dsp課程設(shè)計--基于dsp開發(fā)板的語言信號濾波處理

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字信號處理技術(shù)及其應(yīng)用，目前正以驚人的速度向前發(fā)展著。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和數(shù)字部件的成本下降、體積縮小及運算速度提高，數(shù)字信號處理的應(yīng)用日益廣泛。目前已制成多種專用數(shù)字濾波器，取樣率可高達(dá)兆赫。高速專用快速傅里葉變換處理機已有商品出售。簡單的數(shù)字濾波器已制成集成電路片。目前幾乎所有的語音帶寬壓縮系統(tǒng)都傾于全數(shù)字化，因為

2、目前它是最實際可行的方法。除了專用數(shù)字信號處理硬件有所發(fā)展之外，還出現(xiàn)了可編程序的數(shù)字信號處理專用計算機，這種計算機的構(gòu)造特別適于解決數(shù)字信號處理問題。它目前應(yīng)用于實時信號處理以及設(shè)計、模擬專用數(shù)字硬件。</p><p>　　在計算量相等的情況下IIR 數(shù)字濾波器比FIR濾波器的幅頻特性優(yōu)越，頻率選擇性也好，但是它有著致命的缺點相位特性不好控制，它的相位特性 是的非線性函數(shù)。例如雙線性變換法產(chǎn)生的IIR 濾波器模

3、擬指標(biāo)的頻率與數(shù)字化指標(biāo)的頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系是 ，這是使頻率產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性的原因，這種W與w的非線性關(guān)系，使數(shù)字濾波器與模擬濾波器在響應(yīng)與頻率的對應(yīng)關(guān)系上發(fā)生了畸變，如果需要線性相位，就必須用全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行復(fù)雜的相位校正但是，在對程序運行周期數(shù)要求十分嚴(yán)格的DSP處理中加上一個全通均衡器是十分浪費資源的，另外即使加上全通均衡器 對于因果的IIR 濾波器 仍將得不到線性的相位。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中如圖像處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔ㄐ蝹鬟f系統(tǒng)中都越來越多的要求信

4、道具有線性的相位特性在這方面FIR濾波器具有獨到的優(yōu)點，它可以在幅度特性隨意設(shè)計的同時保證精確嚴(yán)格的線性相位。</p><p>　　本文主要介紹了利用DSP來實現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計，根據(jù)FIR濾波器設(shè)計的要求，本設(shè)計以CCS為開發(fā)環(huán)境，采用模塊化的設(shè)計方案來完成設(shè)計。本文詳細(xì)介紹了硬件電路和軟件設(shè)計的方法，硬件方面介紹了SEED-DEC2812開發(fā)實驗箱，軟件設(shè)計方面包括了程序各模塊的流程圖和源程序代碼，還詳細(xì)介

5、紹了CCS為開發(fā)環(huán)境，并詳細(xì)介紹了仿真的步驟。</p><p>　　關(guān)鍵詞:MATLAB DSP FIR 數(shù)字濾波器</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　1.課程設(shè)計的目的要求和功能實現(xiàn)3</p><

6、p><b>　　1.1目的要求3</b></p><p><b>　　1.2功能實現(xiàn)3</b></p><p>　　2.系統(tǒng)參數(shù)和總體設(shè)計方案3</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)參數(shù)3</b></p><p>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計方案流程圖4</p

7、><p>　　3. DSP及其開發(fā)環(huán)境4</p><p>　　3.1 DSP系統(tǒng)的構(gòu)成4</p><p>　　3.2　DSP系統(tǒng)的特點及設(shè)計過程4</p><p>　　3.3 CCS開發(fā)環(huán)境5</p><p>　　4.數(shù)字濾波器的設(shè)計原理和方案對比5</p><p>　　4.1 IIR濾波

8、器5</p><p>　　4.2 FIR濾波器6</p><p>　　4.3 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　　4.4總體設(shè)計步驟9</p><p>　　4.5利用Matlab求出系數(shù)9</p><p>　　5.FIR濾波器的軟件設(shè)計及其調(diào)試9</p><p>　　5.1

9、根據(jù)語音信號的設(shè)計參數(shù)確定濾波器的系數(shù)9</p><p>　　5.2 匯編源程序10</p><p>　　5.3 匯編源程序的連接命令文件11</p><p>　　6 .FIR濾波器的檢驗11</p><p>　　6.1利用matlab導(dǎo)出“indata.dat”文件11</p><p>　　6.2 FIR濾

10、波器檢驗的驗證過程12</p><p>　　7.硬件部分簡介16</p><p>　　8.遇到問題和解決方法18</p><p><b>　　9.心得體會18</b></p><p>　　10.參考文獻(xiàn)19</p><p>　　1.課程設(shè)計的目的要求和功能實現(xiàn)</p>&l

11、t;p><b>　　1.1目的要求</b></p><p>　　通過課程設(shè)計，加深對DSP芯片TMS320C54x的結(jié)構(gòu)、工作原理的理解，獲得DSP應(yīng)用技術(shù)的實際訓(xùn)練，掌握設(shè)計較復(fù)雜DSP系統(tǒng)的基本方法。通過使用匯編語言編寫具有完整功能的圖形處理程序或信息系統(tǒng)，使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，進(jìn)一步鞏固匯編語言講法規(guī)則。學(xué)會編制結(jié)構(gòu)清晰、風(fēng)格良好、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)膮R編語言程序，從而具備解決綜

12、合性實際問題的能力。</p><p>　　通過使用Matlab設(shè)計相應(yīng)的FIR低通數(shù)字濾波器，得到濾波器H(z)的系數(shù)，然后根據(jù)這些系數(shù)，編寫關(guān)于DSP的匯編程序。在CCS軟件上對已采集信號進(jìn)行處理，最后濾除高頻信號，輸出我們需要的低頻語音信號。效果本文采取比較濾波前后信號的頻譜圖。</p><p><b>　　1.2功能實現(xiàn)</b></p><p

13、>　　1.2.1設(shè)計濾波器。參數(shù)指標(biāo)：根據(jù)被處理對象設(shè)計濾波器設(shè)計指標(biāo)。</p><p>　　1.2.2用匯編語言在TMSc54xx編程實現(xiàn)符合要求的濾波器。</p><p>　　1.2.3通過開發(fā)板上的語音采集模塊輸入待處理語音信號(簡單介紹)。</p><p>　　1.2.4濾除語音信號中的高頻噪聲。</p><p>　　1.2.5

14、顯示濾波器的頻譜。</p><p>　　1.2.6通過開發(fā)板上的語音模塊播放處理后的語音信號（簡單介紹）。</p><p>　　2.系統(tǒng)參數(shù)和總體設(shè)計方案</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)參數(shù)</b></p><p>　　一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，總存在各種干擾。數(shù)字濾波器在語音信號處理、信號頻譜估計、信號去噪、無線通

15、信中的數(shù)字變頻以及圖像信號等各種信號處理中都有廣泛的應(yīng)用，數(shù)字濾波器也是使用最為廣泛的信號處理算法之一。</p><p>　　在本設(shè)計中，使用MATLAB模擬產(chǎn)生合成信號，然后利用CCS進(jìn)行濾波。設(shè)定模擬信號的采樣頻率為8000Hz，。設(shè)計一個FIR低通濾波器，其參數(shù)為：</p><p>　　濾波器名稱： FIR低通濾波器</p><p>　　采樣頻率

16、： Fs=8000Hz</p><p>　　通帶/阻帶截止頻率： 2000Hz～2500Hz</p><p>　　通帶最大衰減： 0.5dB</p><p>　　阻帶最少衰減： 50dB</p><p>　　濾波器級數(shù)： N=25</p><p>　　濾波器系

17、數(shù)： 由MATLAB根據(jù)前述參數(shù)求得。</p><p>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計方案流程圖</p><p>　　3. DSP及其開發(fā)環(huán)境</p><p>　　3.1 DSP系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　一個典型的 DSP 系統(tǒng)如圖2示。</p><p>　　圖2 典型的DSP系統(tǒng)</p>

18、<p>　　圖2是一個用DSP做信號處理的典型框圖。由于DSP是用來對數(shù)字信號進(jìn)行處理的，所以首先必須將輸入的模擬信號變換為數(shù)字信號。</p><p>　　3.2 DSP系統(tǒng)的特點及設(shè)計過程　</p><p>　　由于數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理理論為基礎(chǔ)，所以具有數(shù)字信號處理的全部優(yōu)點：接口方便；編程方便；具有高速性；穩(wěn)定性好；精度高；可重復(fù)性好；集成方便等等，同時也存在一

19、定的缺點 </p><p>　　一般來說DSP的設(shè)計過程應(yīng)遵循一定的設(shè)計流程，如圖3示。</p><p>　　圖3 DSP基本設(shè)計流程</p><p>　　3.3 CCS開發(fā)環(huán)境</p><p>　　CCS 全稱是 Code Composer Studio 它提供了基本的代碼生成工具，具有一定的調(diào)試、分析能力，在CCS下的程序開發(fā)過程如圖4示

20、。</p><p><b>　　圖4 程序開發(fā)過程</b></p><p><b>　　CCS 包括：</b></p><p>　　1、CCS代碼生成工具</p><p>　　2、CCS集成開發(fā)環(huán)境IDE</p><p>　　3、DSP/BIOS插件程序和API RTDX插件

21、，主機接口和API等。</p><p>　　4. 數(shù)字濾波器的設(shè)計原理和方案對比</p><p>　　4.1 IIR濾波器</p><p>　　無限長沖激響應(yīng)系統(tǒng)IIR（Infinite Impulse Response）中，用有理分式表示的系統(tǒng)函數(shù)來逼近所需要的頻率響應(yīng)，即其單位沖激響應(yīng)h(n)是無限長的。IIR濾波器由于吸收了模擬濾波器的結(jié)果，有大量的圖表可查，

22、可以方便、簡單、有效地完成設(shè)計，效果很好，但是其相位特性不好控制，必須用全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行復(fù)雜的相位較正，才能實現(xiàn)線性相位特性的要求。</p><p>　　4.2 FIR濾波器</p><p>　　有限長沖激響應(yīng)系統(tǒng)FIR（Finite Impulse Response）中，用一個有理多項式表示的系統(tǒng)函數(shù)去逼近所需要的頻率響應(yīng)，即其單位沖激響應(yīng)h(n)在有限個n值處不為零。FIR濾波器可在幅度特

23、性隨意設(shè)計的同時，保證精確、嚴(yán)格的線性相位特性。這在要求相位線性信道的現(xiàn)代電子系統(tǒng)，如圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔ㄐ蝹鬟f系統(tǒng)中，是具有很大吸引力的。而且，其單位沖激響應(yīng)是有限長的，不存在不穩(wěn)定的因素，并且可用因果系統(tǒng)來實現(xiàn)。</p><p>　　4.3 FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)字濾波是將輸入的信號序列，按規(guī)定的算法進(jìn)行處理，從而得到所期望的輸出序列。一個線性位移不變系統(tǒng)的輸

24、出序列y(n)和輸入x(n)之間的關(guān)系，應(yīng)滿足常系數(shù)線性差分方程，見公式4.1，</p><p><b>　?。?.3.1）</b></p><p>　　其中，x(n)為輸入序列，y(n)為輸出序列，為濾波器系數(shù)，N是濾波器的階數(shù)。若上式中所有的均為零，則有FIR濾波器的差分方程為：</p><p><b>　?。?.3.2）<

25、/b></p><p>　　對上式進(jìn)行Z變換得到FIR濾波器的傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　?。?.3.3）</b></p><p>　　由上式可以看出，H(z)是的N-1次多項式，它在z平面內(nèi)有N-1個零點，同時在原點處有N-1個重極點。N階濾波器通常采用N個延遲單元、N個加法器與N+1個乘法器，取圖5 中(a)、(b)兩種結(jié)

26、構(gòu)。</p><p>　　圖5 FIR濾波器的一般結(jié)構(gòu)</p><p>　　通常FIR濾波器的設(shè)計方法主要有三種：窗函數(shù)法、頻率抽樣法和切比雪夫等波紋逼近法。其中窗函數(shù)法可以應(yīng)用比較現(xiàn)成的窗函數(shù)，因而設(shè)計簡單，在指標(biāo)要求不高的場合使用方便靈活。</p><p>　　4.3.1 窗函數(shù)法</p><p>　　窗函數(shù)法也稱為傅立葉級數(shù)法。理想的

27、數(shù)字濾波器頻率特性 是無法實現(xiàn)的， FIR的設(shè)計就是要尋找一個可以得到的頻率特性 = 來逼近 ，這相當(dāng)于用一個可實現(xiàn)的單位脈沖響應(yīng) h(n)去逼近一個理想單位脈沖響應(yīng) 。 可由理想頻率特性 通過傅氏反變換得到</p><p>　　一般來說，這樣得到的理想單位脈沖響應(yīng)序列 是個無限長序列，因而是非因果的。設(shè)有一個截止頻率為 的理想線性相位低通，延時為τ，其頻率特性是：</p><p>&l

28、t;b>　　得到：</b></p><p>　　這是一個以ｎ＝τ為中心偶對稱的無限長非因果序列，要想用一個有限長的因果序列去逼近它，最簡單的方法是截?。顝?到N-1的一段來表示它，即 h(n)= ；其他N：h(n)=0。</p><p>　　同時，為了保證線性相位，還要滿足偶對稱h(n)=h(N-1-n)。這就好像通過一個窗口觀看到的一段 ，因此h(n)就表示成和一

29、個窗口函數(shù)的乘積，這樣對h(n)的求解就變?yōu)閔(n)＝ * ，這里的就稱為窗口函數(shù), 既然一個頻域上的標(biāo)準(zhǔn)的矩形窗口對應(yīng)于時域是一個無限長的序列, 那么在時域上截取一段勢必造成頻域的矩形窗口的失真。結(jié)果就是截取出的信號也相應(yīng)失真，為了補償這種失真，只有改變原來窗口的形狀，修正經(jīng)過時域截取后的窗口失真。</p><p>　　窗函數(shù)設(shè)計方法的基本步驟是：</p><p>　　(1) 把展成FS

30、，得；</p><p>　　(2) 對自然截短到所需的長度，如2M+1；</p><p>　　(3) 將截短后的右移M個采樣間隔，得h(n)；</p><p>　　(4) 將h(n)乘以合適的窗口，即得所要濾波器的沖擊響應(yīng)，窗函數(shù)以n=M對稱。利用所求得的單位抽樣響應(yīng)，即可用硬件構(gòu)成濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)H(z)，也可利用h(n)在計算機上用軟件來實現(xiàn)濾波。</p&

31、gt;<p>　　4.3.2 頻率抽樣法　</p><p>　　窗函數(shù)法是從時域出發(fā)，用窗函數(shù)截取理想的得到h(n)，以此有限長的h(n)近似，這樣得到的頻率響應(yīng)逼近于理想的頻響。頻率抽樣法是從頻率出發(fā)， 將給定的理想頻響加以等間隔抽樣。</p><p>　　然后以此作為FIR濾波器的頻率響應(yīng)抽樣值H(k)，再根據(jù)DFT（離散付氏變換）定義由頻域這N個抽樣值來唯一確定一個有限

32、長序列h(n)，同樣也可以算出FIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)及頻率響應(yīng)，可以推出頻率響應(yīng)是頻率抽樣值H(k)與線性相位因子及如下內(nèi)插函數(shù)S(ω, k) 的線性組合?！?lt;/p><p>　　所以，在各頻率取樣點上，實際濾波器的頻響是嚴(yán)格地和所要求的濾波器的頻響一致的，逼近誤差為零，但在抽樣點之間的頻響是各取樣點的內(nèi)插函數(shù)的延伸疊加而成，有一定的逼近誤差，誤差大小取決于頻率響應(yīng)曲線的圓滑程度和抽樣點的密度 為了減少誤

33、差 就要增加抽樣點數(shù)目即增大采樣頻率，抽樣點之間的理想頻率特性變化越陡，則逼近誤差越大，在理想頻率特性的不連續(xù)點附近會產(chǎn)生肩峰和紋波。頻率抽樣法的優(yōu)點是可以直接在頻域設(shè)計，適于利用最優(yōu)化方法，而且這種方法特別適用于窄帶選頻濾波器， 但頻率抽樣法的抽樣頻率只能是2π/ N 的整數(shù)倍或2π/ N 的整數(shù)倍加上π/ N不能保證截止頻率ωc的準(zhǔn)確取值，要實現(xiàn)精確的ωc就必須取N大，相應(yīng)的計算量也大。此外，它的阻帶最大衰減一般，也只有30-50d

34、B左右，很難滿足頻域特性要求較高的場合。 　</p><p>　　4.3.3 Chebyshev逼近法</p><p>　　窗函數(shù)法和頻率采樣法設(shè)計出的濾波器的頻率特性都是在不同意義上對所給理想頻率特性的逼近。由數(shù)值逼近理論可知，對某個函數(shù)f(x)的逼近一般有以下三種方法：</p><p>　　插值法(Interpolating Way)</p>&l

35、t;p>　　最小平方逼近法(Least Square Approaching Way)</p><p>　　一致逼近法(Consistent Approaching Way)</p><p>　　切比雪夫最佳一致逼近的基本思想是，對于給定區(qū)間[a，b]上的連續(xù)函數(shù)，在所有n次多項式的集合中，尋找一個多項式 p (x)，使它在[a，b]上對的偏差和其它一切屬于的多項式 p(x)對f(x

36、)的偏差相比是最小的，即</p><p>　　切比雪夫逼近理論，這樣的多項式是存在的，且是唯一的，并指出了構(gòu)造這種最佳一致逼近多項式的方法，就是有名的“交錯點組定理”。</p><p>　　切比雪夫逼近理論解決了p(x)的存在性、唯一性和如何構(gòu)造等問題。J.H.McClellan、T.W.Parks、L.R.Rabiner 等人應(yīng)用切比雪夫逼近理論提出了一種設(shè)計FIR濾波器的計算機輔助算法

37、。這種算法由于是在一致意義上對作最佳逼近，因而獲得了較好的通帶和阻帶性能，并能準(zhǔn)確地指定通帶和阻帶的邊緣。但它的效率依賴于初始極值頻率點的估計，且通帶和阻帶內(nèi)波紋數(shù)較多，這是Chebyshev方法的兩個主要缺點。</p><p><b>　　4.4總體設(shè)計步驟</b></p><p>　　利用MATLAB來確定FIR濾波器的參數(shù)；</p><p&g

38、t;　　啟動CCS，在CCS中建立一個C源文件和一個命令文件，并將這兩個文件添加到工程再編譯并裝載程序；</p><p>　　3、設(shè)置波形時域觀察窗口，得到濾波前后的波形變化圖；</p><p>　　4、設(shè)置頻域觀察窗口，得到濾波前后的頻譜變化圖。</p><p>　　4.5利用Matlab求出系數(shù)</p><p>　　在matlab的Com

39、mand Window輸入以下語句：</p><p>　　c=fir1(25,0.5)</p><p>　　按回車鍵后即可出現(xiàn)系數(shù)</p><p>　　5.FIR濾波器的軟件設(shè)計及其調(diào)試</p><p>　　5.1根據(jù)語音信號的設(shè)計參數(shù)確定濾波器的系數(shù)</p><p>　　利用MATLAB求得的系數(shù)為</p>

40、;<p><b>　　c =</b></p><p>　　Columns 1 through 9 </p><p>　　0.0014 -0.0018 -0.0029 0.0048 0.0078 -0.0119 -0.0177 0.0256 0.0368</p><p>　　Columns 1

41、0 through 18 </p><p>　　-0.0536 -0.0821 0.1452 0.4484 0.4484 0.1452 -0.0821 -0.0536 0.0368</p><p>　　Columns 19 through 26 </p><p>　　0.0256 -0.0177 -0.0119

42、 0.0078 0.0048 -0.0029 -0.0018 0.00144</p><p><b>　　5.2 匯編源程序</b></p><p>　　采用循環(huán)緩沖區(qū)實現(xiàn)FIR濾波器的源程序如下：</p><p>　　.title "FIR.ASM"</p><p><

43、b>　　.mmregs</b></p><p>　　.def start</p><p>　　.bss yn,1</p><p>　　xn .usect "xn",25</p><p>　　hn .usect "hn",25</p><p

44、>　　indata .usect "indata",1024</p><p>　　outdata .usect "outdata",1024</p><p><b>　　.data</b></p><p>　　fir_coff: </p><p>　　.word 1

45、4*32768/10000,-18*32768/10000</p><p>　　.word -29*32768/10000,48*32768/10000</p><p>　　.word 78*32768/10000,-119*32768/10000</p><p>　　.word -177*32768/10000,256*32768/10000</p&g

46、t;<p>　　.word 368*32768/10000,-536*32768/10000</p><p>　　.word -821*32768/10000,1452*32768/10000</p><p>　　.word 4484*32768/10000,4484*32768/10000</p><p>　　.word 1452*32768

47、/10000,-821*32768/10000</p><p>　　.word -536*32768/10000,368*32768/10000</p><p>　　.word 256*32768/10000,-177*32768/10000</p><p>　　.word -119*32768/10000,78*32768/10000</p>

48、<p>　　.word 48*32768/10000,-29*32768/10000</p><p>　　.word -18*32768/10000,14*32768/10000</p><p><b>　　.text</b></p><p><b>　　start: </b></p>&l

49、t;p>　　ssbx frct ;使用小數(shù)運算 </p><p>　　stm #hn,ar1 ;系數(shù)首地址 </p><p>　　rpt #39 ;將系數(shù)移入循</p><p>　　mvpd fir_coff,*ar1+ ;環(huán)緩沖區(qū) </p><

50、p>　　stm #-1,ar0</p><p>　　stm #outdata,ar5</p><p>　　stm #indata,ar4</p><p>　　stm #xn+39,ar2</p><p>　　rpt #39 ;將輸入數(shù)據(jù)移入 </p><p>　　mvd

51、d *ar4+,*ar2+0% ;循環(huán)緩沖區(qū)</p><p>　　stm #xn+39,ar2 ;指向第一個輸入</p><p>　　stm #hn+39,ar3</p><p>　　stm #40,bk ;緩沖區(qū)大小40</p><p>　　stm #1024,brc ;塊重復(fù)1024次</

52、p><p>　　stm #-1,ar0</p><p>　　rptb loop-1 ;塊程序重復(fù)大小</p><p>　　rptz a,#39 ;計算一個輸出</p><p>　　mac *ar2+0%,*ar3+0%,a</p><p>　　sth a,*(yn)

53、 ;保存輸出</p><p>　　mvkd *(yn),*ar5+</p><p>　　mvdd *ar4+,*ar2+0% ;讀進(jìn)一個輸入</p><p>　　loop: nop</p><p>　　b loop</p><p>　　.end </p>

54、<p>　　5.3 匯編源程序的連接命令文件</p><p>　　在TMS320VC5402DSP的硬件系統(tǒng)中，用戶可使用的程序存儲空間：片內(nèi)0080H~3FFFH,片外48000H~4FFFFH;用戶可使用的數(shù)據(jù)存儲空間：片內(nèi)0080H~3FFFFH,片外4000H~7FFFH。基于TMS320VC5402的資源配置，F(xiàn)IR濾波器源程序的連接命令文件如下：</p><p>&l

55、t;b>　　MEMORY</b></p><p>　　{ PAGE 0:</p><p>　　PARAM: org=1000h len=1000h</p><p><b>　　PAGE 1:</b></p><p>　　SPRAM org=2060h len=0020h </

56、p><p>　　DARAM: org=2080h len=9f380h </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　SECTIONS</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　.text :

57、> PARAM PAGE 0</p><p>　　.data :> PARAM PAGE 0</p><p>　　.bss :> SPRAM PAGE 1</p><p>　　xn : align (64) {} > DARAM PAGE 1</p><p>　　h

58、n : align (64) {} > DARAM PAGE 1 </p><p>　　indata :> DARAM PAGE 1</p><p>　　outdata :> DARAM PAGE 1 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　

59、6 .FIR濾波器的檢驗 </p><p>　　6.1 利用matlab導(dǎo)出“indata.dat”文件</p><p>　　在matlab中輸入下面的程序便可以導(dǎo)出“indata.dat”文件：</p><p>　　f12=1000; %/Hz </p><p>　　f13=16000; %/Hz </p><p

60、>　　fs=40000; %/采樣 Hz </p><p>　　N=1000; %數(shù)據(jù)個數(shù)</p><p>　　T=1/fs; %采樣周期</p><p><b>　　n=0:N; </b></p><p>　　x12=0.7*sin(2*pi*f12*n*T); </p><

61、;p>　　x13=0.5*sin(2*pi*f13*n*T); </p><p>　　x_base=( x12+x13); </p><p><b>　　%待濾波信號波形</b></p><p>　　figure(1) </p><p>　　plot(x_base) </p><p><

62、;b>　　%待濾波信號頻譜</b></p><p>　　figure(2) </p><p>　　yff=abs(fft(x_base)) </p><p>　　df=n*(fs/N) </p><p>　　plot(df,yff) </p><p>　　xout=x_base/max(x_base)

63、;%歸一化</p><p>　　xto_ccs=round(32767*xout) </p><p>　　fid=fopen('input.dat','w');%打開文件</p><p>　　fprintf(fid,'1651 1 0 0 0\n');%輸出文件頭</p><p>　　fprin

64、tf(fid,'%d\n',xto_ccs);%輸出</p><p>　　fclose(fid);</p><p>　　6.2 FIR濾波器檢驗的驗證過程</p><p>　　1）進(jìn)入CCS，編譯原文件，生成*.out文件</p><p>　　2）選擇File→Load Program→打開D\lab\Debug\fir.o

65、ut</p><p>　　3) 選擇File→Data→Load，在彈出的對話框中選擇本實驗文件夾下的indata.dat 文件并打開，在彈出的對話框中輸入起始地址indata和長度1024</p><p>　　4)輸入完后點擊OK，然后選擇Debug →Run </p><p>　　5)選擇View→Graph→Time/Frequency，通過設(shè)置Graph P

66、roperty Dialog可以查看輸入與輸出的時域與頻域波形,設(shè)置的參數(shù)和波形截圖如下所示：</p><p>　　濾波前的語音信號的時域Graph Property Dialog設(shè)置及時域波形圖分別如圖6、7所示：</p><p>　　圖6 濾波前語音信號的時域Graph Property Dialog設(shè)置參數(shù)圖</p><p>　　圖7 濾波前語音信號的時域波

67、形圖</p><p>　　濾波前的語音信號的頻域Graph Property Dialog設(shè)置及頻域波形圖分別如圖8、9所示：</p><p>　　圖8 濾波前語音信號的頻域Graph Property Dialog設(shè)置參數(shù)圖</p><p>　　圖9 濾波前語音信號的頻域波形圖</p><p>　　濾波后的語音信號的時域Graph Pro

68、perty Dialog設(shè)置及時域波形圖分別如圖10、11所示：</p><p>　　圖10 濾波后語音信號的時域Graph Property Dialog設(shè)置參數(shù)圖</p><p>　　圖11 濾波后語音信號的時域波形圖</p><p>　　濾波后的語音信號的頻域Graph Property Dialog設(shè)置及頻域波形圖分別如圖12、13所示：</p>

69、;<p>　　圖 12 濾波后語音信號的頻域Graph Property Dialog設(shè)置參數(shù)圖</p><p>　　圖13 濾波后語音信號的頻域波形圖</p><p>　　結(jié)論：比較濾波前和濾波后的語音信號的頻域的波形圖可以明顯看到高頻的噪聲已經(jīng)被濾除掉了，證明本組設(shè)計的數(shù)字FIR濾波器是合理的，它能對所采集的語音信號進(jìn)行高效濾波，得到穩(wěn)定的語音信號，濾波效果良好。<

70、/p><p><b>　　7.硬件部分簡介</b></p><p>　　DSP 的開發(fā)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個方面。其中硬件包括一套DSK開發(fā)板和仿真器。 DSP的開發(fā)主要是圍繞著這兩方面進(jìn)行的。</p><p><b>　　7.1 DSK簡介</b></p><p>　　DSK 的全稱是DSP Star

71、ter Kit，即DSP初學(xué)者套件。DSK為用戶提供了一個開發(fā) DSP 的方便的平臺。由于DSK板上提供了基本的硬件支持，結(jié)合適當(dāng)?shù)能浖_發(fā)工具，簡化了開發(fā)工作，縮短了開發(fā)周期，在 DSK 板上主要包括如下資源：</p><p>　　100 MHz VC5402 DSP芯片</p><p>　　64K字外部擴(kuò)展的SRAM 64K*16</p><p>　　256K字

72、的FLASH存儲器256K*16</p><p><b>　　7.2 仿真器</b></p><p>　　仿真器JTAG測試總線控制器SN74ACT8990 JTAG TBC 及與主機相連接的并行接口模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 TI TLC320AD50 A/D converter兩個</p><p><b>　　電話接口(DAA)</b&g

73、t;</p><p><b>　　麥克風(fēng)/揚聲器接口</b></p><p><b>　　并行口</b></p><p><b>　　RS-232串行口</b></p><p><b>　　擴(kuò)展子板接口</b></p><p>　　

74、LED*4 其中三個可供程序運行時點亮提示 　</p><p>　　DSK板上提供的豐富的硬件資源，使得開發(fā)過程中硬件方面可以節(jié)省大量的工作。DSK板上提供了一個八位跳線開關(guān)，可以通過它申請外部中斷，實現(xiàn)不同的功能。另外，板上還提供了諸如14 針的外部 JTAG 接頭，10針的CPLD的JTAG接頭，25針的符合IEEE-1284的為JTAG/HPI接入提供的并口等外部接口，通過JTAG接頭可以與計算機內(nèi)運行的C

75、CS Code Composer Studio進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交換RTDX提高編程調(diào)試的效率 通過JTAG接頭與主機進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交換的過程可見圖14示。</p><p>　　圖14 實時數(shù)據(jù)交換的過程</p><p>　　JTAG接口符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)邊界掃描邏輯測試技術(shù)規(guī)范，這一技術(shù)規(guī)范是80 年代由聯(lián)合測試行動組JTAG Joint Test Action Group開發(fā)的，

76、這個邊界掃描測試BST結(jié)構(gòu)提供了有效的測試，引線間隔致密的電路板上零部件的能力，通過 BST 結(jié)構(gòu)測試引腳連結(jié)而不必使用物理測試探針，可以在器件正常工作時，獲功能數(shù)據(jù)。器件的邊界掃描單元能夠迫使邏輯追蹤引腳信號或是從引腳或器件核心邏輯信號中捕獲數(shù)據(jù)，強行加入的測試數(shù)據(jù)串行移入邊界掃描單元 捕獲的數(shù)據(jù)串行移出并在器件外部同預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行比較。通過擴(kuò)展可以將多個器件連成菊花鏈，一次進(jìn)行統(tǒng)一的輸入與讀出操作。</p><p

77、>　　TI 提供的增強型JTAG連接，是一種可與任意DSP系統(tǒng)相連的低侵?jǐn)_式的連接，使得CCS 能夠控制程序的執(zhí)行，實時監(jiān)視程序運行。通過主機和DSP APIs提供主機和DSP之間的雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)交換，能夠使開發(fā)者實時連續(xù)的觀察到DSP應(yīng)用的實際工作方式，仿真接口提供主機一側(cè)的JTAG連接，如TI XSD510。</p><p>　　8.遇到問題和解決方法</p><p>　　在調(diào)試過

78、程中曾遇到許多的問題，具體總結(jié)如下：</p><p>　?。?）采集的語音信號中高頻噪音不很明顯，使得最后不能較好的觀察到濾波器的性能。</p><p>　　解決的方法是:利用matlab產(chǎn)生一個6khz的高頻信號與原來的語音信號相加，這時可以明顯的聽到語音信號中同時伴隨著刺耳的高頻噪音。</p><p>　?。?）在選擇濾波器的參數(shù)時,對具體的音頻信息沒有整體的了

79、解，使得最后FIR濾波器不能達(dá)到很好的濾波效果。解決的方法是，首先對音頻信息進(jìn)行采集，加上高頻噪聲后，再整體的觀察語音信號的波形、頻譜，對高頻段進(jìn)行分析，設(shè)計滿足要求的濾波器。</p><p>　?。?）在ccs調(diào)試過程中，導(dǎo)入indata.dat文件沒有完全體現(xiàn)在波形圖和頻譜圖上。解決的方法是,經(jīng)過仔細(xì)的推敲，原因是導(dǎo)入時沒有正確的設(shè)定數(shù)據(jù)的起始地址，再重新設(shè)定地址為0x00E5和長度為256后，正確的顯示出了

80、對應(yīng)的波形圖和頻譜圖。</p><p>　?。?）在編寫ccs程序時，沒有正確的設(shè)定緩沖區(qū)長度，引起了對濾波器性能的誤判斷。解決方法是，重新設(shè)定緩沖區(qū)的長度為40。</p><p><b>　　9.心得體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，讓我了解了數(shù)字濾波是信號處理技術(shù)中的重要部分，研究了數(shù)字濾波器的基本理論知識以及它實現(xiàn)方法。

81、學(xué)習(xí)了數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計理論，掌握了各種數(shù)字濾波器的原理和特性。并且復(fù)習(xí)了MATLAB的相關(guān)知識，并且利用MATLAB與CCS設(shè)計了低通濾波器以及高通濾波器，還研究了如何在定點DSP中實現(xiàn)數(shù)字濾波器的算法，學(xué)到了16位定點DSP芯片TMS320C5402的硬件、軟件結(jié)構(gòu)和特性，掌握了CCS環(huán)境下的程序開發(fā)方法、調(diào)試工具的使用及優(yōu)化級別的選擇等。研究了MATLAB環(huán)境下FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法，利用MATLAB軟件編程實現(xiàn)FIR濾波

82、器設(shè)計。利用DSP來快速設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的方法，尋找系數(shù)的快速傳遞，MATLAB中調(diào)試仿真DSP程序。</p><p>　　DSP作為一門新興學(xué)科，越來越引起人們的關(guān)注，目前已廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是(DSP)利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以

83、得到符合們需要的信號形式。數(shù)字信號處理(DSP)是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)和應(yīng)用等幾個方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在理論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應(yīng)用又促進(jìn)了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。數(shù)字信號處理DSP是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。所以在今后的工作和學(xué)習(xí)生活中，綜合運用模擬電子、數(shù)字電子和DSP基本原理等課程中所學(xué)的理論知識去獨立完成

84、一個項目的設(shè)計。不僅要完善以上的MATLAB設(shè)計方法，</p><p>　　更要學(xué)會利用多種途徑設(shè)計各種DSP最小系統(tǒng)，熟練C語言編程。</p><p><b>　　10.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]戴明楨等編著.TMS320C54X DSP 結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用. 北京：航空航天大學(xué)出版社，第2版，2007；</p>

85、<p>　　[2]彭啟琮編著.DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2002；</p><p>　　[3]胡廣書編著.數(shù)字信號處理理論、算法與實現(xiàn).北京：清華大學(xué)出版社，2005；</p><p>　　[4]北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限公司編著.SEED-DTK系列實驗手冊.北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限公司出版，2007。</p><p>　　[5] 李真芳，

86、蘇濤等.DSP程序開發(fā)一MATLAB調(diào)試及直接目標(biāo)代碼生成「M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003.87--163.</p><p>　　[6] 樓順天，李博函.基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計一信號處理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，1998.81--88.</p><p>　　[7]王秀芳，關(guān)凌濤.基于MatLab與DSP的濾波器的快速設(shè)計方法[期刊文章].現(xiàn)代計算機，20