課程設(shè)計(jì)----基于dsp的iir_濾波器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　本文介紹了濾波器的濾波原理以及模擬濾波器、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)介紹了IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。即脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。在此基礎(chǔ)上，用DSP虛擬實(shí)現(xiàn)任意階IIR濾波器。此設(shè)計(jì)擴(kuò)展性好，便于調(diào)節(jié)濾波器的性能，可以根據(jù)不同的要求在DSP上加以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換

2、、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。</p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理是圍繞著數(shù)字信號(hào)處理的理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個(gè)方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號(hào)處理在理論上的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用又促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理理論的提高。而數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。</p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的

3、范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號(hào)處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號(hào)處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。</p><p>　　最多64個(gè)增加到現(xiàn)在的200個(gè)以上，引腳數(shù)量的增

4、加，意味著結(jié)構(gòu)靈活性的增加。此外，DSP芯片的發(fā)展，是DSP系統(tǒng)的成本、體積、重量和功耗都有很大程度的下降。</p><p><b>　　第1章 緒 論 </b></p><p>　　1.1數(shù)字濾波器的概念 </p><p>　　濾波器是指用來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的硬件和軟件。數(shù)字濾波器是對(duì)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波的線性時(shí)不變系統(tǒng)。數(shù)字濾波器可以理解為是

5、一個(gè)計(jì)算程序或算法，將代表輸入信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號(hào)按預(yù)定的形式變化。數(shù)字濾波實(shí)質(zhì)上是一種運(yùn)算過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的運(yùn)算處理。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因?yàn)樾盘?hào)的形式和實(shí)現(xiàn)濾波的方法不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點(diǎn)。輸入數(shù)字信號(hào)（數(shù)字序列）通過特定的運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅臄?shù)字序列，因此，數(shù)字濾波器本質(zhì)上是一個(gè)完成特定運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算過程，也

6、可以理解為是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。描述離散系統(tǒng)輸出與輸入關(guān)系的卷積和差分方程只是給數(shù)字信號(hào)濾波器提供運(yùn)算規(guī)則，使其按照這個(gè)規(guī)則完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理。</p><p>　　1.2數(shù)字濾波器的分類</p><p>　　目前數(shù)字濾波器的主要實(shí)現(xiàn)方法有：</p><p>　　1．在通用的微型計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　軟件可以是自己編寫的，也可以

7、使用現(xiàn)成的軟件包，這種方法缺點(diǎn)是速度太慢，不能用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，只能用于教學(xué)和算法的仿真研究。比如用MATLAB就幾乎可以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)字濾波器的仿真。而且在MATLAB下的部分仿真程序還可以通過轉(zhuǎn)化為C語言，再通過DSP的C編譯器直接在DSP硬件上運(yùn)行。</p><p>　　2．用 DSP(Digital Signal Processing)處理器實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　DSP處理器是專為數(shù)

8、字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的，如TI公司的TMS320C54x系列，AD公司的ADSP2IX，ADSP210X系列等。它的主要數(shù)字運(yùn)算單元是一個(gè)乘累加器MAC (Multiply- accumulator)，能夠在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一次乘累加運(yùn)算，配有適合于信號(hào)處理的指令，具備獨(dú)特的循環(huán)尋址和倒序?qū)ぶ纺芰?。這些特點(diǎn)都非常適合數(shù)字信號(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。</p><p>　　1.3

9、數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　DSP 芯片是一種特別適合數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，主要用來實(shí)時(shí)、快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。數(shù)字信號(hào)處理由于具有精度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于圖像處理、數(shù)字通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。數(shù)字濾波技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理中占有極其重要的地位，數(shù)字濾波器根據(jù)其單位脈沖響應(yīng)可分為IIR（無限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器）和FIR（有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器）兩類。IIR濾波器可以用較少的階數(shù)獲得很高

10、的選擇特性，但在有限精度的運(yùn)算中，可能出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，而且相位特性不好控制。數(shù)字濾波器本質(zhì)上是一個(gè)完成特定運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算過程，也可以理解為是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。</p><p>　　數(shù)字濾波器又分為無限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)和有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR)。由于在許多場(chǎng)合下，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，因而對(duì)于單片機(jī)的性能要求也越來越高。由于DSP控制器具有許多獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，例如采用多組總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并行處理，獨(dú)立的累加器和乘法

11、器以及豐富的尋址方式，采用 DSP控制器就可以提高數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的能力，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)做到實(shí)時(shí)處理。DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）與一般的微處理器相比有很大的區(qū)別，它所特有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令集合、數(shù)據(jù)流程方式為解決復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理問題提供了便利，本文選用TMS320C5509作為DSP處理芯片，通過對(duì)其編程來實(shí)現(xiàn)IIR濾波器。</p><p>　　IIR系統(tǒng)與傳統(tǒng)的通過硬件電路實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：<

12、/p><p>　　1、單位沖擊響應(yīng)有無限多項(xiàng)</p><p>　　2、高效率（因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系數(shù)小、乘法操作較少）</p><p>　　3、與模擬濾波器有對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　4、可以解析控制，強(qiáng)制系統(tǒng)在指定位置為零點(diǎn)</p><p>　　5、有極點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮穩(wěn)定性</p><p>　

13、　6、具有反饋，可能產(chǎn)生噪聲、誤差累積</p><p><b>　　1.4主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法。接著研究分析了如何利用MATLAB仿真軟件來設(shè)計(jì)出符合各種要求的數(shù)字濾波器，并對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行仿真得到系數(shù)，本文還應(yīng)用DSP集成開發(fā)環(huán)境——CCS調(diào)試匯編程序，為后面在DSP上實(shí)現(xiàn)提供必要的數(shù)據(jù)。本課題選

14、擇在TM320C5509 DSP綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)。最后采用窗函數(shù)法在CCS環(huán)境下，利用MATLAB仿真得到的濾波器系數(shù)，編程實(shí)現(xiàn)IIR數(shù)字濾波器，得出濾波結(jié)果波形，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)。</p><p>　　第2章 IIR算法原理</p><p>　　濾波器可廣義的理解為一個(gè)信號(hào)選擇系統(tǒng)，它讓某些信號(hào)成分通過又阻止或衰減另一些成分。在更多的情況下，濾波器可理解為選頻系統(tǒng)，如

15、低通、高通、帶通、帶阻。</p><p>　　濾波器可分為三種：模擬濾波器、采樣濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器可以是由RLC構(gòu)成的無源濾波器，也可以是加上運(yùn)放的有源濾波器，是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)；采樣濾波器由電阻、電容、電荷轉(zhuǎn)移器件、運(yùn)放等組成，屬于離散時(shí)間系統(tǒng)，幅度連續(xù)；數(shù)字濾波器由加法器、乘法器、存儲(chǔ)延遲單元、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器和邏輯單元等數(shù)字電路構(gòu)成，精度高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配問題，可以時(shí)分復(fù)用。</p&g

16、t;<p>　　設(shè)計(jì)濾波器，就是要確定其傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)H(z)已知后，則可以確定系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為，其中分別是幅頻特性和相位特性。</p><p>　　對(duì)于無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，有</p><p><b>　　，即</b></p><p>　　幅頻特性為常數(shù)，信號(hào)通過系統(tǒng)后各頻率分量的相對(duì)大小保持不變，沒有幅度失真。相位特性為線性，使

17、對(duì)應(yīng)的時(shí)域方程的時(shí)延量為常數(shù)：，即系統(tǒng)對(duì)各頻率分量的延遲時(shí)間相同，保證了各頻率分量的相對(duì)位置不變，沒有相位失真。</p><p>　　數(shù)字通信對(duì)相位的要求比模擬通信高許多，線性相位很重要。數(shù)字系統(tǒng)描述時(shí)延的函數(shù)有兩個(gè)： </p><p>　　群時(shí)延：：反映相頻曲線的線性程度。</p><p>　　相時(shí)延：：反映各頻率分量在時(shí)域的相對(duì)延時(shí)。</p>&l

18、t;p>　　所以無相位失真的傳輸條件是要具有恒群時(shí)延和恒相時(shí)延，即＝＝常數(shù)。</p><p>　　數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)是確定其系統(tǒng)函數(shù)并實(shí)現(xiàn)的過程，一般要經(jīng)如下步驟：</p><p>　　1、根據(jù)任務(wù)，確定性能指標(biāo)。</p><p>　　2、用因果穩(wěn)定的線性移不變離散系統(tǒng)函數(shù)去逼近。</p><p>　　3、用有限精度算法實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)。

19、</p><p>　　4、利用適當(dāng)?shù)能洝⒂布夹g(shù)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　我們?cè)谶@里主要討論數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的逼近過程，包括無限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的逼近。</p><p>　　第3章 設(shè)計(jì)方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)方案</b><

20、/p><p>　　IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)一般有兩種方法：一個(gè)是借助模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。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。這種方法比較容易一些，因?yàn)槟M濾波器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)非常成熟，不僅有完整的設(shè)計(jì)公式，還有完善的圖表供查閱；另外一種直接在頻率或者時(shí)域內(nèi)進(jìn)行，由于需要解聯(lián)立方程，設(shè)計(jì)時(shí)需要計(jì)算機(jī)做輔助設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)步驟是：先設(shè)計(jì)過渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù)，然后將按某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波

21、器的系統(tǒng)函數(shù)。這是因?yàn)槟M濾波器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很成熟，不僅有完整設(shè)計(jì)公式，還有完善的圖表和曲線供查閱；另外，還有一些典型的優(yōu)良濾波器類型可供我們使用。</p><p>　　IIR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)的階數(shù)低，對(duì)于實(shí)現(xiàn)相同要求的數(shù)字濾波器，F(xiàn)IR濾波器的階數(shù)要比IIR濾波器的階數(shù)高5~10倍，IIR濾波器的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以由對(duì)應(yīng)的模擬濾波器轉(zhuǎn)換而來。結(jié)合IIR濾波器和FIR濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)，由于在APF諧波檢測(cè)中的低通

22、數(shù)字濾波器是用于通過直流，濾掉交流，對(duì)相位的要求不高，而且希望運(yùn)算盡量小，因此選用IIR濾波器?！?lt;/p><p>　　IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)流程圖如下：</p><p>　　圖3.1 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟流程圖</p><p>　　3.2 IIR濾波器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1硬件設(shè)計(jì)總體方案：</p>

23、<p>　　TI公司的2000系列和5000系列的DSP都通用型的芯片，考慮到2000系列的DSP多用于控制方面，而5000系列較2000系列具有更高的時(shí)鐘頻率、更低的價(jià)格和更加強(qiáng)大的運(yùn)算功能，所以在數(shù)字濾波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了TI公司的一款高性能、低功耗的定點(diǎn)DSP: TMS320VC5402。該DSP具有較快的運(yùn)算速度，算速度最快可達(dá)532MIPS；采用了低功耗設(shè)計(jì)方式：內(nèi)核電壓為1.8V，I/O電壓為3.3 V。數(shù)字濾

24、波系統(tǒng)的具體方案框圖如圖3.2示：</p><p>　　圖3.2 數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖</p><p>　　通常的設(shè)計(jì)中會(huì)采用SV供電并行的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）和DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）芯片與DSP連接，傳輸數(shù)據(jù)過程中會(huì)占用總線的時(shí)間，而且需要采用多片電平轉(zhuǎn)換器件將SV電平轉(zhuǎn)換為3.3V的邏輯電平?？紤]到TMS320VC5402的片上包含兩個(gè)McBSP(多通道緩沖串行口)接口，可以將這兩個(gè)通道

25、模仿實(shí)現(xiàn)SPI的時(shí)序，因此本設(shè)計(jì)中采用了SPI接口器件，ADC芯片采用的是TLV 1570，實(shí)現(xiàn)將需要濾波信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用的是TLV 5608，實(shí)現(xiàn)濾波后的信號(hào)從數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為所需要的模擬信號(hào)。JTGA口供DSP芯片下載程序調(diào)試。</p><p>　　3.2.2 A／D轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在A／D轉(zhuǎn)換器中，因?yàn)檩斎氲哪M信號(hào)在時(shí)間上是

26、連續(xù)量，而輸出的數(shù)字信號(hào)代碼是離散量，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)必須在一系列選定的瞬間(亦即時(shí)間坐標(biāo)軸上的一些規(guī)定點(diǎn)上)對(duì)輸入的模擬信號(hào)取樣，然后再把這些取樣值轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量。</p><p>　　因此，一般的A／D轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟完成的。如下圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.2.3 D／

27、A轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換。這就是構(gòu)成D／A轉(zhuǎn)換器的基本思路。D／A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度通常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述。如下圖3.4所示：</p><p>　

28、　圖3.4 D/A轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 IIR的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)</p><p>　　TMS320C54X定點(diǎn)DSP提供了單周期乘/累加指令MAC和循環(huán)尋址方式，使IIR數(shù)字濾波器每個(gè)樣值的計(jì)算可以在一個(gè)周期內(nèi)完成。IIR數(shù)字濾波器每個(gè)樣值的計(jì)算就是實(shí)現(xiàn)兩數(shù)組對(duì)應(yīng)項(xiàng)乘積的累加

29、和。在計(jì)算時(shí)有前向通道和反饋通道兩部分，因此在計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮x(n)、y(n)和h(n)系數(shù)的存放位置，并正確初始化這兩個(gè)存儲(chǔ)塊指針,這樣在計(jì)算中才能夠準(zhǔn)確的提取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算。圖4.1是IIR濾波器數(shù)據(jù)存放和系數(shù)表：</p><p>　　圖4.1 IIR濾波器數(shù)據(jù)存放和系數(shù)表</p><p>　　在程序設(shè)計(jì)中，首先將數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的段中， X數(shù)據(jù)指針AR2指向X0，同時(shí)將H（n

30、）的指針AR1指向B0，利用乘加指令完成前向通道的一次運(yùn)算；接著修改指針，AR2指針增1，H（n）的指針AR1減1，依次完成前向通道的乘加運(yùn)算；反饋通道應(yīng)用同樣的方法進(jìn)行乘加。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用先增益后衰減的方法，亦可采用先衰減后增益的方法。但是采用先衰減后增益的方式其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和魯棒性較好，因此在設(shè)計(jì)中采用了后一種方法。</p><p>　　4.2 IIR的MATLAB輔助設(shè)計(jì)</p>&

31、lt;p>　　具體在MATLAB中設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟如下：按一定規(guī)則將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)；根據(jù)轉(zhuǎn)換后的技術(shù)指標(biāo)使用濾波器選擇函數(shù)，確定最小階數(shù)N和固有頻率Wn；運(yùn)用最小階數(shù)N產(chǎn)生模擬低通濾波器原型，運(yùn)用固有頻率把模擬低通濾波器原型轉(zhuǎn)換成模擬低通、高通、帶通、帶阻濾波器。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用產(chǎn)生低通濾波器，運(yùn)用脈沖響應(yīng)不變法或雙線性不變法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。</p>

32、<p>　　對(duì)于脈沖響應(yīng)不變法，它是將s域內(nèi)的H（s）轉(zhuǎn)換成z域內(nèi)的H（z），但是在映射時(shí)，S域內(nèi)不能一一對(duì)應(yīng)到Z域內(nèi)的單位圓上，因此容易在仿真中易產(chǎn)生混疊現(xiàn)象，影響實(shí)驗(yàn)效果?；诖耍敬卧O(shè)計(jì)在MATLAB的仿真中優(yōu)先考慮應(yīng)用雙線性變換法。</p><p>　　MATLAB工具箱提供了幾種模擬濾波器的原型產(chǎn)生函數(shù)，Butterworth濾波器原型，Chebyshev（I型、型）濾波器原型、橢圓濾波器原

33、型等不同的模擬濾波器原型，從模擬濾波器向數(shù)字濾波器轉(zhuǎn)換的雙線性變換法和脈沖響應(yīng)不變法等方法，模擬IIR數(shù)字濾波器階數(shù)選擇函數(shù)以及數(shù)字濾波器直接設(shè)計(jì)函數(shù)等等。另外，MATLAB信號(hào)處理工具箱提供了幾個(gè)直接設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)。這一整套設(shè)計(jì)函數(shù)給在MATLAB中設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器帶來了極大的方便。</p><p>　　IIR低通數(shù)字濾波器根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行matlab仿真，從而計(jì)算出相應(yīng)的傳輸函數(shù)。其仿真結(jié)

34、果結(jié)果如圖4.2所示： </p><p>　　圖4.2 利用matlab仿真圖</p><p>　　根據(jù)以上仿真結(jié)果及相應(yīng)的系數(shù)和N值，在相關(guān)技術(shù)指標(biāo)不變的情況下，我選用了ChebyshevI型雙線性變換法。</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)流程圖</b></p><p><b>

35、;　　第5章 源程序</b></p><p><b>　　源程序如下：</b></p><p><b>　　.data</b></p><p>　　.include "iir_buff.asm"</p><p>　　.include "EIIRcofA.as

36、m"</p><p>　　.include "EIIRcofB.asm"</p><p>　　.include "IIR_Input.asm"</p><p>　　.global _c_int00</p><p>　　.def IIR_Start</p><p>　　.

37、def IIR_Middle</p><p>　　.def IIR_begin</p><p>　　.def IIR_last</p><p>　　.def cofAfirst</p><p>　　.def cofAlast</p><p>　　.def cofBfirst</p><p>　　

38、.def cofBlast</p><p>　　.def FirstIn</p><p>　　.def LastIn</p><p><b>　　.text</b></p><p><b>　　_c_int00:</b></p><p><b>　　c28OBJ&l

39、t;/b></p><p><b>　　c28ADDR</b></p><p>　　.c28_amode</p><p>　　movl XAR6,#IIR_Middle</p><p>　　movl XAR7,#cofAfirst </p><p>　　movl XAR2,#FirstIn&

40、lt;/p><p>　　; movl XAR3,#IIR_Middle</p><p>　　movl XAR5,#LastIn+1</p><p>　　mov @AR0,#511</p><p>　　mov @AR1,#6</p><p>　　mov AL,*XAR2</p><p>　　mov *

41、XAR6,AL</p><p><b>　　SPM -4</b></p><p>　　loop1: movl XAR7,#cofAfirst</p><p><b>　　nop</b></p><p><b>　　nop</b></p><p><

42、;b>　　ZAPA</b></p><p><b>　　RPT #6</b></p><p>　　||MAC P,*XAR6%++,*XAR7++</p><p>　　ADDL ACC,P<<PM</p><p>　　mov *XAR5++,AH</p><p>　

43、　;subb XAR3,#1</p><p>　　;mov AL,*XAR3</p><p>　　; mov *XAR6,AL</p><p>　　mov AL,*XAR2++</p><p>　　mov *XAR6%++,AL

44、

45、 </p><p>　　BANZ loop,AR0--</p><p>　　movl XAR6,#IIR_las

46、t</p><p>　　movl XAR7,#cofBfirst </p><p>　　;movl XAR2,#LastIn+1</p><p>　　; movl XAR3,#IIR_last</p><p>　　movl XAR5,#LastIn+1</p><p>　　mov @AR0,#511</p>

47、;<p>　　mov @AR1,#6</p><p>　　mov AL,*XAR5</p><p>　　mov *XAR6,AL</p><p><b>　　SPM -4</b></p><p>　　loop: movl XAR7,#cofBfirst</p><p><b&g

48、t;　　nop</b></p><p><b>　　nop</b></p><p><b>　　ZAPA</b></p><p><b>　　RPT #6</b></p><p>　　||MAC P,*XAR6%++,*XAR7++</p><p

49、>　　ADDL ACC,P<<PM</p><p>　　;movl P,*XAR5++ </p><p>　　add *XAR5++,AH</p><p>　　;mov *XAR5,AH</p><p>　　;subb XAR3,#1</p><p>　　;mov AL,*XAR3</p>

50、;<p>　　; mov *XAR6,AL</p><p>　　mov AL,*XAR5</p><p>　　mov *XAR6%++,AL

51、

52、 </p><p>　　BANZ loop1,AR0--</p><p>　　;movl XAR7,#cofBfirst </p><p><b>　　IDLE</b></p&g

53、t;<p><b>　　MEMORY</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　PAGE 0 : PROG(R) : origin = 0x3E8000, length = 0x10000</p><p>　　PAGE 1:RAM(RW) :origin=0x000000,l

54、ength=0x00800</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　SECTIONS</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　.text: >PROG, PAGE=0</p><p>　　.

55、data: >RAM, PAGE=1</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　第6章 仿真</b></p><p>　　6.1 開發(fā)工具CCS</p><p>　　CCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開發(fā)環(huán)境,在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提

56、供有環(huán)境配置、源文件編輯、調(diào)試、跟蹤和分析等工具。</p><p>　　CCS有兩種工作模式，即</p><p>　　軟件仿真器模式：可以脫離DSP芯片，在PC機(jī)上模擬DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。</p><p>　　硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上,與硬件開發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。 </p><p

57、>　　CCS的開發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成： </p><p>　　1．TMS320C54x集成代碼產(chǎn)生工具；</p><p>　　2．CCS集成開發(fā)環(huán)境；</p><p>　　3．DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口API；</p><p>　　4．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；</p>&l

58、t;p>　　5．由TI公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件。    </p><p>　　CCS的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持C/C++和匯編的混合編程，其主要功能如下： </p><p>　　1．具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過其界面直接編寫C、匯編、.cmd文件等；</p><p&

59、gt;　　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；</p><p>　　3．高性能編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤；</p><p>　　4．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；</p><

60、;p>　　5．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；</p><p>　　6．分析工具，包括模擬器和仿真器分析，可用于模擬和監(jiān)視硬件的功能、評(píng)價(jià)代碼執(zhí)行的時(shí)鐘；</p><p>　　7．?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、眼圖、星座圖、圖像等，并能進(jìn)行自動(dòng)刷新。</p><p><b>　　6.2 仿真結(jié)果

61、</b></p><p>　　1．觀察輸入信號(hào)的頻譜，如下圖所示：</p><p>　　圖6.1 輸入信號(hào)的頻譜</p><p>　　2．觀察輸出信號(hào)的頻譜，如下圖所示：</p><p>　　圖6.2 輸出信號(hào)的頻譜</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p>&

62、lt;p>　　在課程設(shè)計(jì)的第一天我們小組便對(duì)這次任務(wù)進(jìn)行了規(guī)劃和分工。我主要負(fù)責(zé)搜集資料及整體思路的設(shè)計(jì)。在以后的幾天中，我們組的成員一起努力，整理資料、小組討論、對(duì)資料進(jìn)行分析，并在這段時(shí)間里完成了設(shè)計(jì)，并最后撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告及個(gè)人總結(jié)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)既動(dòng)手又動(dòng)腦，獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)，將課本上的理論知識(shí)和實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來，鍛煉我們的分析解決實(shí)際問題的能力。提高我們適應(yīng)實(shí)際環(huán)境

63、和實(shí)踐編程的能力。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)我對(duì)這門課有了更深的了解。也更深刻知道了實(shí)踐是很重要的，我們應(yīng)該掌握更多的知識(shí)，也讓掌握知識(shí)更加堅(jiān)固，在理論的基礎(chǔ)上多實(shí)踐。</p><p>　　從課題的選題到課題的開發(fā)與研究，再到本論文的撰寫到定稿的每一步工作都傾注著老師的心血和汗水，同時(shí)得到同學(xué)們相助，并提供了大量的資料。在此，感謝同學(xué)們的幫助，感謝老師的細(xì)心輔導(dǎo)。</p><p>　　本次的設(shè)計(jì)使

64、我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識(shí)，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實(shí)的生活中去，此次的設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)在查找資料的過程中我也學(xué)到了許多新的知識(shí)，相信這對(duì)我以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)有很大的幫助！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

65、</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><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．?dāng)?shù)字信號(hào)處理理論、算法與實(shí)現(xiàn)．北京：清華大學(xué)出版社，2005；</p>

66、;<p>　　[4]黃席椿 高順良編著．濾波器綜合法設(shè)計(jì)原理．北京：人民郵電出版社,1978.309-316,261-270；[5]沈永歡 梁在中等編著．實(shí)用數(shù)學(xué)手冊(cè)．北京：科學(xué)出版社,2001.726-732；[6]程佩青編著．?dāng)?shù)字濾波與快速傅里葉變換．北京：清華大學(xué)出版社,1990；</p><p>　　[7]北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限公司編著．SEED-DTK系列實(shí)驗(yàn)手冊(cè)．北京合眾達(dá)電子技術(shù)有