精品文檔-下載后可編輯基于DSPC54x的數(shù)字濾波器設(shè)計-新品速遞摘要：本文主要介紹基于DSP的數(shù)字濾波器的設(shè)計，使用CCS5000Simulator實現(xiàn)FTSK數(shù)據(jù)輸入,使用FIR濾波器對FTSK調(diào)制信號進行處理，輸出需要的波形與頻譜。文中采用線性緩沖區(qū)和帶移位雙操作尋址的方法實現(xiàn)FIR濾波器。前言一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，總存在各種干擾。使用DSP進行數(shù)字信號處理時，可以從噪聲中提取信號，即對一個具有噪聲和信號的混合源進行采樣，然后經(jīng)過一個數(shù)字濾波器，濾除噪聲，提取有用信號；數(shù)字濾波器是DSP基本的應(yīng)用領(lǐng)域，也是熟悉DSP應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計中，濾波器的好壞將直接影響系統(tǒng)的性能。數(shù)字濾波器的基本理論和設(shè)計對于數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以表示為:可以直接寫成表示輸出與輸入的關(guān)系,即常系數(shù)線性差分方程:以下是IIR濾波器的表達式當全部,即系統(tǒng)函數(shù)和單位抽樣響應(yīng)，則系統(tǒng)是FIR。其濾波結(jié)構(gòu)圖如圖一所示——橫向濾波結(jié)構(gòu)圖一橫向濾波器結(jié)構(gòu)圖FIR濾波算法實際上是一種乘法累加運算。它不斷輸入樣本，經(jīng)延時，作乘法累加，再輸出濾波結(jié)果y（n）。在這里使用FIR濾波器，它有以下幾個特點：（1）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h（n）在有限個n值處不為零；（2）系統(tǒng)函數(shù)H（z）在|z|0處收斂，在|z|0處只有零點，有限z平面只有零點，而全部極點都在z=0處；（3）結(jié)構(gòu)主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋。這本次設(shè)計中FTSK輸入數(shù)據(jù)中包含頻率為800HZ，1200HZ，1600HZ，2022HZ，中心頻率為1600HZ，提取該頻率的信號。利用Matlab設(shè)計一個帶通濾波器。具體參數(shù)為：采樣頻率為22050HZ，通帶寬度為250HZ，則Fpass1=1475HZ，F(xiàn)pass2=1725HZ，衰減1db，過渡帶為200HZ則Fstop1=1275HZ，F(xiàn)stop2=1925HZ，阻帶衰減為30db。運行Matlab獲得126階的帶通濾波器，并提取系數(shù)。用線性緩沖區(qū)和帶移位雙操作數(shù)尋址方法實現(xiàn)FIR濾波器在這里介紹用線性緩沖區(qū)法實現(xiàn)，其特點是：（1）對于N級的FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲區(qū)中開辟一個稱之為滑窗的N個單元的緩沖區(qū)，存放的N個輸入樣本。（2）從老的樣本開始，每讀一個樣本后，將此樣本向下移位。讀完一個樣本后，輸入樣本至緩沖區(qū)的頂部。在這里N=126，y（n）=在數(shù)據(jù)存儲區(qū)中存放系數(shù)，并設(shè)置線性緩沖區(qū)存放輸入數(shù)據(jù)。具體實現(xiàn)程序如下：.title“simfir126.asm”..global_firinit;兩個匯編程序，可作為C語言的調(diào)用，一個是初始化濾波器.global_asmfir；另一個是濾波器執(zhí)行程序.mmregsX.usect“data1”，127.bssdata1，1SIZE.set127.dataCOEF；從matlab中獲得的濾波器系數(shù)；濾波器初始化_firinit：SSBXFRCTSTM#X+（SIZE-1），AR2STM#（SIZE-2）,AR0RET；濾波器執(zhí)行：_asmfir：STLA，*AR2+0RPTZA，#（SIZE-2）MACD*AR2-，COEF，ASTHA，*AR2LD*AR2+，ANOPNOPRETDNOPNOP.ENDSimulator仿真結(jié)果分析與硬件調(diào)試仿真在系統(tǒng)調(diào)試中起著重要作用，TI公司也提供了軟件仿真器（Simulator）來調(diào)試程序。其中提供的探測點（ProbePoint）功能非常強大，它是一個開發(fā)算法的工具，將計算機文件數(shù)據(jù)傳送到目標板的buffer提供DSP軟件應(yīng)用，同時可以將計算結(jié)果輸出到計算機文件中供分析，也可以通過CCS提供的圖形窗口觀察輸入輸出數(shù)據(jù)情況。在本次設(shè)計中利用CCS提供的斷點和探測點，指定FTSK數(shù)據(jù)文件的輸入點，進行相關(guān)設(shè)定，同時利用CCS提供的圖形窗口觀察輸入和輸出的波形與頻譜。運行程序，分別得到輸入波形和頻譜圖（圖二），輸出波形和頻譜圖（圖三）下面分別對這兩個圖形進行分析。輸入波形和頻譜圖圖二輸入信號的波形和頻譜圖由圖二輸入信號的波形圖可以看出，輸入是有四個不同頻率調(diào)制的波形。左邊種圖形在一個周期內(nèi)占大約1格，而一格所占的時間為0.00605/10=0.605ms，所以周期大約為T1=0.605*1=0.605ms，頻率為1652Hz。右邊的圖形一個周期內(nèi)約占0.8格，T2=0.605*0.8=0.484ms，頻率約為2066Hz。中間的兩個圖形在一個周期內(nèi)分別約占2格和1.3格，周期分別約為T3=0.605*2=1.21ms，頻率約為826Hz，T4=0.605*1.3=0.7865ms，頻率約為1271Hz。這四個頻率與輸入的800Hz，1200Hz，1600Hz，2022Hz基本相同。由圖中的輸入頻譜同樣可以看出有四個頻率的輸入波形，其頻率分別約為2756*3/10=826.8Hz，2756*4.5/10=1240Hz，2756*6/10=1653Hz，2756*7.5/10=2067Hz，與輸入的800Hz，1200Hz，1600Hz，2022Hz基本接近。輸出波形和頻譜圖圖三輸出信號的波形和頻譜圖由圖三中的輸出信號波形圖可以看出濾出的波形在一個周期中約占1格，而一格所占的時間0.00605/10=0.605ms。頻率約為1652Hz，與要求濾出1600Hz的要求接近。由圖三中的的頻譜圖可以看出濾出的頻譜圖的頻率約在第6格，則濾出的頻率約為2756*6/10=1659Hz，與所要求濾出1600Hz的要求接近。根據(jù)以上Simulator仿真和結(jié)果分析，所設(shè)計的濾波器能夠很好的滿足濾波的要求。Simulator仿真是在進行系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，有利于提高我們進行硬件調(diào)試的成功率。基于上面的結(jié)果，利用TMS320C5402DSK系統(tǒng)板進行實驗，在一個AD/DA轉(zhuǎn)換的主循環(huán)中加入所設(shè)計的濾波器，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，對示波器進行觀察，可以發(fā)現(xiàn)所用的濾波器能很好的滿足設(shè)計要求。但程序的輸入與輸出數(shù)據(jù)讀寫語句要作相應(yīng)的修改。結(jié)束語在進行數(shù)字濾波器設(shè)計時，還需要以下幾點：（1）在用Matlab設(shè)計濾波器時采樣頻率一定要滿足奈奎斯特準則。當采用帶通濾波器時，通帶寬度一般在200~300Hz，衰減一般為1db，過渡帶一般在100~250Hz，阻帶衰減一般在30db。（2）使用探針方法輸入數(shù)據(jù)時，一般要求輸入數(shù)據(jù)是