濾波器的性能指標(biāo)及MATLAB仿真

1、FIR數(shù)字濾波器的DS咬現(xiàn)TMS320C5402在指令集和硬件結(jié)構(gòu)上對(duì)濾波器算法的實(shí)現(xiàn)有專門的考慮。首先是在指令中設(shè)置了MACD指令，他的功能是將數(shù)據(jù)區(qū)的兩個(gè)數(shù)相乘以后，再與累加器中的值累加，運(yùn)算結(jié)果仍保留丁累加器中，而為下一次操作準(zhǔn)備； 其次，在硬件上設(shè)計(jì)了間接尋址時(shí)的循環(huán)尋址功能，即將濾波器系數(shù)保存丁一個(gè)可循環(huán)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，尋址指針由低地址自動(dòng)增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到緩沖區(qū)頂部 時(shí)，自動(dòng)返回低地址重新尋址，這樣，配合單指令重復(fù)指令RPT，就可以快速 實(shí)現(xiàn)卷積操作。在FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中，一個(gè)必須注意的問(wèn)題是計(jì)算的精度和結(jié)果溢 出問(wèn)題。由丁在濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，濾波器的系數(shù)都是小數(shù)，為了獲得較高的精度

2、和 整數(shù)化系數(shù)，一般都要對(duì)求出來(lái)的系數(shù)乘一個(gè)較大的數(shù)，然后再調(diào)整。這樣導(dǎo)致 在計(jì)算中有可能累加器溢出；另一個(gè)問(wèn)題是計(jì)算后累加器中的結(jié)果數(shù)值為32位，而物理的存儲(chǔ)器位數(shù)是16位，在存儲(chǔ)處理結(jié)果時(shí)，通常的做法是將低16位結(jié)果直接丟棄不用，只取高16位作為計(jì)算結(jié)果，但這樣做帶來(lái)的后果是精度 降低。因而在考慮濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮輸入信號(hào)的幅度，并仔細(xì)分析中 問(wèn)值的大小，調(diào)整濾波器的系數(shù)，在不影響計(jì)算速度的情況下，提高計(jì)算精度。TMS320C5402在指令集和硬件結(jié)構(gòu)上對(duì)濾波器算法的實(shí)現(xiàn)有專門的考慮。首先是在指令中設(shè)置了MACD指令，他的功能是將數(shù)據(jù)區(qū)的兩個(gè)數(shù)相乘以后，再與累加器中的值累加，運(yùn)算結(jié)

3、果仍保留丁累加器中，而為下一次操作準(zhǔn)備； 其次，在硬件上設(shè)計(jì)了間接尋址時(shí)的循環(huán)尋址功能，即將濾波器系數(shù)保存丁一個(gè)可循環(huán)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，尋址指針由低地址自動(dòng)增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到緩沖區(qū)頂部 時(shí)，自動(dòng)返回低地址重新尋址，這樣，配合單指令重復(fù)指令RPT，就可以快速 實(shí)現(xiàn)卷積操作。在FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中，一個(gè)必須注意的問(wèn)題是計(jì)算的精度和結(jié)果溢 出問(wèn)題。由丁在濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，濾波器的系數(shù)都是小數(shù)，為了獲得較高的精度和 整數(shù)化系數(shù)，一般都要對(duì)求出來(lái)的系數(shù)乘一個(gè)較大的數(shù)，然后再調(diào)整。這樣導(dǎo)致 在計(jì)算中有可能累加器溢出；另一個(gè)問(wèn)題是計(jì)算后累加器中的結(jié)果數(shù)值為32位，而物理的存儲(chǔ)器位數(shù)是16位，在存儲(chǔ)處理結(jié)果時(shí)，通常

4、的做法是將低16位結(jié)果直接丟棄不用，只取高16位作為計(jì)算結(jié)果，但這樣做帶來(lái)的后果是精 度降低。因而在考慮濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮輸入信號(hào)的幅度，并仔細(xì)分析 中問(wèn)值的大小，調(diào)整濾波器的系數(shù)，在不影響計(jì)算速度的情況下，提高計(jì)算精 度。利用數(shù)字信號(hào)處理器處理語(yǔ)音時(shí)，除了在語(yǔ)音輸入端加上硬件濾波電路外， 還需進(jìn)行數(shù)字濾波。因?yàn)橛布V波電路的阻帶衰減不好，在濾波時(shí)無(wú)用的頻率成 分不可能濾干凈。該數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)為：通帶截止頻率與p=0.N ,阻帶截p止頻率為切s=。加，實(shí)際通帶波動(dòng)Rp=0.25dB，最小阻帶衰減As= 50dB,抽樣頻率Fs=10000Hz ,窗函數(shù)的選用用凱塞窗可以滿足設(shè)計(jì)需求

5、。上述FIR數(shù)字濾波器的源程序如下：.mm regs.global begink_fir_index.set1k_fir_bffr.set82 ;FIR數(shù)字濾波器的階數(shù)k_frame_size.set256.dataoutput.space k_frame_size*16 ;輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小input.copy firinput ;輸入信號(hào)(c語(yǔ)言編程生成的文件) coff_fir_start .copy coff_fir;FIR濾波器的系數(shù)fir_dp.usect “fir_vars ” ,0d_filin.usect“fir_vars ” ,1d_filout.usect “fir_v

6、ars ” ,1fir_coff_table .usect “fir_var0 ” ,2d_data_buffer .usect “fir_bfr ”，40bo s.usect “stack ” ,0fhto s.usect “stack ” ,1.text.def inilite_dsp.def fir_init.def fir_task.asg ar0,fir_index_p.asg ar4,fir_data_p.asg ar5,fir_coff_pinilite_dsp:;初始化DSPLD#0.DPSTM#0X4007,058H;SET C5402DSP CLOCK TO 50MHzST

7、M#0X2000,028H;SWWSR=28HSTM#0X0000,29H;BSCR=29HSTM#0X1800,06H;ST0=06HSTM#0X2900,07H;ST1=07HSTM#0Xffc0,1DH;PMST=1DHSTM#0X0010,26H;TCR=26HSTM#0X0010,32H;TCR1=32Hfir_init;stm#fir_coff_table,fir_coff_prpt#k_fir_bffr- 1;將FIR系數(shù)從程序存儲(chǔ)器移動(dòng)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器mvpd#coff_fir_start,*fir_coff_p+stm#k_fir_index,fir_index_pstm#d_d

8、ata_buffer,fir_data_p;裝載最新的米樣地址rptza,#k_fir_bffrst1a,*fir_data_p+;使緩沖器復(fù)位stm#(d_data_buffer+ k_fir_bffr- 1),fir_data_p.asg ar6, inbuf_p.asg ar7, outbuf_p.asg ar4, fir_data_p.asg ar5, fir_coff_pfir_task:；設(shè)定循環(huán)塊的大小stm#input, inbuf_pstm#output, outbuf_ps tm#k_frame_size- 1,brcrptbdfir_filter_loop- 1stm#k

9、_fir_bffr,bk;FIR循環(huán)緩沖器大小ld*inbuf p+, a;裝載輸入數(shù)據(jù)fir_filter.;開始濾波stla, *fir_data_p+ ;用最新的采樣值取代最舊的采樣值rptz a,(k_fir_bffr- 1)mac *fir_data_p+ 0%, *fir_coff_p+ 0%, a ; FIR濾波sth a,*outbuf_p+ ;代替最舊的緩沖器的值fir_filter_loopeend:b eend.endAltera公司提供了類似Unix的命令行界面來(lái)開發(fā)軟件，即Nios SDK Shell。SDK中包含的頭文件和庫(kù)文件，提供了硬件映象地址和一些基本的硬件訪問(wèn)子 程序。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中主要完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧設(shè)計(jì)、應(yīng)用級(jí)代碼的編寫。用C和C+來(lái)對(duì)Nios編寫應(yīng)用程序的源代碼，在寫網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧時(shí)，可用到由SoPCBuilder生成的SDK包里面的src/plugs文件的程序，他支持以下一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：IP, ARP, ICMP, UDP,TCP。然后程序經(jīng)充分調(diào)試后下載到FLASH中。軟硬件都 完成后在開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試，看是否符合系統(tǒng)的要求。將設(shè)計(jì)中所需要的模塊通過(guò)