【參考】基于dsp（數(shù)字信號處理器）與matlab的iir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)

1、學(xué)校代碼 學(xué)號 本科實(shí)訓(xùn)論文題 目 基于DSP的IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 院 系 專業(yè)名稱 年 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2021年06月20日 基于DSP的IIR濾波器設(shè)計(jì)摘 要在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，由于信號中經(jīng)?；煊懈鞣N復(fù)雜成分，所以很多信號分析都是基于濾波器而進(jìn)行的，而數(shù)字濾波器是通過數(shù)值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)濾波，具有處理精度高、穩(wěn)定、靈活、不存在阻抗匹配問題，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的特殊濾波功能。在基于DSP設(shè)計(jì)一個(gè)24階帶通IIR濾波器過程中，首先在matlab中產(chǎn)生一個(gè)模擬信號，其次在MATLAB中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了IIR數(shù)字濾波器，最后將IIR數(shù)字濾波器移植到TI C5402 DSP芯片上關(guān)鍵字：數(shù)字濾波

2、器，DSP芯片 ,MATLABDESIGN OF IIR DIGITAL FILTER BASED ON DSPAuthor: Tutor:ABSTRACTIn the modern communication system, because often mixed with various signal complex composition, so many signal analysis is based on the filter, and digital filter is through the numerical computation realize filtering, ha

3、s the processing precision, stability, flexible, does not exist impedance matching problem, can simulate the filter cant achieve special filter function. Based on DSP in design a 24 order bandpass filter IIR process, first in matlab produce a simulation signal and secondly in matlab design and reali

4、ze the IIR digital filters, finally will IIR digital filters transplanted to TI C5402 DSP chip. Keywords：IIR Filter，DSP , MATLAB目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc329860367 1 緒論 PAGEREF _Toc329860367 h 1 HYPERLINK l _Toc329860368 選題背景 PAGEREF _Toc329860368 h 1 HYPERLINK l _Toc329860369 選題意義 PAGEREF

5、_Toc329860369 h 1 HYPERLINK l _Toc329860370 2 數(shù)字濾波器根本原理 PAGEREF _Toc329860370 h 2 HYPERLINK l _Toc329860371 2.1 數(shù)字濾波器的根本概念 PAGEREF _Toc329860371 h 2 HYPERLINK l _Toc329860372 2.1.1 數(shù)字濾波器的概念 PAGEREF _Toc329860372 h 2 HYPERLINK l _Toc329860373 數(shù)字濾波器的分類 PAGEREF _Toc329860373 h 2 HYPERLINK l _Toc3298603

6、74 數(shù)字濾波器的性能指標(biāo) PAGEREF _Toc329860374 h 4 HYPERLINK l _Toc329860375 2.2 數(shù)字濾波器的原理 PAGEREF _Toc329860375 h 4 HYPERLINK l _Toc329860376 2.2.1 數(shù)字濾波器的根本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc329860376 h 4 HYPERLINK l _Toc329860377 2.2.2 IIR濾波器的根本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc329860377 h 5 HYPERLINK l _Toc329860378 濾波器設(shè)計(jì)概述 PAGEREF _Toc329860378

7、h 6 HYPERLINK l _Toc329860379 3. DSP芯片概述 PAGEREF _Toc329860379 h 8 HYPERLINK l _Toc329860380 3.1DSP定義 PAGEREF _Toc329860380 h 8 HYPERLINK l _Toc329860381 3.2 DSP原理 PAGEREF _Toc329860381 h 8 HYPERLINK l _Toc329860382 3.3 DSP的特點(diǎn) PAGEREF _Toc329860382 h 8 HYPERLINK l _Toc329860383 3.4 DSP的應(yīng)用 PAGEREF _T

8、oc329860383 h 9 HYPERLINK l _Toc329860384 4 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc329860384 h 10 HYPERLINK l _Toc329860385 在matlab中產(chǎn)生模擬疊加信號 PAGEREF _Toc329860385 h 10 HYPERLINK l _Toc329860386 4.2 IIR濾波器在matlab中的三種設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc329860386 h 11 HYPERLINK l _Toc329860387 4.2.1 巴特沃斯濾波器 PAGEREF _Toc329860387 h 11 HYPE

9、RLINK l _Toc329860388 4.2.2 切比雪夫?yàn)V波器 PAGEREF _Toc329860388 h 11 HYPERLINK l _Toc329860389 4.2.3 橢圓濾波器 PAGEREF _Toc329860389 h 12 HYPERLINK l _Toc329860390 4.2.4 三種濾波器的比較 PAGEREF _Toc329860390 h 13 HYPERLINK l _Toc329860391 4.3 IIR帶通濾波器的在DSP上的移植 PAGEREF _Toc329860391 h 13 HYPERLINK l _Toc329860392 編程的

10、思想 PAGEREF _Toc329860392 h 13 HYPERLINK l _Toc329860393 移植結(jié)果 PAGEREF _Toc329860393 h 14 HYPERLINK l _Toc329860394 4.4 CCS中實(shí)現(xiàn)的結(jié)果與matlab中實(shí)現(xiàn)結(jié)果比照 PAGEREF _Toc329860394 h 14 HYPERLINK l _Toc329860395 5. 總結(jié) PAGEREF _Toc329860395 h 16 HYPERLINK l _Toc329860396 致謝 PAGEREF _Toc329860396 h 17 HYPERLINK l _Toc

11、329860397 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc329860397 h 18 HYPERLINK l _Toc329860398 附錄IIR在MATLAB中實(shí)現(xiàn)IIR數(shù)字濾波器的程序 PAGEREF _Toc329860398 h 19 HYPERLINK l _Toc329860400 附錄II IIR在CCS中實(shí)現(xiàn)IIR數(shù)字濾波器的程序 PAGEREF _Toc329860400 h 241 緒論數(shù)字信號處理DigitalSignal Processing,簡稱DSP是一門涉及許多科學(xué)而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速開展，數(shù)字信號處理

12、技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速開展。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用數(shù)字信號處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。隨著集成電路技術(shù)的開展，各種新型的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)，集成電路技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，使得數(shù)字信號處理系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)。DSP技術(shù)就是基于VLSI技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)開展起來的一門重要技術(shù)。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)過十幾年的開展，DSP器件在高速度、可編程、小型化、低功耗等方面都有了長足的開展，單片D

13、SP芯片最快每秒可完成16億次(1600MIPS，每秒1600M次指令)的運(yùn)算，生產(chǎn)DSP器件的公司也不斷壯大，目前，市場占有率前四名依次為：Texas Instruments、Lucent、AnalogDevice、Motorola。DSP器件應(yīng)用面從起初的局限于軍工，航空航天等軍事領(lǐng)域，擴(kuò)展到今天的諸多電子行業(yè)及消費(fèi)類電子產(chǎn)品中在數(shù)字信號處理中，濾波占有極其重要的地位。數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)根本的處理技術(shù)。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)十分方便地改變?yōu)V波器的特性。因此，我們有必要對濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，理解其工作原理，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

14、，設(shè)計(jì)開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。通過本課題的研究，掌握濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)，為通信、信號處理等領(lǐng)域?qū)嵱没瘮?shù)字濾波器設(shè)計(jì)提供技術(shù)準(zhǔn)備。本課題的研究，將能夠使我們對DSP有更為系統(tǒng)的了解，而且對于DSP的應(yīng)用及操作流程有了根底的掌握并且為將來在對DSP方面的研究與應(yīng)用打下根底。2 數(shù)字濾波器根本原理2.1 數(shù)字濾波器的根本概念 數(shù)字濾波器的概念濾波器是指用來對輸入信號進(jìn)行濾波的硬件和軟件。數(shù)字濾波器是對數(shù)字信號實(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一個(gè)計(jì)算程序或算法，將代表輸入信號的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號的數(shù)字時(shí)間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號按預(yù)定的形式變化。數(shù)字濾波實(shí)質(zhì)上是一種運(yùn)算

15、過程，實(shí)現(xiàn)對信號的運(yùn)算處理。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因?yàn)樾盘柕男问胶蛯?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，也可以理解為是一臺計(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)字信號濾波器提供運(yùn)算規(guī)那么，使其按照這個(gè)規(guī)那么完成對輸入數(shù)據(jù)的處理。時(shí)域離散系統(tǒng)的頻域特性: 式1-1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

16、入序列的頻譜經(jīng)過濾波后,因此，只要按照輸入信號頻譜的特點(diǎn)和處理信號的目的， 適中選擇，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。2.1.2數(shù)字濾波器的分類按照不同的分類方法，數(shù)字濾波器有許多種類，但總起來可以分成兩大類：經(jīng)典濾波器和現(xiàn)代濾波器。經(jīng)典濾波器的特點(diǎn)是其輸入信號中有用的頻率成分和希望濾除的頻率成分占有不同的頻帶，通過一個(gè)適宜的選頻濾波器濾除干擾，得到純潔信號，到達(dá)濾波的目的。但是，如果信號和干擾的頻譜相互重疊，那么經(jīng)典濾波器不能有效地濾除干擾，最大限度地恢復(fù)信號，這時(shí)就需要現(xiàn)代濾波器，例如維納濾波器、卡爾曼濾波器、自適應(yīng)濾波器等最正確濾波器。現(xiàn)代濾波器是根據(jù)隨機(jī)信號的一

17、些統(tǒng)計(jì)特性，在某種最正確準(zhǔn)那么下，最大限度地抑制干擾，同時(shí)最大限度地回復(fù)信號，從而到達(dá)最正確濾波的目的。經(jīng)典數(shù)字濾波器從濾波特性上分類，可以分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。圖1-1 各種理想濾波器的幅頻特性數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器和有限長沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器。IIR 數(shù)字濾波器的特征是，具有無限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)，需要用遞歸模型來實(shí)現(xiàn)，其差分方程為： 式1-2系統(tǒng)函數(shù)為： 式1-3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

18、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)。數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器更高的精度，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)后者在理論上也無法到達(dá)的性能。例如，對于數(shù)字濾波器來說很容易就能夠做到一個(gè)1000Hz 的低通濾波器允許 999Hz信號通過并且完全阻止1001Hz的信號，模擬濾波器無法區(qū)分如此接近的信號。數(shù)字濾波器相比模擬濾波器有更高的信噪比。這主要是因?yàn)閿?shù)字濾波器是以數(shù)字器件執(zhí)行運(yùn)算，從而防止了模擬電路中噪聲如電阻熱噪聲的影響。數(shù)字濾波器中主要的噪聲源是在數(shù)字系統(tǒng)之前的模擬電路引入的電路噪聲以及在數(shù)字系統(tǒng)輸入端的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的量化噪聲。這些噪聲在數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)算中可能會(huì)被放大，

19、因此在設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)需要采用適宜的結(jié)構(gòu)，以降低輸入噪聲對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字濾波器還具有模擬濾波器不能比較的可靠性。組成模擬濾波器的電子元件的電路特性會(huì)隨著時(shí)間、溫度、電壓的變化而漂移，而數(shù)字電路就沒有這種問題。只要在數(shù)字電路的工作環(huán)境下，數(shù)字濾波器就能夠穩(wěn)定可靠的工作。由于奈奎斯特采樣定理，數(shù)字濾波器的處理能力受到系統(tǒng)采樣頻率的限制。如果輸入信號的頻率分量包含超過濾波器1/2采樣頻率的分量時(shí)，數(shù)字濾波器因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的“混疊而不能正常工作。如果超出1/2采樣頻率的頻率分量不占主要地位，通常的解決方法是在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之前放置一個(gè)低通濾波器即抗混疊濾波器將超過的高頻成分濾除。否那么就必須用模擬濾

20、波器實(shí)現(xiàn)要求的功能。2.2 數(shù)字濾波器的原理 數(shù)字濾波器的根本結(jié)構(gòu) 作為線形時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)字濾波器可以用系統(tǒng)函數(shù)來表示，而實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)表達(dá)式所表示的系統(tǒng)可以用兩種方法：一種方法是采用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)；另一種方法是用加法器、乘法器、和延遲器等元件設(shè)計(jì)出專用的數(shù)字硬件系統(tǒng)，即硬件實(shí)現(xiàn)。不管軟件實(shí)現(xiàn)還是硬件實(shí)現(xiàn)，在濾波器設(shè)計(jì)過程中，由同一系統(tǒng)函數(shù)可以構(gòu)成很多不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)。對于無限精度的系數(shù)和變量，不同結(jié)構(gòu)可能是等效的，與其輸入和輸出特性無關(guān)；但是在系數(shù)和變量精度是有限的情況下，不同運(yùn)算結(jié)構(gòu)的性能就有很大的差異。因此，有必要對離散時(shí)間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一根本認(rèn)識。 IIR濾波器的根本結(jié)構(gòu)一個(gè)數(shù)字濾波器可

21、以用系統(tǒng)函數(shù)表示為： (式2-1) 由這樣的系統(tǒng)函數(shù)可以得到表示系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的常系數(shù)線形差分程為： 式2-2可見數(shù)字濾波器的功能就是把輸入序列x(n)通過一定的運(yùn)算變換成輸出序列y(n)。不同的運(yùn)算處理方法決定了濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的不同。無限沖激響應(yīng)濾波器的單位抽樣響應(yīng)h(n)是無限長的，其差分方程如(2-2)式所示，是遞歸式的，即結(jié)構(gòu)上存在著輸出信號到輸入信號的反應(yīng)，其系統(tǒng)函數(shù)具有(2-1)式的形式，因此在z平面的有限區(qū)間(0z)有極點(diǎn)存在。前面已經(jīng)說明，對于一個(gè)給定的線形時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，有著各種不同的等效差分方程或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于乘法是一種耗時(shí)運(yùn)算，而每個(gè)延遲單元都要有一個(gè)存儲(chǔ)存放器

22、，因此采用最少常熟乘法器和最少延遲支路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是通常的選擇，以便提高運(yùn)算速度和減少存儲(chǔ)器。然而，當(dāng)需要考慮有限存放器長度的影響時(shí)，往往也采用并非最少乘法器和延遲單元的結(jié)構(gòu)。IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的根本結(jié)構(gòu)有：(1)IIR濾波器的直接型結(jié)構(gòu)；優(yōu)點(diǎn)：延遲線減少一半，變?yōu)镹個(gè)，可節(jié)省存放器或存儲(chǔ)單元；缺點(diǎn)：其它缺點(diǎn)同直接I型。 通常在實(shí)際中很少采用上述兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高階系統(tǒng)，而是把高階變成一系列不同組合的低階系統(tǒng)(一、二階)來實(shí)現(xiàn)。(2)IIR濾波器的級聯(lián)型結(jié)構(gòu)； 特點(diǎn)：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單，只需一個(gè)二階節(jié)系統(tǒng)通過改變輸入系數(shù)即可完成；極點(diǎn)位置可單獨(dú)調(diào)整；運(yùn)算速度快(可并行進(jìn)行)；各二階網(wǎng)絡(luò)的誤差互不影響，總的誤

23、差小，對字長要求低。 缺點(diǎn)：不能直接調(diào)整零點(diǎn)，因多個(gè)二階節(jié)的零點(diǎn)并不是整個(gè)系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)，當(dāng)需要準(zhǔn)確的傳輸零點(diǎn)時(shí)，級聯(lián)型最適宜。(3)IIR濾波器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：簡化實(shí)現(xiàn)，用一個(gè)二階節(jié)，通過變換系數(shù)就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)；極、零點(diǎn)可單獨(dú)控制、調(diào)整，調(diào)整1i、2i只單獨(dú)調(diào)整了第i對零點(diǎn)，調(diào)整1i、2i那么單獨(dú)調(diào)整了第i對極點(diǎn)；各二階節(jié)零、極點(diǎn)的搭配可互換位置，優(yōu)化組合以減小運(yùn)算誤差；可流水線操作。 缺點(diǎn)：二階電平難控制，電平大易導(dǎo)致溢出，電平小那么使信噪比減小。 圖a、直接型 圖b、并聯(lián)型圖c、串聯(lián)型圖2.1 IIR濾波器的根本結(jié)構(gòu)模擬濾波器的理論和設(shè)計(jì)方法已開展得相當(dāng)成熟，且有一些典型的模擬濾

24、波器供我們選擇，如巴特沃斯(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，這些典型的濾波器各有特點(diǎn)。用MATLAB進(jìn)行典型的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，一般步驟如下:(1)按一定規(guī)那么將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo);(2)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的技術(shù)指標(biāo)使用濾波器階數(shù)選擇函數(shù)，確定最小階數(shù)N和固有頻率Wn，根據(jù)選用的模擬低通濾波器的類型可分別用函數(shù):buttord、eheb1ord、chebZord、ellipord等;(3)運(yùn)用最小階數(shù)N產(chǎn)生模擬濾波器原型，模擬低通濾波器的創(chuàng)立函數(shù)有:buttap、ehe

25、b1ap、ehebZap、ellipap、besselap等;(4)運(yùn)用固有頻率Wn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，可分別用函數(shù)lpZlp、lpZhp、lpZbp、lpZbs;(5)運(yùn)用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變換法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，分別用函數(shù)impinvar和bilillear來實(shí)現(xiàn)。3. DSP芯片概述現(xiàn)代信息社會(huì)的一個(gè)重要標(biāo)志是數(shù)字化，數(shù)字移動(dòng) ，數(shù)字播送電視，數(shù)碼相機(jī)，mp3播放器等各種數(shù)字化產(chǎn)品越來越多地出現(xiàn)在日常生活中，而這些產(chǎn)品的推出得益于數(shù)字信號處理理論和技術(shù)的開展與成熟。DSP有兩種含義：第一種是 Digital Signal Proce

26、ssing 數(shù)字信號處理，是指數(shù)字信號處理的理論和算法，例如濾波，變換，卷積和頻譜分析等； 第二種Digital Signal Processor 數(shù)字信號處理器, 是指實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理算法的微處理器芯片，它為數(shù)字信號的實(shí)時(shí)處理提供一個(gè)平臺。3.2 DSP原理DSPdigital singnal processor是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用的微

27、處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。3.3 DSP的特點(diǎn)1在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；2程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；3片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問；4具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；5快速的中斷處理和硬件I/O支持；6具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；7可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；8支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。3.4 DSP的應(yīng)用DSP技術(shù)廣泛應(yīng)用于科教、醫(yī)療、通信、軍事、工業(yè)等諸多領(lǐng)域，而且DSP技術(shù)應(yīng)用具備以下優(yōu)勢(1)強(qiáng)大的圖

28、像處理、運(yùn)算和控制能力，適應(yīng)智能和融合應(yīng)用時(shí)代需求能高效地進(jìn)行視頻處理，能同時(shí)完成信號處理和控制任務(wù)，適應(yīng)智能應(yīng)用需求;其融合性架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)：多格式音頻、視頻、語言和圖像處理;多模式基帶和分組處理;控制處理和實(shí)時(shí)平安性。(2)同時(shí)具備較高的性能/價(jià)格比、性能/功耗比、性能/面積比人們在新處理器設(shè)定性能目標(biāo)時(shí)，注重的不僅是DSP的時(shí)鐘頻率和處理能力，還包括處理器必須提供的其它方面，如性能價(jià)格比、性能功耗比、性能面積比。新的CMOS深亞微米工藝尺度、更深的流水線、多內(nèi)核、每個(gè)核心更多的計(jì)算單元，以及充分利用信號處理加速引擎增強(qiáng)它們在性價(jià)比和性能功耗比方面的優(yōu)勢。(3)軟件開發(fā)的可升級性和可擴(kuò)展性前代

29、和后代DSP產(chǎn)品具有軟件和開發(fā)環(huán)境的兼容性，以節(jié)省設(shè)計(jì)升級的時(shí)間和本錢。(4)芯片具備高品質(zhì)，能保證系統(tǒng)高可靠性穩(wěn)定運(yùn)行DSP芯片質(zhì)量可靠、溫度范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等，可適應(yīng)各種環(huán)境條件苛刻的應(yīng)用。(5)世界級的開發(fā)工具和大量的本地第三方合作伙伴除了自己設(shè)計(jì)制造完善的軟硬件開發(fā)工具，還應(yīng)支持第三方合作伙伴，設(shè)計(jì)出適合本地的開發(fā)工具和系統(tǒng)方案。4 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)在matlab中產(chǎn)生模擬疊加信號輸入的兩個(gè)信號1000HZ和4000HZ的幅度頻譜圖和時(shí)域波形圖，如圖4.1圖4.1 1000HZ和4000Hz時(shí)域波形圖 兩輸入信號的疊加波形圖，如圖 圖4.2 1000HZ和4000HZ信號疊加圖4.

30、2 IIR濾波器在matlab中的三種設(shè)計(jì)方案4.2.1 巴特沃斯濾波器巴特沃斯濾波器3(Butterworth 濾波器)特點(diǎn)：具有通帶內(nèi)最大平坦的振幅特性，且隨f，幅頻特性單調(diào)。其幅度平方函數(shù)： (4-1)N為濾波器階數(shù)，本文中濾波器為24階帶通濾波器，其通頻帶為3KHZf7KHZ,巴特沃斯濾波器的幅頻特性圖和相頻特性圖，巴特沃斯濾波前后比照圖，如圖 圖4.3(a) 巴特沃斯幅頻特性和相頻特性圖 圖4.3(b) 巴特沃斯濾波前后比照圖4.2.2 切比雪夫?yàn)V波器巴特奧茲低通濾波器的幅頻特性隨的增加而單調(diào)下降，當(dāng)N較小時(shí)，阻帶幅頻特性下降較慢，要想使其幅頻特性接近理想低通濾波器，就必須增加濾波器

31、的階數(shù)，這就將導(dǎo)致模擬濾波器使用的原件增多，線路趨于復(fù)雜。切比雪夫?yàn)V波器4的阻帶衰減特性那么有所改善。特點(diǎn)：誤差值在規(guī)定的頻段上等幅變化。本文中濾波器為24階帶通濾波器，其通頻帶為3KHZf7KHZ,切比雪夫?yàn)V波器的幅頻特性和相頻特性圖，切比雪夫?yàn)V波前后比照圖，如圖 圖4.4 (a) 切比雪夫幅頻特性和相頻特性 圖4.4(b) 切比雪夫?yàn)V波前后比照圖4.2.3 橢圓濾波器特點(diǎn)：幅值響應(yīng)在通帶和阻帶內(nèi)都是等波紋的，對于給定的階數(shù)和給定的波紋要求，橢圓濾波器能獲得較其它濾波器為窄的過渡帶寬，就這點(diǎn)而言，橢圓濾波器5是最優(yōu)的。本文中濾波器為24階帶通濾波器，其通頻帶為3KHZf Fs=16000;f

32、p=2900 7100;fs=3000 7000;Wp=fp*2/Fs;Ws=fs*2/Fs;Rp=0.8;Rs=20;n,Wn=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs);nB,A=cheby2(n,Rp,Wn);BAround(B*28)round(A*28)H,w=freqz(B,A,1024,Fs);subplot(2,1,1);plot(w,abs(H)title(IIR帶通切比雪夫2濾波器幅頻響應(yīng));set(gcf,color,white);xlabel(Frequency(Hz); ylabel(幅頻響應(yīng));grid;subplot(2,1,2);plot(w,angle(H)t

33、itle(IIR帶通切比雪夫2波器相頻響應(yīng));set(gcf,color,white);xlabel(Frequency(Hz); ylabel(相頻響應(yīng));grid;fid=fopen(chebyshev2b.dat,wt);fprintf(fid,%gn,B);fclose(fid);fid=fopen(chebyshev2a.dat,wt);fprintf(fid,%gn,A);fclose(fid);fid=fopen(chebyshev2b.txt,wt);fprintf(fid,%gn,B);fclose(fid);fid=fopen(chebyshev2a.txt,wt);fpr

34、intf(fid,%gn,A);fclose(fid);n =12B = Columns 1 through 14 Columns 15 through 25 A = Columns 1 through 14 Columns 15 through 25 ans =Columns 1 through 12 206 783 554 -718 687 3104 -1016 -3624 4158 3948 -6715 -1563 Columns 13 through 258115 -1563 -6715 3948 4158 -3624 -1016 3104 687 -718 554 783 206an

35、s = Columns 1 through 12 256 1012 888 -611 775 3721 -500 -3981 4029 4775 -6476 -2380 Columns 13 through 25 8056 -729 -6807 3156 4238 -3192 -1363 2593 651 -735 320 604 165附錄 = 2 * ROMAN II IIR在CCS中實(shí)現(xiàn)IIR數(shù)字濾波器的程序CCS硬件實(shí)現(xiàn)程序:.titlediir.asm.mmregs.global start.def start,_c_int00;.copyiirin.inc ;輸入信號x(n) .d

36、ataN .set24 BN.usectBN,N+1 AN.usectAN,N INBUF .usectINBUF,256 OUTPUT .usectOUTPUT,256 table: .sect table .word206 .word783 .word554 .word-718 .word687 .word3104 .word-1016 .word-3624 .word 4158 .word 3948 .word -6715 .word -1563 .word 8115 .word-1563 .word-6715 .word3948 .word4158 .word-3624 .word-1

37、016 .word3104 .word 687 .word -718 .word 554 .word 783 .word206 .word1012 .word888 .word-611 .word 775 .word3721 .word -500 .word-3981 .word 4029 .word 4775 .word -6476 .word -2380 .word 8056 .word -729 .word -6807 .word 3156 .word 4238 .word-3192 .word-1363 .word 2593 .word 651 .word-735 .word320 .

38、word604 .word165INPUT: .sect INPUT .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .wo

39、rd 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/100

40、00 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*20

41、48/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1

42、264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -12

43、64*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .w

44、ord 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/1

45、0000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156

46、*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .wo

47、rd 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .wor

48、d 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/1000

49、0 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*204

50、8/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -

51、2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .

52、word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/1

53、0000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -1264*2048/10

54、000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .word 0 .word 2832*2048/10000 .word 1448*2048/10000 .word -156*2048/10000 .word 2048*2048/10000 .word 3940*2048/10000 .word 1448*2

55、048/10000 .word -1264*2048/10000 .word 0 .word 1264*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -3940*2048/10000 .word -2048*2048/10000 .word 156*2048/10000 .word -1448*2048/10000 .word -2832*2048/10000 .text .asgAR0,INDEX_P.asgAR2,XN_P.asgAR3,ACOFF_P.asgAR4,YN_P.asgAR5,BCOFF_P _c_int00:b start nopnopNM

56、I retenopnopnopSINT17.space 4*16SINT18.space 4*16SINT19.space 4*16SINT20.space 4*16SINT21.space 4*16SINT22.space 4*16SINT23.space 4*16SINT24.space 4*16SINT25.space 4*16SINT26.space 4*16SINT27.space 4*16SINT28.space 4*16SINT29.space 4*16SINT30.space 4*16INT0rsbx intmretenopnopINT1rsbx intmretenopnopI

57、NT2rsbx intmretenopnopTINT:retenopnopRINT0:retenopnopnopXINT0:retenopnopnopRINT1:retenopnopnopXINT1:retenopnopnopINT3:retenopnopnopstart: SSBXFRCT;置1，乘法器輸出左移一位以消去多余的符號位SSBX OVM ;置1，發(fā)生溢出時(shí)，目的累加器置成正的最大值或負(fù)的最小值SSBX SXM ;符號位擴(kuò)展STM#BN+N,AR1 ;AR1指向BN的最后一個(gè)數(shù)RPT#N ;循環(huán)N+1次MVPD#table,*AR1- ;將table從程序存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)STM#A

58、N+N-1,AR1 RPT#N-1 MVPD#table+N+1,*AR1- STM#OUTPUT,AR1 RPTZA,#255STL A,*AR1+ STM#INBUF,AR1RPT#255MVPD#INPUT,*AR1+ STM#OUTPUT,YN_P STM#INBUF,XN_P STM#N-1,INDEX_P STM#255,BRCRPTBLOOP-1IIR: SUB A,ASTM#BN,BCOFF_PSTM#AN,ACOFF_P RPT #N-1 ;計(jì)算前向通道MAC*XN_P+,*BCOFF_P+,A MAC*XN_P, *BCOFF_P,A MAR *XN_P-0 ;將AR2指針

59、指向x(n-N) RPT #N-1;計(jì)算反應(yīng)通道MAC*YN_P+,*ACOFF_P+,ASTHA,*YN_P-0 ;保存y(n) LOOP:EENDB EEND.end 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 簡明指導(dǎo)手冊 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總論 1.1 概 述 高等院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)教學(xué)過程是實(shí)現(xiàn)本科培養(yǎng)目標(biāo)及規(guī)格的重要培養(yǎng)階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是學(xué)生畢業(yè)前的最后學(xué)習(xí)階段，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過程；是能力與素質(zhì)培養(yǎng)的重要途徑；是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)；是學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)；是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù)；是評價(jià)高等學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)。 1.1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(

60、論文)的根本概念 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校應(yīng)屆畢業(yè)生，畢業(yè)前接受課題任務(wù)，所進(jìn)行的設(shè)計(jì)過程，并取得其設(shè)計(jì)成果。 2畢業(yè)論文的內(nèi)涵 畢業(yè)論文是高等學(xué)校學(xué)生畢業(yè)前所撰寫的學(xué)術(shù)論文。畢業(yè)論文說明作者在科學(xué)研究工作中取得的新成果或提出的新見解，并說明作者具有的科研能力與學(xué)識水平。畢業(yè)論文具有學(xué)術(shù)論文所共有的一般屬性，它的構(gòu)成與展開嚴(yán)格按照緒論、本論、結(jié)論的思維方式，以事實(shí)為根底，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评磉^程為依據(jù)，得出可信的科學(xué)結(jié)論。 1.1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的特點(diǎn)與功能 1畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與功能 畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 高等院校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)內(nèi)容的科學(xué)性、設(shè)計(jì)思想的新穎性、設(shè)計(jì)表述的標(biāo)準(zhǔn)性、設(shè)計(jì)條