基于DSP的數(shù)字濾波器畢業(yè)論文

1、安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于DSP芯片的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)摘 要 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組(由模擬信號(hào)取樣和量化的)數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。相對(duì)于模擬

2、濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號(hào)，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢(shì)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來越廣泛。 本論文的主要研究了FIR數(shù)字濾波器的基本理論，基于TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5402設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)定度高，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)。研究了FIR數(shù)字濾波器的基本理論，以及數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。通過學(xué)習(xí)FIR濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)理論，掌握了FIR數(shù)字濾波器的原理和特性。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎(chǔ)。研究了TMS320VC5402器件的結(jié)構(gòu)和特性，根據(jù)該數(shù)字信號(hào)處理器的獨(dú)特的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的系統(tǒng)架構(gòu)，并系統(tǒng)全面的設(shè)計(jì)

3、數(shù)字濾波器的各個(gè)模塊電路，合理的處理模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與DSP的連接。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的硬件平臺(tái)。 根據(jù)TI公司5000系列數(shù)字信號(hào)處理器的基本結(jié)構(gòu)和特征，充分利用其片上資源，用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)本次基于DSP的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：DSP；數(shù)字濾波器；FIRDesign of Digital Filter Based on DSPAbstract Digital filter is one of the most important part of digital signal processing， almost appeared in all digital

4、 signal processing system.Currently we are in a digital age， digital signal processing technology has received wide attention， its theory and algorithm with the development of computer technology and microelectronic technology has been rapid development， the voice is widely used in image processing，

5、 digital communications， spectrum analysis， pattern recognition， automatic control， etc.Digital filter is one of the most important part of digital signal processing， almost appeared in all digital signal processing system.Digital filter is to point to complete the function of the signal filtering p

6、rocessing， with limited accuracy algorithm of discrete time linear time-invariant system， its input is a set of (by the analog signal sampling and quantization) digital quantity， its output is a transformation of another set of Numbers.Compared with analog filters， digital filter without drift， able

7、 to handle low frequency signal， the frequency response can be made very close to the ideal characteristics， and can reach high precision， easy integration and so on， these advantages determine the application of digital filter is more and more widely. This paper mainly studies the basic theory of F

8、IR digital filter， based on TI company's digital signal processor TMS320VC5402 designed a high degree of stability， low power consumption digital filter system.Research the basic theory of FIR digital filter， as well as the realization of the digital filter method.By studying the structure of FI

9、R filter， digital filter design theory， master the principle and characteristics of FIR digital filter.Laid the theoretical basis for the realization of the digital filter.Study the structure and properties of TMS320VC5402 device， according to the unique characteristics of digital signal processor，

10、design a suitable system architecture， and the design of the system modules of digital filter circuit， a reasonable processing analog-to-digital conversion and digital to analog conversion chip connected with DSP.In order to realize digital filter system provides a stable hardware platform. Based on

11、 TI company's basic structure and features of the 5000 series digital signal processor， make full use of the on-chip resources， general programmable DSP chip is used to implement the digital filter design based on DSP.Keywords：DSP;Digital Filter;FIRIII 目 錄引 言- 1 -第1章 緒論- 2 -1.1 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性- 2 -1.2

12、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)- 3 -1.3 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法- 3 -1.4 主要研究?jī)?nèi)容- 4 -第2章 FIR數(shù)字濾波器的理論研究- 5 -2.1 FIR濾波器簡(jiǎn)介- 5 -2.2 FIR濾波器的結(jié)構(gòu)- 5 -第3章 FIR濾波器設(shè)計(jì)方法- 7 -3.1 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器- 7 -3.2 幾種常用的窗函數(shù)- 8 -3.3 用頻率抽樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器- 9 -3.4 數(shù)字濾波器的軟件輔助設(shè)計(jì)- 10 -第4章 數(shù)字濾波器硬件電路設(shè)計(jì)- 12 -4.1基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設(shè)計(jì)方案- 12 -4.2 TMS320VC5402內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu) - 13 -

13、0;4.3  復(fù)位電路設(shè)計(jì) - 13 -4.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)- 14 -4.5  電源設(shè)計(jì) - 15 -4.6   JTAG接口設(shè)計(jì)- 16 -4.7  A/D轉(zhuǎn)換器件與DSP連接設(shè)計(jì)- 17 - 4.7.1 A/D轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)- 17 - 4.7.2  McBSP接口設(shè)計(jì) - 18 - 4.8 硬件平臺(tái)的調(diào)試與結(jié)果- 18 -結(jié)論與展望- 19 -1 本文的主要工作- 19 -2 前景展望與未來的工作- 19 -致謝- 20 -參考文獻(xiàn)- 21 -附錄A：英語(yǔ)引文及翻譯- 22 -附錄B：

14、參考文獻(xiàn)及摘要- 26 -V插圖清單圖2-1 FIR濾波器直接型結(jié)構(gòu) 5圖2-2 FIR 濾波器轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)圖 6圖2-3 FIR濾波器的級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu) 6圖4-1 數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖12圖4-2 數(shù)字濾波器系統(tǒng)復(fù)位電路原理圖14圖4-3 DSP時(shí)鐘電路原理圖15圖4-4 JTAG仿真接口定義16表格清單 表3-1 幾種常用窗函數(shù)對(duì)比8引 言 當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有

15、的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組(由模擬信號(hào)取樣和量化的)數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。同時(shí)DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。數(shù)字信號(hào)處理由于運(yùn)算速度快，具有可編程特性和接口靈活的特點(diǎn)，使得它在許多電子產(chǎn)品的研制、開發(fā)和應(yīng)用中，發(fā)揮著重要的作用。采用DSP芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)。用DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點(diǎn) 本論文的主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，基

16、于TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5402設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)定度高，低功耗的FIR數(shù)字濾波器系統(tǒng)。第1章 緒論 本章主要介紹數(shù)字濾波器的優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，主要研究?jī)?nèi)容等。1.1 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性 21世紀(jì)是數(shù)字化的時(shí)代，隨著越來越多的電子產(chǎn)品將數(shù)字信號(hào)處理(PSP)作為技術(shù)核心，DSP已經(jīng)成為推動(dòng)數(shù)字化進(jìn)程的動(dòng)力。作為數(shù)字化最重要的技術(shù)之一，DSP無(wú)論在其應(yīng)用的深度還是廣度，正在以汀所未有的速度向前發(fā)展。 數(shù)字信號(hào)處理器，也稱DSP芯片，是針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理需要而設(shè)計(jì)的一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，它是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物

17、。 隨著信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)逐漸發(fā)展成為它在電子信息、通信、軟件無(wú)線電、自動(dòng)控制、儀表技術(shù)、信息家電等高科技領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理由于運(yùn)算速度快，具有可編程特性和接口靈活的特點(diǎn)，使得它在許多電子產(chǎn)品的研制、開發(fā)和應(yīng)用中，發(fā)揮著重要的作用。采用DSP芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)。 近年來，DSP技術(shù)在我國(guó)也得到了迅速的發(fā)展，不論是在科學(xué)技術(shù)研究，還是在產(chǎn)品的開發(fā)等方面，在數(shù)字信號(hào)處理中，其應(yīng)用越來越廣泛，并取得了豐碩的成果。數(shù)字濾波占有極其重要的地位。 數(shù)字濾波器容易實(shí)現(xiàn)不同的幅度和相位頻率特性指標(biāo)，克服了與模擬濾波

18、器器件性能相關(guān)的電壓漂移、溫度漂移和噪聲問題。用DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響外，還具有靈活性好的特點(diǎn)。用可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便的改變?yōu)V波器的特性。 幾乎每一科學(xué)和工程領(lǐng)域例如聲學(xué)、物理學(xué)、通信、數(shù)據(jù)通信、控制系統(tǒng)和雷達(dá)等都涉及信號(hào)。在許多應(yīng)用中都希望根據(jù)期望的指標(biāo)把一個(gè)信號(hào)的頻譜加以修改、整形或運(yùn)算。這些過程都可能包含衰減一個(gè)頻率范圍，阻止或隔離一些頻率成分，用數(shù)字濾波器來實(shí)現(xiàn)這些功能是方便、有效、可行的3。數(shù)字濾波器又分為無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)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

19、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。 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。用可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的又一優(yōu)勢(shì)是:通過修改濾波器的參數(shù)十分方便的改變?yōu)V波器的特性。有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器，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)3:(l)簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，提高了硬件電路的集成度和可靠性。(2)對(duì)干擾信號(hào)的抑制能力有了明顯提高，這對(duì)系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性的提高起到了

20、促進(jìn)作用。(3)數(shù)字濾波器的參數(shù)調(diào)節(jié)比起模擬濾波器來更加方便、靈活。(4)數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行處理，提高了系統(tǒng)運(yùn)行速度。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 自20世紀(jì)70年代末80年代初DSP芯片誕生以來DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。最成功的DSP芯片當(dāng)數(shù)美國(guó)德州儀器公司(Texas Instruments，簡(jiǎn)稱TI)的一系列產(chǎn)品，其DSP市場(chǎng)份額占全世界份額近的50%。目前DSP芯片的價(jià)格越來越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。經(jīng)過20年的發(fā)展，DSP器件在高速度，可編程，小型化，低功耗等方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，單片DSP芯片最快每秒可完成16億次(160OMIPS)的運(yùn)算，生

21、產(chǎn)DSP器件的公司也不斷壯大。在上一個(gè)世紀(jì)中，電濾波器的發(fā)展經(jīng)歷了從無(wú)源到有源和從模擬到數(shù)字兩個(gè)過程。高精度無(wú)源濾波器從設(shè)計(jì)到制造都是難度非常高的技術(shù)。有源濾波器雖然很大地改進(jìn)了濾波器的性能，也降低了一些制造工藝的難度，但從其性能的大幅度改進(jìn)，與其它信號(hào)處理技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)的手段之便捷，還是要數(shù)數(shù)字濾波器后來居上。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對(duì)濾波器的性能要求越來越高，功能也越來越多，并且要求它們向集成方向發(fā)展。我國(guó)濾波器研制和生產(chǎn)與上述要求相差甚遠(yuǎn)，為縮短這個(gè)差距，電子工程和科技人員負(fù)有重大的歷史責(zé)任9。1.3 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種5:(1)在通用的計(jì)算機(jī)(如PC

22、)上用軟件(如C語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)。軟件可以是由自己編寫，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)，主要用于DSP算法的模擬與仿真。(2)在通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)。這種方法不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行。(3)用通用的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的接口性能良好容易實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。由于單片機(jī)采用的是馮諾依曼總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算速度較慢，而在數(shù)字濾波器中涉及大量的乘法運(yùn)算，因此，這種方法適用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。(4)用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)。與單片機(jī)相比，DSP有著更適合于數(shù)字濾波的特點(diǎn)。它利用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有硬件乘法器、累加器，使用流水線結(jié)

23、構(gòu)，具有良好的并行特點(diǎn)，并有專門設(shè)計(jì)的適用于數(shù)字信號(hào)處理的指令系統(tǒng)等。(5)用專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn)。在一些特殊的場(chǎng)合，要求的信號(hào)處理速度極高，而通用DSP芯片很難實(shí)現(xiàn)，這種芯片將相應(yīng)的信號(hào)處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無(wú)須進(jìn)行編程。(6)用FPGA等可編程器件來開發(fā)數(shù)字濾波算法。使用相關(guān)開發(fā)工具和VHDL等硬件開發(fā)語(yǔ)言，通過軟件編程用硬件實(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，還是作為DSP芯片的協(xié)作處理器都是比較活躍的研究領(lǐng)域。 本論文研究的重點(diǎn)集中在利用DSP來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的硬件電路。1.4 主要研究?jī)?nèi)容 本論文主要:研究

24、數(shù)字濾波的理論知識(shí)，為系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ);研究TI公司TMS320VC5402數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及片上資源，并研究通信電子線路中各種接口的相互連接關(guān)系，設(shè)計(jì)了一個(gè)價(jià)格低、功耗小、精度高的數(shù)字濾波器系統(tǒng)。研究有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器（FIR）在DSP中的具體實(shí)現(xiàn)方法。第2章 FIR數(shù)字濾波器的理論研究2.1 FIR濾波器簡(jiǎn)介 數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理功能的，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。因此，數(shù)字濾波器本身既可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺(tái)完成給定運(yùn)算的專用的數(shù)字計(jì)算機(jī)，也可以將所需要的運(yùn)算編成程序，讓通用計(jì)算機(jī)來

25、執(zhí)行。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等突出的優(yōu)點(diǎn)。 隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器的功能越來越受到人們的注意和廣泛的應(yīng)用。從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，可以分為兩大類:有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器和無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器。本文研究FIR數(shù)字濾波器。2.2 FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu) 有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為1： （2.1） 其差分方程為: （2.2） 其基本結(jié)構(gòu)型式有以下幾種:y(n)+h(N-1)h(2)h(1)h(0)x(n) 由上式可以得出如下圖2-1所示的直接型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)又可以稱為卷積型結(jié)構(gòu)。 圖2-1 FIR濾波器直接型結(jié)構(gòu) 將轉(zhuǎn)置理論

26、應(yīng)用于上圖可以得到圖2-1所示的轉(zhuǎn)置直接型結(jié)構(gòu)，可得到圖2-2所示轉(zhuǎn)置型結(jié)構(gòu)4。 x(n)y(n)h(N-1)h(0)h(2)h(3)h(1)圖2-2 FIR濾波器轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)圖 將式中的系統(tǒng)函數(shù)H(z)分解成二街實(shí)系數(shù)因子的形式，即:（2.3） x(n) 當(dāng)需要控制濾波器的傳輸零點(diǎn)時(shí)，可將系統(tǒng)函數(shù)H（z）分解成上式形式，這樣就可以用二階節(jié)級(jí)聯(lián)起來構(gòu)成。其中N/2表示取N/2的整數(shù)部分。若N為偶數(shù)，則N-1為奇數(shù)，故系數(shù)中有一個(gè)為零。這是因?yàn)檫@時(shí)有奇數(shù)個(gè)根，其中復(fù)數(shù)根成共軛對(duì)，必為偶數(shù)，必然有奇數(shù)個(gè)實(shí)根。圖2-3畫出了N為奇數(shù)時(shí)FIR濾波器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。 圖2-3 FIR濾波器的級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)第3章 F

27、IR濾波器設(shè)計(jì)方法FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)設(shè)計(jì)法和頻率抽樣設(shè)計(jì)法等，其中窗函數(shù)設(shè)計(jì)法是最基本的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)FIR濾波器中，一個(gè)最重要的計(jì)算就是加窗，采用矩形窗是最直接和簡(jiǎn)便的方法，但采用矩形窗存在較大的Gibbis效應(yīng)，且矩形窗的第一旁瓣與主瓣相比僅衰減13dB，因此實(shí)際設(shè)計(jì)中一般采用其他窗函數(shù)。本小節(jié)主要介紹幾種常用的窗函數(shù)和頻率抽樣設(shè)計(jì)法。 3.1 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器 (一)窗函數(shù)法的基本思想 窗函數(shù)設(shè)計(jì)的基本思想是要選取某一種合適的理想頻率選擇性濾波器，然后將它的脈沖響應(yīng)截?cái)嘁缘玫揭粋€(gè)線性相位和因果的FIR濾波器。因此這種方法的重點(diǎn)在于選擇某種合適的窗函數(shù)和一種理

28、想濾波器。對(duì)于給定的濾波器技術(shù)指標(biāo)，選擇濾波器長(zhǎng)度和具有最窄主瓣寬度和盡可能小的旁瓣衰減的某個(gè)窗函數(shù)。任何數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)都是的周期函數(shù)，它的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為： （3.1） 其中 ：（3.2） 其中的為濾波器的歸一化的截止頻率。傅立葉系數(shù)實(shí)際上就是理想數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)。獲得有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的一種可能方法就是把無(wú)窮級(jí)數(shù)截取為有限項(xiàng)級(jí)數(shù)來近似，而吉布斯(Gibbs)現(xiàn)象使得直接截取法不甚令人滿意1 窗函數(shù)法就是用被稱為窗函數(shù)的有限加權(quán)系列(n)來修正式(3.2)的傅立葉級(jí)數(shù)。以求得要求的有限沖激響應(yīng)序列h(n)。 即有： （3.3） 是有限長(zhǎng)序列，當(dāng)n>N-1及n<0時(shí)

29、，=0。3.2 幾種常用的窗函數(shù) 工程中比較常用的窗函數(shù)有l(wèi)3: 矩形窗函數(shù)、三角形(Bartlett)窗函數(shù)、漢寧(Hanning)窗函數(shù)、海明(Hamming)窗函數(shù)、布萊克曼(Blackman)窗函數(shù)和凱塞(Kaiser)窗函數(shù)。 這幾種窗函數(shù)的比較見表3-1所示。表3-2幾種常用窗函數(shù)對(duì)比窗函數(shù)旁瓣峰值衰減（db）過渡帶（）阻帶最小衰減（db）矩形窗-134/N-21三角窗-278/N-25漢寧窗-318/N-44海明窗-418/N-53克萊克曼窗-5712/N-74凱塞窗-5710/N-80 窗函數(shù)的選擇原則是: 具有較低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣幅度; 旁瓣幅度下降速度要大，以利增

30、加阻帶衰減; 主瓣的寬度要窄，以獲得較陡的過渡帶。 通常上述三點(diǎn)很難同時(shí)滿足。當(dāng)選用主瓣寬度較窄時(shí)，雖然得到較陡的過渡帶，但通帶和阻帶的波動(dòng)明顯增加:當(dāng)選用最小的旁瓣幅度時(shí)，雖能得到勻滑的幅度響應(yīng)和較小的阻帶波動(dòng)，但過渡帶加寬。因此，實(shí)際選用的窗函數(shù)往往是它們的折衷。在保證主瓣寬度達(dá)到一定要求的條件下，適當(dāng)犧牲主瓣寬度來?yè)Q取旁瓣波動(dòng)的減少。3.3 用頻率抽樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器 所謂頻率抽樣法就是從頻域出發(fā)，根據(jù)頻域的采樣定理，對(duì)給定的理想濾波器的頻域響應(yīng)進(jìn)行等間隔采樣45(3.4)K=0，1.N-1 把當(dāng)作待設(shè)計(jì)的濾波器頻率響應(yīng)的采樣值H(k)，通過下式可求出濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)和頻率響應(yīng)

31、:(3.5) (3.6)其中，是一個(gè)內(nèi)插函數(shù)：（3.7）(3.8) 由于頻譜的有限個(gè)采樣值恢復(fù)出來的頻率響應(yīng)實(shí)際上是對(duì)理想頻率響應(yīng)的逼近，因此，這種方法必然有一定的逼近誤差。若被逼近的頻率響應(yīng)比較平滑，則各采樣點(diǎn)之間的逼近誤差較小;反之，則逼近誤差較大。 為了提高逼近的質(zhì)量，可以采用人為的擴(kuò)展過渡帶的方法，即在頻率相應(yīng)的過渡帶內(nèi)插入一個(gè)或多個(gè)比較連續(xù)的采樣點(diǎn)，使過渡帶比較連續(xù)，從而通帶和阻帶之間變化比較緩慢，使得設(shè)計(jì)得到的濾波器對(duì)理想濾波器的逼近誤差較小。3.4 數(shù)字濾波器的軟件輔助設(shè)計(jì)MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室(Matrix Laboratory)之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專

32、業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)，工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多。 當(dāng)前流行的MATLAB5.3/Simulink3.0包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來擴(kuò)充MATLAB的符號(hào)計(jì)算，可視化建模仿真，文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包，控制工具包，信號(hào)處理工具包，通信工具包等都屬于此類。MATLAB具有許多的優(yōu)點(diǎn)比如:語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使

33、用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富;MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句(如for循環(huán)，while循環(huán)，break語(yǔ)句和if語(yǔ)句)，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，等等優(yōu)點(diǎn)。因此在各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 為了向DSP所需要的匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)換，需要編寫通用的語(yǔ)言?？梢灾苯佑肅語(yǔ)言，然后調(diào)用CCS自帶的C編譯器將C語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成匯編語(yǔ)言，但一般情況下，濾波器對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，而整個(gè)濾波器的程序編寫也不是很大，所以采用匯編語(yǔ)言編寫。濾波器設(shè)計(jì)需要編寫的通用語(yǔ)言。 程序： Clear all; %清寄存器值 clf; %清屏 N=1024;

34、 %數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) fs=8000; %采樣頻率 Dt=(1：N)/fs; %采樣時(shí)間間隔 y=randn(l，1024); %產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào) figure(3); z=y; plot(z) lp=500; %截止頻率 Wnl=2*lp/fs; %函數(shù)的參數(shù) zl，pl，kl=CHEBY1(3，0.5，wnl); %濾波器的零極點(diǎn)表示 bl，al=CHEBY1(3，0.5，wnl); %濾波器的傳遞函數(shù)表示 bl=bl/(8*1.0711); %將參數(shù)按比例縮小 Al=al/(8*1.0711) ; %為DSP程序做準(zhǔn)備，MATLAB中不需要 yyl=filter(bl，al，y) ; %濾波 y=f

35、ft(y，N); %將原始信號(hào)做FFT變換 Pyy=y.*conj(y); %做功率譜分析 f=(0:(N/2-1); for i=1:N/2-1; f(i)=f(i)*fs/N; end; figure(l); Plot(f，pyy(1:N/2); y=fft(yyl，N); Pyy=y.*conj(y); f=(0:(N/2-1); for i=1:N/2-1; f(i)=f(i)*fs/N; end figure(2); Plot(f，pyy(1;N/2);第4章 數(shù)字濾波器硬件電路設(shè)計(jì)4.1基于DSP的數(shù)字濾波器總體硬件設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)采用5000系列的DSP通用型的芯片，5000系

36、列的DSP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，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：運(yùn)算速度最快可達(dá)532MPIS；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3.3V。數(shù)字濾波系統(tǒng)的具體方案框圖見圖4-162。McBSP1McBSP2FLASHSRAMADC時(shí)鐘JTAG電源 TMS320VC5402圖4-1 數(shù)字濾波器系統(tǒng)方案框圖通常的設(shè)計(jì)中會(huì)采用5V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5

37、V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TLV1570，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。 4.2 TMS320VC5402內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)  TMS320VC5402是定點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)處理器。它采用先進(jìn)的修正哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共有8條16位的總線，其中包括4條程序/數(shù)據(jù)總線和4條地址總線107。  CPU采用并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使其能在一條指令周期內(nèi)，高速地完成多項(xiàng)算術(shù)運(yùn)算。CPU的基本組成如下:40位算術(shù)邏

38、輯運(yùn)算單元(ALU)，包括一個(gè)40位桶形移位寄存器和2個(gè)獨(dú)立的40位累加器;17X17位并行乘法器，與40位專用加法器相連，用于非流水線式單周期乘法/累加(做C)運(yùn)算;比較、選擇和存儲(chǔ)單元(CSSU)，用于加法/比較選擇。指數(shù)編碼器，可以在單個(gè)周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。  DSP5402的片上外圍電路包括:通用I/O引腳(XF和BIO#)，定時(shí)器，時(shí)鐘發(fā)生器，一個(gè)與外部處理器通信的8位的HPI(Host Port Ineterface)接口，兩個(gè)多通道緩沖串行口McBSP(Multichannel BSP)。器片內(nèi)存儲(chǔ)器的種類只要有以下幾種:雙

39、訪問RAM(DARAM)，單訪問RAM(SRAM)和ROM。RAM一般映射在數(shù)據(jù)空間。DRAM一般由若干塊構(gòu)成，由于每塊DARAM在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可以被訪問2次，中央處理單元和片內(nèi)外設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)可以同時(shí)對(duì)其進(jìn)行一次讀和一次寫操作。根據(jù)需要，通過改變處理器狀態(tài)寄存器的三個(gè)位MP/MC、OVYL和DROM來靈活地改變存儲(chǔ)器的配置。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間還有一塊特殊的區(qū)域，00H08H。這塊區(qū)域包含的是存儲(chǔ)器映像寄存器，它包含了DSP中所有的寄存器，可以通過讀這塊存儲(chǔ)器來了解各個(gè)寄存器的值，或者通過寫這塊寄存器來改變寄存器的值。因此編程時(shí)不能隨便向這個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，除非根據(jù)需要來改變相應(yīng)寄存器的值，否則會(huì)導(dǎo)

40、致程序運(yùn)行結(jié)果錯(cuò)誤。 具有高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，包括單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作，塊存儲(chǔ)器傳輸指令，32位長(zhǎng)操作數(shù)指令，同時(shí)讀入2或3個(gè)操作數(shù)的指令，能并行存儲(chǔ)和并行加載的算術(shù)指令，條件存儲(chǔ)指令和從中斷快速返回。 4.3  復(fù)位電路設(shè)計(jì)  為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，復(fù)位電路是系統(tǒng)中必不可少的電路。電源剛加上電時(shí)，TMS320VC5402芯片處于復(fù)位狀態(tài)，/RS為低使芯片復(fù)位。為使芯片初始化正確，一般應(yīng)保證/RS為低至少持續(xù)3個(gè)CLKOUT周期。但是，在上電后，系統(tǒng)的晶體振蕩器一般需要幾百毫秒的穩(wěn)定期，一般為100-200ms。  對(duì)于實(shí)際的DS

41、P應(yīng)用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化的DSP系統(tǒng)，其可靠性是一個(gè)不容忽視的問題。由于DSP系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率較高，在運(yùn)行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。 為了克服這種情況，除了在軟件上做一些保護(hù)措施外，硬件上也必須做相應(yīng)的處理。硬件上最有效的保護(hù)措施就是采用具有監(jiān)視(Wathcdog)功能的自動(dòng)復(fù)位電路。自動(dòng)復(fù)位電路除了具有上電復(fù)位功能外，還具有監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行并在系統(tǒng)發(fā)生故障或死機(jī)時(shí)再次復(fù)位的功能。其基本原理就是通過電路提供一個(gè)高低電平發(fā)生變化的信號(hào)，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)這個(gè)信號(hào)不發(fā)生變化，自動(dòng)復(fù)位電路就認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行不正常并重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。根據(jù)上述原理，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了A

42、DM706TAR芯片。該芯片具有上電復(fù)位功能，電壓監(jiān)測(cè)功能和看門狗功能9。  圖4-2 數(shù)字濾波器系統(tǒng)復(fù)位電路原理圖4.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)  給DSP芯片提供時(shí)鐘一般有兩種方法。一種是利用DSP芯片內(nèi)部所提供的晶振電路，在DSP芯片的Xl和X2/CLKIN之間連接一晶體可啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器，晶體應(yīng)為基本模式，且為并聯(lián)諧振。  另一種方法是將外部的時(shí)鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，X1懸空。采用封裝好的晶體震蕩器，這種方法使用方便，因此得到了廣泛的應(yīng)用，只要在引腳4上加電壓，引腳2接地，就可以在引腳3上得到所需的時(shí)鐘。 圖4-3 DSP時(shí)鐘電路原理圖4.5 &

43、#160;電源設(shè)計(jì) 為了降低芯片的功耗，DSP5402芯片采用低電壓供電方式，并且采用內(nèi)核電壓和I/0電壓分開的方式。TMS320VC5402芯片電源分為兩種，即內(nèi)核電壓(CVdd)和I/O電壓(DVdd)，其中，I/O電源一般采用3.3V電壓，而內(nèi)核電源電壓為1.8V。 TMS320VC5402的電流消耗主要取決于器件的激活度，CVdd消耗的電流主要取決于CPU的激活度，外設(shè)消耗的電流取決于正在工作的外設(shè)及其速度。一般的，與CPU相比，外設(shè)消耗的電流比較小。時(shí)鐘電路也需要消耗一小部分的電流，而且這部分電流是恒定的，與CPU和外設(shè)的激活度無(wú)關(guān)。CVdd為器件的所有內(nèi)部邏輯提

44、供電流，包括CPU、時(shí)鐘電路和所有外設(shè)。DVdd只為外部接口引腳提供電壓，消耗的電流取決于外部輸出的速度和數(shù)量，以及在這些輸出上的負(fù)載電容。根據(jù)設(shè)計(jì)的具體電路可一計(jì)算出3.3V電源所消耗的電流<60mA，1.8V電源所消耗的電流<3QmA，因此可以得出該系統(tǒng)在全速工作的狀態(tài)下，最大功耗為25OmA。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了兩片AMS1117來提供DSP芯片的I/O電源和內(nèi)核電源。AMSl1l7為最大輸出電流可達(dá)800mA的LDO(Low Dropout Voltage Regulator)，包含1.8v、3.3V等固定電壓輸出幾種類型。由于LDO的功耗為

45、(UI-UO)IO I，而系統(tǒng)的輸入電壓為5V，為將低整個(gè)系統(tǒng)的功耗，將AMSl117一1.8的輸入直接接到AMSl1l7一3.3的輸出端，而不是直接接到5V電源電壓上，這樣系統(tǒng)功耗將降低51mW。系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，邏輯電平在不停的快速發(fā)生變化，因此系統(tǒng)的電源也會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，為保證系統(tǒng)的電源完整性，在輸入5V電源、3.3V電源、1.8V電源的輸出處都增加了大容量的儲(chǔ)能電容，在所有芯片的各個(gè)電源管腳處都增加了去禍電容。 由于有兩個(gè)電源，需要考慮的一個(gè)問題是加電次序。理想情況下，DSP芯片上的兩個(gè)電源同時(shí)加電，但是在一些場(chǎng)合很難做到。如果不能做到同時(shí)加電，應(yīng)先對(duì)DVdd

46、加電，然后對(duì)CVdd加電。DVdd應(yīng)不超過CVdd電壓2V。4.6   JTAG接口設(shè)計(jì) JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的檢測(cè)PCB和IC芯片的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，1990年被修改后成為IEEE的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEEll49.1一1990。通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)具有JTAG接口的芯片的硬件電路進(jìn)行邊界掃描和故障檢測(cè)。具有JTAG接口的芯片，相關(guān)JTAG引腳的定義為:TCK為測(cè)試時(shí)鐘輸入;TDI為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI引腳輸入JTAG接口;TDO為測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO引腳從JTAG接口輸出;TMS為測(cè)試

47、模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測(cè)試模式;TRST為測(cè)試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。 1 23 45 67 89 1011 1213 14 設(shè)計(jì)一個(gè)DSP系統(tǒng)，一般必須考慮系統(tǒng)的軟件硬件調(diào)試，調(diào)試DSP系統(tǒng)一般離不開DSP仿真器。而仿真器通過仿真接口實(shí)現(xiàn)與DSP之間的數(shù)據(jù)交互。設(shè)計(jì)仿真接口比較簡(jiǎn)單，只要根據(jù)DSP芯片所提供的接口類型按照相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)即可。下圖為JTAG仿真接口定義8。 TRST GNDKEYGNDGNDGNDEMUI TMS TDI VCC TDO TCK-RET TCK EMUO 圖 4-4 JTAG仿真接口定義 4.7  A

48、/D轉(zhuǎn)換器件與DSP連接設(shè)計(jì)4.7.1 A/D轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì) 在A/D轉(zhuǎn)換器中，因?yàn)檩斎氲哪M信號(hào)在時(shí)間上是連續(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。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。取樣定理:在滿足取樣定理的條件下，可以用一個(gè)低通濾波器將信號(hào)還原為，這個(gè)低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)在低于的范圍內(nèi)應(yīng)保持不變，而在以前應(yīng)迅速下降為零。因此，取樣定理規(guī)定了A/D轉(zhuǎn)換的頻率下限。因?yàn)槊看伟讶与妷恨D(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時(shí)間，所以在每

49、次取樣以后，必須把取樣電壓保持一段時(shí)間?？梢?，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)所用的輸入電壓，實(shí)際上是每次取樣結(jié)束時(shí)的iv值。量化和編碼:我們知道，數(shù)字信號(hào)不僅在時(shí)間上是離散的，而且在數(shù)值上的變化也不是連續(xù)的。這就是說，任何一個(gè)數(shù)字量的大小，都是以某個(gè)最小數(shù)量單位的整倍數(shù)來表示的。因此，在用數(shù)字量表示取樣電壓時(shí)，也必須把它化成這個(gè)最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程就叫做量化。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用表示。顯然，數(shù)字信號(hào)最低有效位中的1表示的數(shù)量大小，就等于。把量化的數(shù)值用二進(jìn)制代碼表示，稱為編碼。這個(gè)二進(jìn)制代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)。  單片A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來

50、描述的。分辨率:它說明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)的位數(shù)表示。從理論上講，n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分個(gè)不同等級(jí)的輸入模擬電壓，能區(qū)分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的。在最大輸入電壓一定時(shí)，輸出位數(shù)愈多，量化單位愈小，分辨率愈高。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為10位二進(jìn)制數(shù)，輸入信號(hào)最大值為3V，那么這個(gè)轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分輸入信號(hào)的最小電壓為3mV。轉(zhuǎn)換誤差:表示A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用最低有效位的倍數(shù)表示。例如給出相對(duì)誤差£1LSB，這就表明實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的

51、一個(gè)字。  根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的特點(diǎn)，在本數(shù)字濾波器系統(tǒng)中選擇了TI公司的TLV157O芯片，它是一款8通道10位2.7到5.5V低電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。由于DSP的10電壓為3.3V，因此選擇3.3V電壓供給TLV1570器件可以省略電平轉(zhuǎn)換器件。TLV1570在3V電壓下的采樣頻率為625KSPS，因此對(duì)于輸入信號(hào)來說最高頻率不能超過300K。系統(tǒng)的分辨率為3mV，最大誤差£1LSB。下圖為TLV1570的功能時(shí)序圖。從功能時(shí)序圖可以看出該器件包含一個(gè)8通道輸入多路復(fù)用器，一個(gè)高速的10位ADC，一個(gè)內(nèi)部的電壓參考源和一個(gè)高速的串行接口。   TLV157

52、0的高速串行接口包含五根信號(hào)線:SCLK串行時(shí)鐘輸入、SDIN串行數(shù)據(jù)輸入、SDOUT串行數(shù)據(jù)輸出、FS幀同步信號(hào)、CS#片選信號(hào)。其中每個(gè)取樣和轉(zhuǎn)換過程需要16個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)鐘，因此只有當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)才能正常的工作。4.7.2  McBSP接口設(shè)計(jì)  DSP5402具有兩個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行接口(McBSP)其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設(shè)備接口。McBSP是在標(biāo)準(zhǔn)串行接口的基礎(chǔ)上對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展的，除了具有標(biāo)準(zhǔn)串口的功能特點(diǎn)外，其靈活性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:雙緩沖區(qū)發(fā)送，三緩沖區(qū)接收，允許連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸;可與SPI、AC97等兼容設(shè)備直接接口;可編程幀同步、數(shù)據(jù)時(shí)鐘極性，支持外部移位時(shí)鐘和內(nèi)部頻率可編程移位時(shí)鐘;擁有相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受