基于DSP的IIR濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第1章 緒論1.1 DSP芯片簡(jiǎn)介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(lái)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(wú)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(guò)程，也可以理解為是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。數(shù)字濾波器又分為無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器(II

2、R)和有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR)。FIR濾波器具有不含反饋環(huán)路、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及可以實(shí)現(xiàn)的嚴(yán)格線性相位等優(yōu)點(diǎn)，因而在對(duì)相位要求比較嚴(yán)格的條件下，采用FIR數(shù)字濾波器。同時(shí)，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(lái)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(wèn)題提供了便利，本文選用TMS320C

3、5509作為DSP處理芯片，通過(guò)對(duì)其編程來(lái)實(shí)現(xiàn)IIR濾波器。對(duì)數(shù)字濾波器而言,從實(shí)現(xiàn)方法上，有FIR濾波器和無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器之分。由于FIR濾波器只有零點(diǎn)，因此這一類系統(tǒng)不像IIR系統(tǒng)那樣易取得比較好的通帶與阻帶衰減特性。但是IIR系統(tǒng)與傳統(tǒng)的通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：1、單位沖擊響應(yīng)有無(wú)限多項(xiàng);2、高效率（因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系數(shù)小、乘法操作較少）3、與模擬濾波器有對(duì)應(yīng)關(guān)系4、可以解析控制，強(qiáng)制系統(tǒng)在指定位置為零點(diǎn)5、有極點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮穩(wěn)定性6、具有反饋，可能產(chǎn)生噪聲、誤差累積1.2 數(shù)字濾波器的介紹數(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)字濾波實(shí)質(zhì)上是

4、一種運(yùn)算過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的運(yùn)算處理。輸入數(shù)字信號(hào)（數(shù)字序列）通過(guò)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(guò)程，也可以理解為是一臺(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。時(shí)域離散系統(tǒng)的頻域特性:,其中、分別是數(shù)字濾波器的輸出序列和輸入序列的頻域特性（或稱為頻譜特性）,是數(shù)字濾波器的單位取樣響應(yīng)的頻譜，又稱為數(shù)字濾波器的頻域響應(yīng)。輸入序列的頻譜經(jīng)過(guò)濾波后,因此，只要按照輸入信號(hào)頻譜的特點(diǎn)和處理信號(hào)的目的， 適當(dāng)選擇，使得濾波后的滿足設(shè)計(jì)的要求，這就是數(shù)字濾波器的濾波原理。數(shù)字

5、濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即無(wú)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。IIR 數(shù)字濾波器的特征是，具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)，需要用遞歸模型設(shè)計(jì)IIR濾波器的任務(wù)就是尋求一個(gè)物理上可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)函數(shù)H(z)，使其頻率響應(yīng)H(z)滿足所希望得到的頻域指標(biāo)，即符合給定的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶衰減系數(shù)和阻帶衰減系數(shù)。1.3 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及原理IIR數(shù)字濾波器是一種離散時(shí)間系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為假設(shè)MN，當(dāng)MN時(shí),系統(tǒng)函數(shù)可以看作一個(gè)IIR的子系統(tǒng)和一個(gè)(M-N)的FIR子系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)。IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是求解濾波器的系數(shù)和

6、，它是數(shù)學(xué)上的一種逼近問(wèn)題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準(zhǔn)則）去逼近系統(tǒng)的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模擬濾波器；如果在z平面上去逼近，就得到數(shù)字濾波器。1.用脈沖相應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 利用模擬濾波器來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，也就是使數(shù)字濾波器能模仿模擬濾波器的特性，這種模仿可以從不同的角度出發(fā)。脈沖響應(yīng)不變法是從濾波器的脈沖響應(yīng)出發(fā)，使數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)序列h(n)模仿模擬濾波器的沖激響應(yīng)ha(t)，即將ha(t)進(jìn)行等間隔采樣，使h(n)正好等于ha(t)的采樣值，滿足h(n)=ha(nT)式中,T是采樣周期。如果令Ha(s)是ha(t)的拉普拉斯變換，H(z)為h(

7、n)的Z變換，利用采樣序列的Z變換與模擬信號(hào)的拉普拉斯變換的關(guān)系得 (1-1)則可看出，脈沖響應(yīng)不變法將模擬濾波器的S平面變換成數(shù)字濾波器的Z平面，這個(gè)從s到z的變換z=esT是從S平面變換到Z平面的標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系式。圖1-1脈沖響應(yīng)不變法的映射關(guān)系由（1-1）式，數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)和模擬濾波器的頻率響應(yīng)間的關(guān)系為 (1-2)這就是說(shuō)，數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)是模擬濾波器頻率響應(yīng)的周期延拓。正如采樣定理所討論的，只有當(dāng)模擬濾波器的頻率響應(yīng)是限帶的，且?guī)抻谡郫B頻率以內(nèi)時(shí)，即 (1-3)才能使數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)在折疊頻率以內(nèi)重現(xiàn)模擬濾波器的頻率響應(yīng)，而不產(chǎn)生混疊失真，即 |< (1-4)但是

8、，任何一個(gè)實(shí)際的模擬濾波器頻率響應(yīng)都不是嚴(yán)格限帶的，變換后就會(huì)產(chǎn)生周期延拓分量的頻譜交疊，即產(chǎn)生頻率響應(yīng)的混疊失真，如圖7-4所示。這時(shí)數(shù)字濾波器的頻響就不同于原模擬濾波器的頻響，而帶有一定的失真。當(dāng)模擬濾波器的頻率響應(yīng)在折疊頻率以上處衰減越大、越快時(shí)，變換后頻率響應(yīng)混疊失真就越小。這時(shí)，采用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器才能得到良好的效果。圖1-2脈沖響應(yīng)不變法中的頻響混疊現(xiàn)象對(duì)某一模擬濾波器的單位沖激響應(yīng)ha(t)進(jìn)行采樣，采樣頻率為fs，若使fs增加，即令采樣時(shí)間間隔（T=1/fs）減小，則系統(tǒng)頻率響應(yīng)各周期延拓分量之間相距更遠(yuǎn)，因而可減小頻率響應(yīng)的混疊效應(yīng)。脈沖響應(yīng)不變法優(yōu)缺點(diǎn)：從以上

9、討論可以看出，脈沖響應(yīng)不變法使得數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)完全模仿模擬濾波器的單位沖激響應(yīng)，也就是時(shí)域逼近良好，而且模擬頻率和數(shù)字頻率之間呈線性關(guān)系=T。因而，一個(gè)線性相位的模擬濾波器（例如貝塞爾濾波器）通過(guò)脈沖響應(yīng)不變法得到的仍然是一個(gè)線性相位的數(shù)字濾波器。脈沖響應(yīng)不變法的最大缺點(diǎn)是有頻率響應(yīng)的混疊效應(yīng)。所以，脈沖響應(yīng)不變法只適用于限帶的模擬濾波器(例如，衰減特性很好的低通或帶通濾波器)，而且高頻衰減越快，混疊效應(yīng)越小。至于高通和帶阻濾波器，由于它們?cè)诟哳l部分不衰減，因此將完全混淆在低頻響應(yīng)中。如果要對(duì)高通和帶阻濾波器采用脈沖響應(yīng)不變法，就必須先對(duì)高通和帶阻濾波器加一保護(hù)濾波器，濾掉高于折疊頻

10、率以上的頻率，然后再使用脈沖響應(yīng)不變法轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器。當(dāng)然這樣會(huì)進(jìn)一步增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性和濾波器的階數(shù)。2.用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器脈沖響應(yīng)不變法的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)生頻率響應(yīng)的混疊失真。這是因?yàn)閺腟平面到平面是多值的映射關(guān)系所造成的。為了克服這一缺點(diǎn)，可以采用非線性頻率壓縮方法，將整個(gè)頻率軸上的頻率范圍壓縮到-/T/T之間，再用z=esT轉(zhuǎn)換到Z平面上。也就是說(shuō)，第一步先將整個(gè)S平面壓縮映射到S1平面的-/T/T一條橫帶里；第二步再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系z(mì)=es1T將此橫帶變換到整個(gè)Z平面上去。這樣就使S平面與Z平面建立了一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，消除了多值變換性，也就消除了頻譜混疊現(xiàn)象，映射關(guān)系如圖

11、1-3所示。圖1-3雙線性變換的映射關(guān)系為了將S平面的整個(gè)虛軸j壓縮到S1平面j1軸上的-/T到/T段上，可以通過(guò)以下的正切變換實(shí)現(xiàn) （1-5）式中,T仍是采樣間隔。當(dāng)1由-/T經(jīng)過(guò)0變化到/T時(shí)，由-經(jīng)過(guò)0變化到+，也即映射了整個(gè)j軸。將式（1-5）寫(xiě)成將此關(guān)系解析延拓到整個(gè)S平面和S1平面，令j=s，j1=s1，則得再將S1平面通過(guò)以下標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系映射到Z平面z=es1T從而得到S平面和Z平面的單值映射關(guān)系為： （1-6） （1-7）式（1-6）與式（1-7）是S平面與Z平面之間的單值映射關(guān)系，這種變換都是兩個(gè)線性函數(shù)之比，因此稱為雙線性變換式（1-5）與式（1-6）的雙線性變換符合映射變

12、換應(yīng)滿足的兩點(diǎn)要求。首先,把z=ej，可得 （1-8）即S平面的虛軸映射到Z平面的單位圓。其次，將s=+j代入式（1-8），得因此由此看出，當(dāng)<0時(shí)，|z|<1；當(dāng)>0時(shí)，|z|>1。也就是說(shuō)，S平面的左半平面映射到Z平面的單位圓內(nèi)，S平面的右半平面映射到Z平面的單位圓外，S平面的虛軸映射到Z平面的單位圓上。因此，穩(wěn)定的模擬濾波器經(jīng)雙線性變換后所得的數(shù)字濾波器也一定是穩(wěn)定的。雙線性變換法優(yōu)缺點(diǎn):雙線性變換法與脈沖響應(yīng)不變法相比，其主要的優(yōu)點(diǎn)是避免了頻率響應(yīng)的混疊現(xiàn)象。這是因?yàn)镾平面與Z平面是單值的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。S平面整個(gè)j軸單值地對(duì)應(yīng)于Z平面單位圓一周，即頻率軸是單值變

13、換關(guān)系。這個(gè)關(guān)系如式（1-8）所示，重寫(xiě)如下：上式表明，S平面上與Z平面的成非線性的正切關(guān)系，如圖7-7所示。由圖7-7看出，在零頻率附近，模擬角頻率與數(shù)字頻率之間的變換關(guān)系接近于線性關(guān)系；但當(dāng)進(jìn)一步增加時(shí)，增長(zhǎng)得越來(lái)越慢，最后當(dāng)時(shí)，終止在折疊頻率=處，因而雙線性變換就不會(huì)出現(xiàn)由于高頻部分超過(guò)折疊頻率而混淆到低頻部分去的現(xiàn)象，從而消除了頻率混疊現(xiàn)象。圖1-4雙線性變換法的頻率變換關(guān)系但是雙線性變換的這個(gè)特點(diǎn)是靠頻率的嚴(yán)重非線性關(guān)系而得到的，如式（1-8）及圖1-4所示。由于這種頻率之間的非線性變換關(guān)系，就產(chǎn)生了新的問(wèn)題。首先，一個(gè)線性相位的模擬濾波器經(jīng)雙線性變換后得到非線性相位的數(shù)字濾波器，不

14、再保持原有的線性相位了；其次，這種非線性關(guān)系要求模擬濾波器的幅頻響應(yīng)必須是分段常數(shù)型的，即某一頻率段的幅頻響應(yīng)近似等于某一常數(shù)（這正是一般典型的低通、高通、帶通、帶阻型濾波器的響應(yīng)特性），不然變換所產(chǎn)生的數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)相對(duì)于原模擬濾波器的幅頻響應(yīng)會(huì)有畸變，如圖1-5所示。圖1-5雙線性變換法幅度和相位特性的非線性映射對(duì)于分段常數(shù)的濾波器，雙線性變換后，仍得到幅頻特性為分段常數(shù)的濾波器，但是各個(gè)分段邊緣的臨界頻率點(diǎn)產(chǎn)生了畸變，這種頻率的畸變，可以通過(guò)頻率的預(yù)畸來(lái)加以校正。也就是將臨界模擬頻率事先加以畸變，然后經(jīng)變換后正好映射到所需要的數(shù)字頻率上。第2章 IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法及算法原理2.1

15、 IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法目前數(shù)字濾波器的主要實(shí)現(xiàn)方法有：1在通用的微型計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。軟件可以是自己編寫(xiě)的，也可以使用現(xiàn)成的軟件包，這種方法的缺點(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(guò)轉(zhuǎn)化為C語(yǔ)言，再通過(guò)DSP的C編譯器直接在DSP硬件上運(yùn)行。2用 DSP(Digital Signal Processing)處理器實(shí)現(xiàn)DSP處理器是專為數(shù)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

16、累加器(Multiply-accumulator，MAC)，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Α＿@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。3用固定功能的專用信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)專用信號(hào)處理器采用專用集成電路ASIC(Application Specific Integrated Circuits)實(shí)現(xiàn)，適用于過(guò)程固定而又追求高速的信號(hào)處理任務(wù)，是以指定的算法來(lái)確定它的結(jié)構(gòu)，使用各種隨機(jī)邏輯器件組成的信號(hào)處理器。它們體積小、保密性好，具有極高的性能，但靈活性差。4用FPGA等可編程器件來(lái)開(kāi)發(fā)

17、數(shù)字濾波算法。由于FPGA產(chǎn)品的迅速發(fā)展，人們可以利用Atera、Xilinx等產(chǎn)品，使用其相關(guān)開(kāi)發(fā)工具和VHDL等硬件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，通過(guò)軟件編程用硬件實(shí)現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。這一方法由于具有通用性的特點(diǎn)并可以實(shí)現(xiàn)算法的并行運(yùn)算，無(wú)論是作為獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)處理器，還是作為DSP芯片的協(xié)處理器，目前都是比較活躍的研究領(lǐng)域。比較以上方法可見(jiàn)：可以采用MATLAB等軟件來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器的基本知識(shí)，計(jì)算數(shù)字濾波器的系數(shù)，研究算法的可行性，對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)和仿真。而后，用DSP處理器或FPGA進(jìn)行數(shù)字濾波的硬件實(shí)現(xiàn)。本課題設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器就是用MATLAB進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，用DSP處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

18、2.2 IIR算法原理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(guò)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)，如低通、高通、帶通、帶阻。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(wú)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(wèn)題，可以時(shí)分復(fù)用。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

19、率響應(yīng)為，其中分別是幅頻特性和相位特性。對(duì)于無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，有，即幅頻特性為常數(shù)，信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)后各頻率分量的相對(duì)大小保持不變，沒(méi)有幅度失真。相位特性為線性，使對(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(méi)有相位失真。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)： 群時(shí)延：反映相頻曲線的線性程度相時(shí)延：反映各頻率分量在時(shí)域的相對(duì)延時(shí)。所以無(wú)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)。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(guò)程，一般要經(jīng)如下步驟：1、根據(jù)任務(wù)，確定性能指標(biāo)。2、用因果穩(wěn)定的線性移

20、不變離散系統(tǒng)函數(shù)去逼近。3、用有限精度算法實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)。4、利用適當(dāng)?shù)能洝⒂布夹g(shù)實(shí)現(xiàn)。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(guò)程，包括無(wú)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。2.3 IIR濾波器的MATLAB輔助設(shè)計(jì)根據(jù)以上IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法，下面運(yùn)用雙線性變換法基于MATLAB設(shè)計(jì)一個(gè)IIR帶通濾波器，其中帶通的中心頻率為p0=0.5，;通帶截止頻率p1=0.4,p2=0.6;通帶最大衰減p=3dB;阻帶最小衰減s=15dB;阻帶截止頻率s2=0.71.設(shè)計(jì)步驟：(1)根據(jù)任務(wù),確定性能指標(biāo):在設(shè)計(jì)帶通濾波器之前,首先根據(jù)工程實(shí)際

21、的需要確定濾波器的技術(shù)指標(biāo):帶通濾波器的阻帶邊界頻率關(guān)于中心頻率p0幾何對(duì)稱，因此ws1=wp0- (ws2-wp0)=0.3通帶截止頻率wc1=0.4,wc2=0.6;阻帶截止頻率wr1=0.3，wr2=0.7；阻帶最小衰減s=3dB和通帶最大衰減p=15dB;(2)用=2/T*tan(w/2)對(duì)帶通數(shù)字濾波器H(z)的數(shù)字邊界頻率預(yù)畸變，得到帶通模擬濾波器H(s)的邊界頻率主要是通帶截止頻率p1,p2;阻帶截止頻率s1，s2的轉(zhuǎn)換。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)雙線性變換法一般T=2s通帶截止頻率wc1=(2/T)*tan(wp1/2)=tan(0.4/2)=0.7265wc2=(2/T)*tan(wp

22、2/2)=tan(0.6/2)=1.3764阻帶截止頻率wr1=(2/T)*tan(ws1/2)=tan(0.3/2)=0.5095wr2=(2/T)*tan(ws2/2)=tan(0.7/2)=1.9626阻帶最小衰減s=3dB和通帶最大衰減p=15dB;(3)運(yùn)用低通到帶通頻率變換公式=(2)-(02)/(B*)將模擬帶通濾波器指標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬低通濾波器指標(biāo)。B=wc2-wc1=0.6499normwr1=(wr12)-(w02)/(B*wr1)=2.236normwr2=(wr22)-(w02)/(B*wr2)=2.236normwc1=(wc12)-(w02)/(B*wc1)=1norm

23、wc2=(wc22)-(w02)/(B*wc2)=1得出，normwc=1，normwr=2.236模擬低通濾波器指標(biāo)：normwc=1，normwr=2.236，p=3dB，s=15Db(4)設(shè)計(jì)模擬低通原型濾波器。用模擬低通濾波器設(shè)計(jì)方法得到模擬低通濾波器的傳輸函數(shù)Ha(s);借助巴特沃斯(Butterworth)濾波器、切比雪夫(Chebyshev)濾波器、橢圓(Cauer)濾波器、貝塞爾(Bessel)濾波器等。(5)調(diào)用lp2bp函數(shù)將模擬低通濾波器轉(zhuǎn)化為模擬帶通濾波器。(6)利用雙線性變換法將模擬帶通濾波器Ha(s)轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶通濾波器H(z).2. IIR濾波器的流程框圖開(kāi)始讀入

24、數(shù)字濾波器技術(shù)指標(biāo)將指標(biāo)轉(zhuǎn)換成歸一化模擬低通濾波器的指標(biāo)設(shè)計(jì)歸一化的模擬低通濾波器階數(shù)N和3db截止頻率模擬域頻率變換，將G(P)變換成模擬帶通濾波器H(s)用雙線性變換法將H(s)轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶通濾波器H(z)輸入信號(hào)后顯示相關(guān)結(jié)果結(jié)束3.MATLAB程序MATLAB 程序如下:clearwp0=0.5*pi;wp1=0.4*pi;wp2=0.6*pi;Ap=3;ws2=0.7*pi;As=15;T=2; %數(shù)字帶通濾波器技術(shù)指標(biāo)ws1=wp0-(ws2-wp0); %計(jì)算帶通濾波器的阻帶下截止頻率wc1=(2/T)*tan(wp1/2);wc2=(2/T)*tan(wp2/2);wr1=(2

25、/T)*tan(ws1/2);wr2=(2/T)*tan(ws2/2);w0=(2/T)*tan(wp0/2); %頻率預(yù)畸變B=wc2-wc1; %帶通濾波器的通帶寬度 normwr1=(wr12)-(w02)/(B*wr1);normwr2=(wr22)-(w02)/(B*wr2);normwc1=(wc12)-(w02)/(B*wc1);normwc2=(wc22)-(w02)/(B*wc2); %帶通到低通的頻率變換if abs(normwr1)>abs(normwr2) normwr=abs(normwr2)else normwr=abs(normwr1)end normwc=

26、1; %將指標(biāo)轉(zhuǎn)換成歸一化模擬低通濾波器的指標(biāo)N=buttord(normwc,normwr,Ap,As,'s'); %設(shè)計(jì)歸一化的模擬低通濾波器階數(shù)N和3db截止頻率bLP,aLP=butter(N,normwc,'s'); %計(jì)算相應(yīng)的模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)G(p)bBP,aBP=lp2bp(bLP,aLP,w0,B); %模擬域頻率變換，將G(P)變換成模擬帶通濾波器H(s) b,a=bilinear(bBP,aBP,0.5)； %用雙線性變換法將H(s)轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶通濾波器H(z)w=linspace (0,2*pi,500);h=freqz(b,a,w);

27、subplot(2,1,2);plot(w,abs(h);grid onxlabel('w(rad)')ylabel('|H(jw)|')title('頻譜函數(shù)')subplot(2,2,1);plot(w,20*log10(abs(h);axis(0,2*pi,-120,20);grid onxlabel('w(rad)')ylabel('20*lg|H(jw)|(db)')title('20*lg|H(jw)|-w')4.運(yùn)行結(jié)果及分析運(yùn)行結(jié)果及分析： 圖2.3 matlab運(yùn)行結(jié)果程序運(yùn)行結(jié)果

28、：normwr=2.2361由設(shè)計(jì)流程計(jì)算得normwr=2.236與運(yùn)行結(jié)果相同。低通原型的每一個(gè)邊界頻率都映射為帶通濾波器兩個(gè)相應(yīng)的邊界頻率。根據(jù)通帶截至頻率和阻帶截至頻率與頻譜函數(shù)曲線比較，滿足設(shè)計(jì)要求。第3章 IIR的DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor)是一種適合對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器，其主要用來(lái)實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代，DSP己成為通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)和其它電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)器件。數(shù)字信號(hào)處理器與數(shù)字信號(hào)處理有著密不可分的關(guān)系，我們通常說(shuō)的“DSP”可以指數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Proc

29、essing)，也可以代表數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor)在本文里均指數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理是一門(mén)包括了許多學(xué)科并應(yīng)用于很多領(lǐng)域的學(xué)科，是指利用計(jì)算機(jī)或是專用處理設(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、采集、合成、變換、濾波、估值、壓縮、識(shí)別等處理，得到符合要求的信號(hào)形式。數(shù)字信號(hào)處理器是用于處理數(shù)字信號(hào)的器件，因此它是伴隨著數(shù)字信號(hào)處理才產(chǎn)生的。DSP發(fā)展歷程大致分為三個(gè)階段：20世紀(jì)70年代理論先行，80年代產(chǎn)品普及和90年代的突飛猛進(jìn)。在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠微處理器(MPU)來(lái)完成。但MPU較低的處理速度無(wú)法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。因此，直到20

30、世紀(jì)70年代，有人才提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了第一片DSP芯片。幾年后，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生。80年代后期，第三代DSP芯片問(wèn)世。90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，DSP產(chǎn)品的應(yīng)用己擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個(gè)方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。3.1 TMS320C5509的特點(diǎn)TMS320C5509采用雙乘累加單元(MAC)結(jié)構(gòu)。整個(gè)處理器內(nèi)部分為5個(gè)大的功能單元：存儲(chǔ)器緩沖單元(M)、指令緩沖單元(I)、程序控制單元(P)、地址生成單元(A)和數(shù)據(jù)計(jì)算

31、單元(D)，各個(gè)功能單元之間通過(guò)總線連接。TMS320C5509中共有12條總線：1條32位程序數(shù)據(jù)總線(PB)，1條24位程序地址總線(PAB)，5條16位的數(shù)據(jù)總線(BB、CB、DB、EB、FB)和5條24位的數(shù)據(jù)地址總線(BAB、CAB、DAB、EAB、FAB)。其硬件框圖如下：電源 采樣頭A/D控制器 D/ADARAM數(shù)據(jù)空間 USB 控制器SARAM程序空間USB接口液晶鍵盤(pán)SDRAM FLASHDSP圖3.1 TMS320C5509硬件框圖作為嵌入式芯片的一種，DSP芯片是一種非常適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的微處理器芯片，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算。其顯著特點(diǎn)可以歸納如下：

32、1哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮·諾曼(Von Neuman)結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問(wèn)。與兩個(gè)存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線兩條總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。2流水線與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。TMS320系列處理器的流水線深度從2-6級(jí)不等。第一代TMS320處理器采用二級(jí)流水線，第二代采用三級(jí)流水線，而第三代則采用四級(jí)流水線。也就是說(shuō)，處理器可以并行處理2-6條指令，每條指令處于

33、流水線上的不同階段。3專用的硬件乘法器在一般形式的FIR濾波器中，乘法是DSP的重要組成部分。對(duì)每個(gè)濾波器抽頭，必須做一次乘法和一次加法。乘法速度越快，DSP處理器的性能就越高。在通用的微處理器中，乘法指令是由一系列加法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故需許多個(gè)指令周期來(lái)完成。相比而言，DSP芯片的特征就是有一個(gè)專用的硬件乘法器。4特殊的DSP指令DSP芯片的另一個(gè)特征是采用特殊的指令。例如TMS320C10中的LTD指令，可單周期完成加載寄存器、數(shù)據(jù)移動(dòng)、同時(shí)累加操作。還有DMOV指令，它完成數(shù)據(jù)移位功能。在數(shù)字信號(hào)處理中，延遲操作非常重要，這個(gè)延遲就是由DMOV指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5快速的指令周期哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作

34、、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使DSP芯片的指令周期縮短到200ns以下。現(xiàn)在，許多DSP處理器的指令周期已經(jīng)從第一代的200ns降低至現(xiàn)在的20ns以下，甚至在10ns以內(nèi)?？焖俚闹噶钪芷谑沟肈SP芯片能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)許多DSP應(yīng)用。6面向寄存器和累加器DSP所使用的不是一般的寄存器文件，而是專用寄存器，較新的DSP產(chǎn)品都有類似于RISC的寄存器文件。許多DSP還有大的累加器，可以在異常情況下對(duì)數(shù)據(jù)溢出進(jìn)行處理。7.支持前、后臺(tái)處理DSP支持復(fù)雜的內(nèi)循環(huán)處理，包括建立起X、Y內(nèi)存和分址/循環(huán)計(jì)數(shù)器。一些DSP在做內(nèi)循環(huán)處理中把中斷屏蔽了，另一些則以類似后臺(tái)處理的

35、方式支持快速中斷。許多DSP使用硬連線的堆棧來(lái)保存有限的上下文，而有些則用隱蔽的寄存器來(lái)加快上下文轉(zhuǎn)換時(shí)間。8.擁有簡(jiǎn)便的單片內(nèi)存和內(nèi)存接口DSP設(shè)法避免了大型緩沖器或復(fù)雜的內(nèi)存接口，減少了內(nèi)存訪問(wèn)。一些DSP的內(nèi)循環(huán)是在其單片內(nèi)存中重復(fù)執(zhí)行指令或循環(huán)操作部分代碼，它多采用SRAM而不是DRAM，因?yàn)榍罢呓涌诟?jiǎn)便。2000年3月，德州儀器（TI）公司推出了高性能低功耗的TMS320C55x芯片10。其性能可以達(dá)到400800MIPS，但功耗低到0.05 mW/MIPS。TMS320系列包括定點(diǎn)、浮點(diǎn)和多處理器等三種類型的數(shù)字信號(hào)處理器。它的結(jié)構(gòu)是專門(mén)針對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的，具有指令靈活、可

36、操作性強(qiáng)、速度快以及支持并行運(yùn)算和C語(yǔ)言等特點(diǎn)，是性價(jià)比較高的一類DSP，在通信設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。C5000系列DSP是針對(duì)個(gè)人便攜設(shè)備而設(shè)計(jì)的，如音樂(lè)播放器、3G蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、高速音頻設(shè)備、高精度的信號(hào)和多通道應(yīng)用。通常人們把C54x和C55x系列通稱C5000系列，主要用于功耗低、便攜式的無(wú)線通信終端產(chǎn)品。C5000系列包括舊有的C5x、當(dāng)前主流的C54x和較新的C55x系列。其中，C54x采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，并集成有豐富的硬件邏輯和外部接口資源，具有較高的性能，及較低的成本和體積。C55x是在C54x的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，也采用改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)，其器件功耗較C54x更低，性能更高

37、。TMS320C55x采用多總線結(jié)構(gòu)，由五組內(nèi)部數(shù)據(jù)總線（3個(gè)用于讀，2個(gè)用于寫(xiě)）和一組內(nèi)部程序存儲(chǔ)總線構(gòu)成。32bit的程序總線（PB）傳送從程序存儲(chǔ)器來(lái)的指令代碼和立即數(shù)。三組16bit數(shù)據(jù)讀總線（BB，CB和DB）連接數(shù)據(jù)讀地址產(chǎn)生邏輯。CB和DB總線傳送雙操作數(shù)。DB總線傳送單操作數(shù)。BB總線提供第三種讀路徑并且能夠提供雙乘操作數(shù)的系數(shù)。兩組16bit數(shù)據(jù)寫(xiě)總線(EB，F(xiàn)B)連接數(shù)據(jù)寫(xiě)地址產(chǎn)生邏輯。六組24bit數(shù)據(jù)總線（PAB，CAB，DAB，BAB，EAB，F(xiàn)AB）傳送執(zhí)行指令所需要的地址。還有一條附加總線為DMA控制器和外設(shè)控制器提供服務(wù)。TMS320C55x的CPU結(jié)構(gòu)主要包括

38、四種功能單元：即指令緩沖單元（I單元），程序流程單元（P單元），地址數(shù)據(jù)流程單元（A單元）和數(shù)據(jù)計(jì)算單元（D單元）。其數(shù)據(jù)計(jì)算單元包括一個(gè)40bit的可以提供-32到31移位范圍的桶形移位器，一個(gè)40bit的算術(shù)邏輯電路（ALU），兩個(gè)乘累加器（MAC）可以在一個(gè)周期中執(zhí)行兩個(gè)MAC操作，以及四個(gè)40bit的累加器。在其地址數(shù)據(jù)流程單元還包括一個(gè)16bit的算術(shù)邏輯電路（ALU），為主ALU提供簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算。55x的指令集功能強(qiáng)大而且使用靈活，它同時(shí)具有易于使用和程序效率高的特點(diǎn)。尋址方式包括絕對(duì)尋址、寄存器間接尋址、直接尋址，這些尋址方式降低了算法所需要的指令數(shù)量，減小了代碼量，也提高了芯

39、片運(yùn)算速度。特別要提到的是C55x指令集中所提供的三操作數(shù)指令，這種指令可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)操作數(shù)的同時(shí)處理（如寫(xiě)入寄存器或存儲(chǔ)器等操作），大大壓縮了代碼的指令數(shù)量。3.2 D/A與A/D的轉(zhuǎn)換 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器。我們簡(jiǎn)稱其為D/A。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳如下圖所示： D/A轉(zhuǎn)換內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳圖A/D轉(zhuǎn)換電路也稱為“模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器”，簡(jiǎn)稱“模數(shù)轉(zhuǎn)換器”。將模擬量或連續(xù)變化的量進(jìn)行量化（離散化），轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量的電路。A/D變換包括三個(gè)部分：抽樣。量化和編碼。一般情況下，量化和編碼是同時(shí)完成的。抽樣是將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化的過(guò)程；量化是將模擬信號(hào)在幅度上離散化的過(guò)程；

40、編碼是指將每個(gè)量化的樣值用一定的二進(jìn)制代碼來(lái)表示。其電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳如下圖所示： A/D轉(zhuǎn)換內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳圖3.3 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試中不但需要數(shù)字信號(hào)處理方面的理論知識(shí)，而且還要熟悉掌握各種DSP芯片、外圍硬件電路以及DSP開(kāi)發(fā)工具等。3.3.1 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)DSP系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的，因此不但具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)而且還具有以下特點(diǎn):1接口方便：DSP應(yīng)用系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多。2編程方便：DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的可編

41、程DSP芯片，能靈活方便地進(jìn)行修改和升級(jí)。3穩(wěn)定性好：DSP應(yīng)用系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小、可靠性高，無(wú)器件老化現(xiàn)象。4精度高：16位數(shù)字系統(tǒng)可以達(dá)到10-5級(jí)的精度。5可重復(fù)性好：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。6集成方便：DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。當(dāng)然，數(shù)字信號(hào)處理也存在一些缺點(diǎn)。例如，對(duì)于簡(jiǎn)單信號(hào)處理任務(wù)，若采用DSP則使成本增加。DSP系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，DSP技術(shù)更新速度快，對(duì)于數(shù)學(xué)知

42、識(shí)要求高，開(kāi)發(fā)和測(cè)試工具還有待進(jìn)一步完善。3.3.2 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程一個(gè)DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程大概要有以下幾個(gè)步驟。1根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)要求，確定系統(tǒng)處理精度要求、速度要求、實(shí)時(shí)性要求等性能指標(biāo)。2根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的算法模擬，比如使用MATLAB等仿真工具，驗(yàn)證算法的可行性，得出最佳的處理方法。3DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是指根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的DSP芯片，然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。軟件設(shè)計(jì)主要是指根據(jù)系統(tǒng)的要求和選用的DSP芯片編寫(xiě)相應(yīng)的程序。程序的編寫(xiě)可以使用匯編語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序效率高，但比較煩雜；也可采用C語(yǔ)言，DSP的C語(yǔ)言基本上是標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)

43、言，編寫(xiě)比較簡(jiǎn)單，但效率低。在實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)往往是兩種語(yǔ)言結(jié)合編寫(xiě)，在算法運(yùn)算量大的地方使用匯編語(yǔ)言，在運(yùn)算量小的地方使用C語(yǔ)言，這樣既能縮短軟件的開(kāi)發(fā)周期，提高程序的可讀性和可移植性，又滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。本文的設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)、設(shè)計(jì)軟件程序。3.3.3 DSP的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具CCSCCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。CCS有兩種工作模式，即軟件仿真器模式：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。硬件在線編程模式：可以實(shí)

44、時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。 CCS的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成： 1. TMS320C54x集成代碼產(chǎn)生工具；2. CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；3. DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口API；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；5. 由TI公司以外的第三方提供的各種應(yīng)用模塊插件。    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： 1具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過(guò)其界面直接編寫(xiě)C、匯編、.cmd文件等；2含有集成代碼生成

45、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；3高性能編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語(yǔ)法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤；4工程項(xiàng)目管理工具可對(duì)用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。在生成目標(biāo)程序和程序庫(kù)的過(guò)程中，建立不同程序的跟蹤信息，通過(guò)跟蹤信息對(duì)不同的程序進(jìn)行分類管理；5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；6斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的過(guò)程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置；7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；8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

46、件的功能、評(píng)價(jià)代碼執(zhí)行的時(shí)鐘；9數(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； 10提供GEL工具。利用GEL擴(kuò)展語(yǔ)言，用戶可以編寫(xiě)自己的控制面板/菜單，設(shè)置GEL菜單選項(xiàng)，方便直觀地修改變量，配置參數(shù)等；11支持多DSP的調(diào)試；12支持RTDX技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)DSP與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換；13提供DSP/BIOS工具，增強(qiáng)對(duì)代碼的實(shí)時(shí)分析能力。3.3.4 IIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖IIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖如圖4.2所示圖4.2 IIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖第4章 IIR濾波器在CCS上的仿真輸入：輸出： 結(jié)果分析

47、： 通過(guò)比較輸入濾波器前后的波形得到，輸出中濾去了輸入的波形，得到設(shè)計(jì)所要求的頻率段的波形，說(shuō)明濾波器工作了，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入的濾波處理。設(shè)計(jì)總結(jié)終于完成了基于DSP的IIR濾波器課程設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到的問(wèn)題包括方案的選擇，電路的設(shè)計(jì)和CCS芯片的選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣或那樣的情況，心里總是自以為是的認(rèn)為這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路后，就是實(shí)現(xiàn)不了仿真，因此在這方面用掉了很多的時(shí)間。這次設(shè)計(jì)，同時(shí)也使我對(duì)課本知識(shí)有了更進(jìn)一步的鞏固和更深刻的理解。由于書(shū)本上的知識(shí)點(diǎn)比較多，平時(shí)的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用，加之考試內(nèi)容和考察范圍的有限，所以我認(rèn)為這是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)。讓我了解到了很多電路的功能，以及它在電路實(shí)現(xiàn)中的一些技巧。例如一些芯片的功能，平時(shí)看課本時(shí)很容易忘記，通過(guò)實(shí)踐讓我對(duì)這些由電子元件組成的電路影響更加深刻。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)使我懂