【正文】 窗口長度N。先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。原則是保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇主瓣窄的窗函數(shù)。然后根據(jù)過渡帶寬度估計窗口長度 N。 （ 2）構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù) ()jwdHe ，即 ( 1 ) / 2( ) ( )jw jw Nd d gH e H w e ??? (8) 所謂的“標(biāo)準(zhǔn)窗函數(shù)法”，就是選擇 ()jwdHe 為線性相位理想濾波器（理想低通、理想高通、理想帶通、理想帶阻）。 （ 3）計算 ()dhn。如果給出待求濾波器的頻響函數(shù)為 ()jwdHe ，那么單位脈沖響應(yīng)用下式求出： 1( ) ( )2 jw jw nddh n H e e d w??? ?? ? （ 9） 如果 ()jwdHe 較復(fù)雜，或者不能用封閉公式表示，則不能用上式求出 ()dhn。我們可以對()jwdHe 從 w=0 到 w=2 ? 采樣 M 點，采樣值為 2( ) ( ) , 0 ,1 , 2 , , 1kj Md M dH k H e k M?? ? ?,進(jìn)行 M 點 IDFT 得到： ( ) [ ( ) ]dM dM Mh n ID FT H k? (10) 根據(jù)頻域采樣理論， ()dMhn與 ()dhn應(yīng)滿足： ( ) (d M d Mrh n h n r M R?? ? ???? ） （n )（ 11） 因此，如果 M 選得夠大，可以保證在窗口內(nèi) ()dMhn有效地逼近 ()dhn。 由此可求出單位脈沖響應(yīng) ()dhn為 si n[ ( ) ]() ()cd w n ahn na? ?? ?（ 12） 為保證線性相位特性， a =(N1/2)。 （ 4）加窗即可得到設(shè)計結(jié)果： h(n)= ()dhnw(n)。 數(shù)字濾波器的 MATLAB 的實現(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。 MATLAB 語言是當(dāng)今國際科學(xué)界最具有影響力、最有活力、以及應(yīng)用最廣泛的軟件之一。它提供了強(qiáng)大的科學(xué)運算、靈活的程序設(shè)計流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界面設(shè)計、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]。 MATLAB 集成了一套功能強(qiáng)大的濾波器設(shè)計工具 FDATool，它涵蓋了信號處理工具箱中所有濾波器設(shè)計方法，利用它可以方便地完成多種濾波器的設(shè)計、分析和性能評估。首先應(yīng)根據(jù)指標(biāo)參數(shù)及對濾波器特性的要求，選擇合適的濾波器類型及設(shè)計 方法進(jìn)行設(shè)計。本文以采用矩形窗設(shè)計低通數(shù)字濾波器為例。所設(shè)計的濾波器技術(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。設(shè)計的仿真結(jié)果如圖 2，圖 3 所示。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0020F r e q u e n c y ( k H z )Magnitude (dB)M a g n i t u d e R e s p o n s e ( d B ) 圖 2 幅頻曲線 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 00F r e q u e n c y ( k H z )Phase (degrees)P h a s e R e s p o n s e 圖 3 相頻曲線 由圖 2，圖 3 可得：圖 2 為本次所設(shè)計濾波器的幅頻特性曲線，圖 3為本次所設(shè)計濾波器的相頻特性曲線。由圖可以看出所設(shè)計的濾波器具有良好的低通濾波特性，在通帶內(nèi)具有嚴(yán)格的線性相位。 第四章 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件系統(tǒng)設(shè) 計 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)功能電路圖如下 ： 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 。RAM 芯片 IS61LV6416 用來擴(kuò)展存儲區(qū) (數(shù)據(jù)或程序 )。FLASH 芯片 SST39VF040 用來固化 DSP程序及上電自舉 (采用 8bit并行模式 )。CPLD用于時序控制 。電源芯片 TPS73HD318提供給 C55X 所需的 和 電壓，并用引腳 RESET2 對 C55X 進(jìn)行復(fù)位 。串口通信功能由 TLC16550C 與 MAX232 芯片完成。 時鐘電路設(shè)計 C55X 有 X1和 X2 兩個時鐘管腳， X1為輸出管腳， X2 為輸入管腳也稱為 CLKIN。為DSP 提供時鐘有兩種引腳連接方式，一種是 Xl 懸空，使用外部晶振提供時鐘，一種是利用 DSP 片內(nèi)為晶振振蕩器提供的放大電路器，外接晶振。電路連接如下。這種接法中，片內(nèi)振蕩器被激活， X2 腳向 DSP 送入一個頻率與 2 腳晶體標(biāo)稱值相同的時鐘，并通過外部鎖相環(huán)控制電路選擇適當(dāng)倍頻倍數(shù)為 CPU 內(nèi)部提供系統(tǒng)時鐘。 圖 時鐘電路 串口 電源 A/D D/A DSP （ C55X） 時序控制 CPLD RAM FLASH JTAG C55X 的支持軟件 PLL(內(nèi)部鎖相環(huán) )控制方式，在 DSP 復(fù)位時，它由 CLKMD1~CLKMD3 三個管腳的電平?jīng)Q定，這三個管腳值也決定了時鐘模式寄存器的值。三個管腳與倍頻關(guān)系如下表 : 表 ~CLKMD3 與倍頻關(guān)系 CLKMD1 CLKMD2 CLKMD3 復(fù)位值 時鐘模 式 0 0 0 E007H PLL*15 0 0 1 9007H PLL*10 0 1 0 4007H PLL*5 1 0 0 1007H PLL*2 1 1 0 F007H PLL*1 1 1 1 0000H PLL*1/2 1 0 1 F000H PLL*1/4 0 1 1 保留 電源電路設(shè)計 C55X 電源分為內(nèi)核電源 CVdd 和 I/O 電源 DvDD，內(nèi)核電源為 ，為包括 CPU、時鐘電路和所有外設(shè)的器件的所有內(nèi)部邏輯提供電流 。I/O 電源為 ，為外部接口引腳提供電壓。 C55X 的電流消耗主要取決于器件的激活度，內(nèi)核電源消耗的電流主要取決于 CPU 的激活度，外設(shè)消耗的電流決定于正在工作的外設(shè)及其速度，一般與 CPU 相比，外設(shè)消耗的電流是比較小的。時鐘電路也 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)。本設(shè)計中采用 TI 公司的芯片 TPS73HD318 來提供電源。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，還提供兩個寬度為 200ms 的低電平復(fù)位信號，可直接與 C55X 的復(fù)位引腳連接。與 C55X 連接圖如下 : 圖 電源連接電路 模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換采用芯片 TLC320AD50C(下面簡稱 AD50C)，該芯片最高采樣速率可達(dá)，通過 DSP 編程設(shè)置，可進(jìn)行 16 位 A/D 和 D/A 的高分辨率、低速信號轉(zhuǎn)換。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)送可同時進(jìn)行。TLC320AD50C 與 C55X 的 McBSP 串行口直接相連，不需要外圍電路不，占用并行總線，避免了總線沖突。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 。AD50 工作在主機(jī)模式 (M/S=1)，它的 SCLK 配置為內(nèi)部產(chǎn)生，這樣數(shù)據(jù)接收 /發(fā)送幀同步信號 (FS)、移 位時鐘信號 (SCLK)均由 AD50C 產(chǎn)生。串行口的接收 /發(fā)送過程受 AD50C的控制。該種連接方式不占并行總線，避免了總線沖突。 接口設(shè)計 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。 DSP 的 I/O 端口8000H 映射為 SST39VF040 的 A15~A8 地址的控制信號使能，即當(dāng)對 I/O 端口 8000H 寫數(shù)據(jù)的時候， A15~A18 分別等于數(shù)據(jù)的低 4 位，當(dāng)對外部存儲空間操作時，首先向 Il0 端口 8000H 寫入數(shù)據(jù)。在本設(shè)計中，使用外部數(shù)據(jù)空間 8000H~FFFFH，所以寫入的是數(shù)據(jù)0,實際對應(yīng) SST39VF040 數(shù)據(jù)空間的 OOOOH~7FFFH。這樣設(shè)置以后，將 DSP 上使用的外部數(shù)據(jù)空間映射到了 SST39VF040 的數(shù)據(jù)空間。接口電路如下圖所示。 在編寫引導(dǎo)程序之前，要編制一個引導(dǎo)表，內(nèi)容包括 :引導(dǎo)方式標(biāo)識、預(yù)置 SWWSR和 BSCR 寄存器的值、程序入口 (XPC)、程序入口地址 (PC)、用戶程序長度、首塊存放目標(biāo) (XPC)、首塊存放目標(biāo)地址 (PC)等。 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? , WRM STRBOE /?? , WRM ST RBWE /?? , 外部存貯器接口設(shè)計 外擴(kuò) RAM芯片采用 IS61LV6416，該芯片是一種高速 CMOS靜態(tài) RAM存儲容量為