【正文】 封閉公式表示，則不能用上式求出 。(d()dhn由此可求出單位脈沖響應(yīng) 為()dhn（12）si[()]cdwna???為保證線性相位特性， =(N1/2)。()dhn 數(shù) 字 濾 波 器 的 MATLAB 的 實(shí) 現(xiàn)MATLAB 是美國 MathWorks 公司自 20 世紀(jì) 80 年代中期推出的數(shù)學(xué)軟件，優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算能力和卓越的數(shù)據(jù)可視化能力使其很快在數(shù)學(xué)軟件中脫穎而出。它提供了強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算、靈活的程序設(shè)計(jì)流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界面設(shè)計(jì)、便捷與其他程序接口功能；它提供了數(shù)字處理工具箱，使數(shù)字處理比以前更為簡潔方便且效果更好 [6][7]。首先應(yīng)根據(jù)指標(biāo)參數(shù)及對(duì)濾波器特性的要求，選擇合適的濾波器類型及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的濾波器技術(shù)指標(biāo)為：濾波器階數(shù)為 51，采樣頻率 fs 為 181KHz，濾波器截止頻率 fc 為 10Kz 的濾波器。0 10 20 30 40 50 60 70 80 9012010080604020020Frequency (kHz)Magnitude (dB)Magnitude Response (dB)圖 2 幅頻曲線0 10 20 30 40 50 60 70 80 907006005004003002001000Frequency (kHz)Phase (degrees)Phase Response圖 3 相頻曲線由圖 2，圖 3 可得：圖 2 為本次所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻特性曲線，圖 3 為本次所設(shè)計(jì)濾波器的相頻特性曲線。第四章 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)功能電路圖如下：串口 電源A/DD/ADSP（C55X）時(shí)序控制CPLDRAM FLASH JTAG圖 濾波器系統(tǒng)功能框圖其中，DSP 芯片 C55X 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理(濾波算法):A/D,D/A 轉(zhuǎn)換任務(wù)由芯片TLC320AD50C 來完成，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由 DSP 芯片進(jìn)行算法處理，然后再經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換輸出。FLASH 芯片 SST39VF040 用來固化 DSP 程序及上電自舉(采用 8bit 并行模式)。電源芯片TPS73HD318 提供給 C55X 所需的 和 電壓，并用引腳 RESET2 對(duì) C55X 進(jìn)行復(fù)位。 時(shí) 鐘 電 路 設(shè) 計(jì)C55X 有 X1 和 X2 兩個(gè)時(shí)鐘管腳，X1 為輸出管腳，X2 為輸入管腳也稱為 CLKIN。電路連接如下。圖 時(shí)鐘電路C55X 的支持軟件 PLL(內(nèi)部鎖相環(huán))控制方式，在 DSP 復(fù)位時(shí)，它由 CLKMD1~CLKMD3 三個(gè)管腳的電平?jīng)Q定，這三個(gè)管腳值也決定了時(shí)鐘模式寄存器的值。I/O 電源為 ，為外部接口引腳提供電壓。時(shí)鐘電路也需要消耗一部分電流，而且這部分電流是恒定的，與 CPU 和外設(shè)的激活度無關(guān)。該芯片電源輸入為 5V，可提供兩路輸出電壓，一路為 ，一路為 ，每路最大輸出電流為 750mA，還提供兩個(gè)寬度為 200ms 的低電平復(fù)位信號(hào)，可直接與C55X 的復(fù)位引腳連接。該芯片內(nèi)部 ADC 之后有抽樣濾波器，DAC 之前有插值濾波器，接收和發(fā)送可同時(shí)進(jìn)行。連接圖如下:圖 和 ADSOC 的硬件連接C55X 工作于 SPI 方式的從機(jī)模式，它的 BFSX,BCLKR,BCLKX 通過寄存器配置為外部輸入。串行口的接收/發(fā)送過程受 AD50C 的控制。 接 口 設(shè) 計(jì)FLASH 芯片采用使用 SST39VF040，該芯片是 SST 公司的 39 系列多用途閃存，它是單電壓讀寫操作，有極高的可靠性，功耗較低，具有塊區(qū)域擦除能力。在本設(shè)計(jì)中，使用外部數(shù)據(jù)空間 8000H~FFFFH，所以寫入的是數(shù)據(jù)0,實(shí)際對(duì)應(yīng) SST39VF040 數(shù)據(jù)空間的 OOOOH~7FFFH。接口電路如下圖所示。圖 與 FLASH 接口電路FLASH 控制管腳的邏輯關(guān)系如下:(其中， “十”表示邏輯或), , ,DSCE?WRMTBO/?WRMSTBE/?? 外 部 存 貯 器 接 口 設(shè) 計(jì)外擴(kuò) RAM 芯片采用 IS61LV6416，該芯片是一種高速 CMOS 靜態(tài) RAM 存儲(chǔ)容量為64Kx16 位，數(shù)據(jù)存取時(shí)間為 10ns，能滿足高速運(yùn)行需要。與 C55X 連接圖如圖 。圖 與 RAM 連接電路5FIR 濾 波 器 的 DSP 程 序 實(shí) 現(xiàn)使在初期階段，因 DSP 的性能指標(biāo)較低，主要用匯編語言來編寫高效、專用的程序代碼，后來隨著 DSP 運(yùn)算速度的提高，采用 C 語言編程來降低開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期，但關(guān)鍵程序段仍結(jié)合 DSP 硬件編寫 DSP 匯編程序。利用 MATLAB 輔助 DSP 程序開發(fā)，提高了程序開發(fā)效率，縮短了軟件開發(fā)周期。它有 MAC指令，該指令將數(shù)據(jù)區(qū)的兩個(gè)數(shù)相乘，然后再與累加器中的值累加，運(yùn)算結(jié)果仍存在累加器中為下次操作準(zhǔn)備。 傅 氏 級(jí) 數(shù) 法 的 DSP 程 序 實(shí) 現(xiàn)在第三章最后算出了濾波器四種類型的系數(shù)表達(dá)式。下面是 FIR 帶通濾波器算法程序段:voidfirbpf(doublelpass,doublehpass){intt。tFLen。m=sin((t(FLen1)/)*hpass*pi)/((t(FLen1)/)*pi)。}if(t==((FLen1)12))h[t]=hpasslpass。 利 用 匯 編 程 序 實(shí) 現(xiàn) FIR 濾 波 器匯編程序調(diào)試首先在 CCS 中建立新的工程 ,然后將匯編語言源文件(.asm)文件以及中斷向量文件(.asm)、位文件(.cmd)添加到工程中。編譯并將整個(gè) FIR 項(xiàng)目成功地下載到目標(biāo)系統(tǒng)板后,FIR 程序就可以在 EVM 板上運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試（程序見附錄 A） 。主程序系統(tǒng)初始化輸入緩沖區(qū)初始化為零根據(jù)指標(biāo)生成系數(shù)開放中斷等待中斷中斷程序是否采集到256 個(gè)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)值歸一化輸入緩沖區(qū)值下移一位，加入最新輸入信號(hào)進(jìn)行乘加運(yùn)算返回是否圖 程序流程圖在主程序中，在 flag=0 處設(shè)置斷點(diǎn)；單擊“Run”運(yùn)行程序，程序?qū)⑦\(yùn)行至斷點(diǎn)處停止；用 View/Graph/Time/Frequency 打開一個(gè)圖形觀察窗口如圖 示。在實(shí)驗(yàn)中，還可通過改變混頻信號(hào)的混疊情況，來觀察濾波器的濾波情況，如加大或減小高頻率的幅度(頻率)或者改變?yōu)V波器的長度及采樣頻率來觀察 DSP 芯片的濾波效果。圖 為加大濾波器階數(shù)到 80的濾波效果。圖 加大濾波的濾波情況圖 階濾波效果圖 階濾波效果 小 結(jié)一般用 DSP 芯片實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器，都是先在 MATLAB 里設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，得到濾波器系數(shù)，然后在 DSP 匯編程序中，對(duì)相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行 Q15 格式轉(zhuǎn)換處理，如系數(shù)，轉(zhuǎn)換成 Q15 格式，*32768 形式，再采用相關(guān)的匯編指令來實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器算法。如果在 MATLAB 中生成濾波器系數(shù)后，以某種形式建立一種連接，把系數(shù)傳到 CCS 中，供 DSP 濾波算法程序使用，當(dāng)MATLAB 中設(shè)計(jì)的濾波器系數(shù)改變時(shí)，相應(yīng)在 CCS 中也改變，這樣就可達(dá)到快速設(shè)計(jì)的目的。在 DSP 程序中包含該頭文件，便于采用 C 語言來實(shí)現(xiàn)程序。本文中采用匯編語言編寫 FIR 濾波子程序，在主程序中用 C 語言調(diào)用。通過 TI 相關(guān)英文文檔，知道在 C55X 自帶的 dsplib 庫中有相應(yīng)的用匯編語言編寫并已優(yōu)化的 FIR 濾波器源程序，這些程序都符合 TI 的軟件編程規(guī)范，在 CCS 中的對(duì)選項(xiàng) buildoptions 進(jìn)行設(shè)置就可直接調(diào)用，另外還要把 C55X 的 dsplib 加到工程中，在程序中包含 頭文件。（1）hortfir(data*x,data*h,*r,data,*dbuffer,ushortnh,ushortnx)這是一種直接型的濾波器函數(shù)，x 為輸入樣本向量，h 為系數(shù)向量，r 為輸出向量，dbuffer 為緩沖區(qū)，nh 為系數(shù)個(gè)數(shù)，nx 為輸入樣本數(shù)。（3）firinterp(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh,ushortnx)采用插入法。（5）intfirs2(data*x,data*h,data*r,data*dbuffer,ushortnh2,ushortnx)一般型。在 C 程序中，參數(shù)是以指針形式建立的。其中，由 FDATooI 得到的頭文件的數(shù)據(jù)類型與 dsplib 庫中函數(shù)的類型不同，C55X 的數(shù)據(jù)是 16 位，由FDATool 傳遞系數(shù)給 CCS 時(shí)，應(yīng)選擇有符號(hào)的 16 位整數(shù)，還有相應(yīng)的修改。具體過程為:先在 MATLAB 中設(shè)計(jì) FIR濾波器，編寫模擬信號(hào)，通過濾波器濾波，得到相應(yīng)的濾波信號(hào)，以數(shù)據(jù)文件的形式保存模擬信號(hào)與濾波后的信號(hào)。此方法在仿真、調(diào)試中非常有用。在理解FIR 濾波器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，在 MATLAB 環(huán)境下利用矩形窗設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)FIR 濾波器。仿真結(jié)果表明，基于 DSP 實(shí)現(xiàn)的濾波器具有穩(wěn)定性好、精確度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)濾波。目前 DSP 正處于高速發(fā)展時(shí)期，它的技術(shù)可以說是日新月異，它的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之?dāng)U展。