)我個(gè)人而言，知識(shí)上的收獲重要，但能力上的提高上更為可喜。在老師的啟發(fā)下，使我自己少走彎路，使自己才能順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 何蘇勤，王忠勇. TMS320C2022 系列 DSP 原理及實(shí)用技術(shù) . 北京: 電子工業(yè)出版社，2022.