第8章DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例

第8章DSP應(yīng)用程序設(shè)計(jì)舉例本章內(nèi)容提要

本章結(jié)合數(shù)字信號處理和通信中最常見、最具有代表性的應(yīng)用，介紹通用數(shù)字信號處理算法的DSP實(shí)現(xiàn)方法，主要包括：◆快速傅里葉變換（FFT）DSP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)◆有限沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器DSP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)快速傅立葉變換（FFT）的DSP實(shí)現(xiàn)P266

◆傅里葉變換是將信號從時(shí)域變換到頻域的一種變換形式。

◆離散傅里葉變換（DFT）是連續(xù)傅里葉變換在離散系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式。

◆快速傅里葉變換(FFT)是快速計(jì)算DFT的一種高效方法，可以明顯地降低運(yùn)算量，大大地提高DFT的運(yùn)算速度，從而使DFT得到了廣泛的應(yīng)用。

◆DSP芯片的出現(xiàn)使FFT的實(shí)現(xiàn)變得更加方便。由于多數(shù)的DSP芯片都能在單指令周期內(nèi)完成乘法—累加運(yùn)算，而且還提供了專門的FFT指令使得FFT算法在DSP芯片上實(shí)現(xiàn)的速度更快。

8.1.1FFT算法的簡介1．離散傅氏變換DFT對于長度為N的有限長序列x(n)，它的離散傅里葉變換為：k=0,1,…,N-1WN=e-j2/N，稱為旋轉(zhuǎn)因子，或蝶形因子。在x(n)為復(fù)數(shù)序列的情況下，計(jì)算X(k):

對某個(gè)k值，需要N次復(fù)數(shù)乘法、(N-1)次復(fù)數(shù)加法；對所有N個(gè)k值，需要N2次復(fù)數(shù)乘法和N(N-1)次復(fù)數(shù)加法。

2．快速傅氏變換FFT旋轉(zhuǎn)因子WN的特性：

對稱性：WkN

=-WNk+N/2；（對稱點(diǎn)相距N/2）

周期性：WkN

=WNk+N。

FFT的算法:將長序列的DFT分解成短序列的DFT。

例如：當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，其算法：將N點(diǎn)的DFT分解為兩個(gè)N/2點(diǎn)的DFT，使復(fù)數(shù)乘法減少一半；將每個(gè)N/2點(diǎn)的DFT分解成N/4點(diǎn)的DFT，使復(fù)數(shù)乘法又減少一半，繼續(xù)進(jìn)行分解直到分解為2點(diǎn)DFT，這樣可以大大減少計(jì)算量。

FFT算法

DITFFT算法：是在時(shí)域內(nèi)將每一級輸入序列依次按奇/偶分成2個(gè)短序列進(jìn)行計(jì)算。

按時(shí)間抽取的FFT——DITFFT按頻率抽取的FFT——DIFFFTDIFFFT算法：是在頻域內(nèi)將每一級輸入序列依次按奇/偶分成2個(gè)短序列進(jìn)行計(jì)算。

假定序列x(n)的點(diǎn)數(shù)N是2的冪，按照DITFFT算法可分解為：

偶序列：x(0)，x(2)，x(4)，…，x(N-2)即x1(r)=x(2r)，r=0，1，…，奇序列：x(1)，x(3)，x(5)，…，x(N-1)即x2(r)=x(2r+1)，r=0，1，…，N點(diǎn)X(k)可分為兩部分：前半部分：X(k)=X1(k)+WNkX2(k)k=0,1,…N/2-1后半部分：X(k+N/2)=X1(k)-WNkX2(k)k=0,1,…N/2-1WNk-1xm-1(p)xm-1(q)xm(p)xm(q)由于WN2=[e-j(2/N)]2=[e-j2/(N/2)]=WN/2，與對稱性WN-1pqx1x22點(diǎn)FFT算法:X1=p+q*WNX2=p-q*WN信號流程如圖：x(0)x(4)x(2)x(6)x(1)x(5)x(3)x(7)WN0X(7)X(6)X(5)X(4)X(3)X(2)X(1)X(0)-1-1-1WN0WN0WN0-1-1WN0WN2WN0WN2-1-1-1WN0WN1WN2WN3-1-1-1-1輸入是經(jīng)過比特反轉(zhuǎn)的倒位序列——位碼倒置。排列順序：x(0)、x(4)、x(2)、x(6)、x(1)、x(5)、x(3)、x(7)輸出是按自然順序排列。排列順序：X(0)、X(1)、X(2)、X(3)、X(4)、X(5)、X(6)、X(7)FFT算法的DSP實(shí)現(xiàn)1．FFT運(yùn)算序列的存儲(chǔ)分配(了解或者不要求）

FFT運(yùn)算時(shí)間是衡量DSP芯片性能的一個(gè)重要指標(biāo),在用DSP芯片實(shí)現(xiàn)FFT算法時(shí)，合理地安排好所使用的存儲(chǔ)空間是十分重要的。下面以8~1024復(fù)數(shù)點(diǎn)FFT算法為例，介紹用DSP芯片實(shí)現(xiàn)的方法。1．FFT運(yùn)算序列的存儲(chǔ)分配

(1)

程序空間的分配E000h~E1FFh：正弦系數(shù)表E200h~E3FFh：余弦系數(shù)表E400h~E4A2h：程序代碼FF80h~FFFFh：復(fù)位向量和中斷向量表程序存儲(chǔ)器

┇

sine1

E000┇E1FF正弦系數(shù)表cosine1

E200┇

E3FF余弦系數(shù)表fft_prg

E400┇

E4A2程序代碼┇

.vectors

FF80┇FFFF復(fù)位向量和中斷向量表

(2)

數(shù)據(jù)空間的分配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

0000┇005F

存儲(chǔ)映像寄存器.bss

006000610062

暫存單元stack

0063┇006C

堆棧┇

sine

0400┇05FF

正弦系數(shù)表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

┇

cosine

0800┇09FF余弦系數(shù)表

┇d_input

8000┇87FF

輸入數(shù)據(jù)┇fft_data

8800┇8FFF

FFT結(jié)果(實(shí)部、虛部)

fft_out

9000┇93FFFFT結(jié)果（功率譜）

(3)I/O空間的配置PA0——輸出口；PA1——輸入口。用匯編程序?qū)崿F(xiàn)FFT算法主要分為四步：(1)實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)(2)實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT(3)功率譜的計(jì)算(4)輸出FFT結(jié)果2．FFT運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)(1)實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)是將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行位碼倒置,以便在整個(gè)運(yùn)算后的輸出序列是一個(gè)自然序列。在用匯編指令進(jìn)行位碼倒置時(shí),使用位倒序?qū)ぶ房梢源蟠筇岣叱绦驁?zhí)行速度和使用存儲(chǔ)器的效率。

在這種尋址方式下，AR0存放的整數(shù)N是FFT點(diǎn)的一半，用一個(gè)輔助寄存器指向一個(gè)數(shù)據(jù)存放的單元。當(dāng)AR0加到輔助寄存器時(shí)，地址將以位碼倒置的方式產(chǎn)生。位倒序?qū)ぶ吩蛟刂肺坏剐蚝蟮刂肺坏剐?0000000100110042010010230111106

41000011

510110156110011371111117正向進(jìn)位與反向進(jìn)位

100100+100+100————————1000010位倒序?qū)ぶ?教材P61)AR0=N/2=100AR2=000按AR2尋址后，將AR0加給AR2，反向進(jìn)位如：原來的輸入存放在x緩沖區(qū)中，實(shí)現(xiàn)位倒序后的結(jié)果存放在y緩沖區(qū)中，程序如下：如：.bssX,8.bssY,8STM#4AR0STM#XAR2STM#YAR3RPT#7MVDD*AR2+0B*AR3+(2)實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT

N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT算法的實(shí)現(xiàn)可分為三個(gè)功能塊:

第一級蝶形運(yùn)算（2點(diǎn))

第二級蝶形運(yùn)算(4點(diǎn)）

第三級至log2N級蝶形運(yùn)算（8點(diǎn)到2M點(diǎn)）對于任何一個(gè)2的整數(shù)冪N=2M，N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT算法總可以通過M次分解成為2點(diǎn)的DFT計(jì)算。通過這樣的M次分解，可構(gòu)成M級迭代計(jì)算(M=log2N)

，每級由N/2個(gè)碟形運(yùn)算組成。每個(gè)蝶形運(yùn)算可由基本迭代運(yùn)算完成。設(shè)蝶形的輸入為xm-1(p)和xm-1(q)，輸出為xm(p)和xm(q)，則有xm(p)=xm-1(p)+xm-1(q)WNk

xm(q)=xm-1(p)-xm-1(q)WNk

m為第m列迭代，p和q為數(shù)據(jù)所在的行數(shù)。為了避免運(yùn)算結(jié)果的溢出，對每個(gè)蝶形的運(yùn)算結(jié)果右移一位。FFT運(yùn)算中的旋轉(zhuǎn)因子WN是一個(gè)復(fù)數(shù)，可表示：為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)因子WN的運(yùn)算，在存儲(chǔ)空間分別建立正弦表和余弦表，每個(gè)表對應(yīng)從0度到180度，采用循環(huán)尋址來對正弦表和余弦表進(jìn)行尋址。(3)功率譜的計(jì)算用FFT計(jì)算x(n)的頻譜，即計(jì)算：

X(k)是由實(shí)部XR(k)和虛部XI(k)組成的復(fù)數(shù)：X(k)=XR(k)+jXI(k)

計(jì)算功率譜時(shí)只需將FFT變換好的數(shù)據(jù)，按照實(shí)部XR(k)和虛部XI(k)求它們的平方和，然后對平方和進(jìn)行開平方運(yùn)算。3．匯編語言程序程序主體由四個(gè)子程序組成:

●rfft_task：主調(diào)用子程序，用來調(diào)用其他子程序，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的接口。●bit_rev：位碼倒置子程序，用來實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)?！駀ft：FFT算法子程序，用來完成N點(diǎn)FFT運(yùn)算。分為三個(gè)功能塊：第一級蝶形運(yùn)算、第二級蝶形運(yùn)算、第三級至log2N級蝶形運(yùn)算?！駊ower：功率譜計(jì)算子程序。實(shí)數(shù)FFT的DSP算法1）2N點(diǎn)實(shí)數(shù)->N點(diǎn)復(fù)數(shù)2）N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT運(yùn)算；3）FFT結(jié)果（2N點(diǎn)復(fù)數(shù)）->N點(diǎn)實(shí)數(shù)（結(jié)果）FFT的DSPC程序設(shè)計(jì)#definePI3.1415926536voiddft(floatXin[],floatXout[]){intn,k,j;floatangle;floatXr[N],Xi[N];floatWn[2];for(k=0;k<N;k++)

{Xr[k]=0;Xi[k]=0;for(j=0,n=0;n<N;n++){angle=(2.0*PI*k*n)/N;W[0]=cos(angle);W[1]=sin(angle);

Xr[k]=Xr[k]+Xin[j]*W[0]+Xin[j+1]*W[1];Xi[k]=Xi[k]+Xin[j+1]*W[0]-Xin[j]*W[1];j+=2;}Xout[n++]=Xr[k];Xout[n++]=Xi[k];}}常用DSPLIB庫函數(shù)TMS320C54X系列函數(shù)庫（DSPLIB）是對C語言編程可調(diào)用優(yōu)化的DSP函數(shù)庫，它含有50個(gè)通用目的的信號處理程序，全部由匯編語言編寫，并可由C語言調(diào)用，方便C語言與匯編語言混合編程。這些程序用在計(jì)算強(qiáng)度大、執(zhí)行速度重要的實(shí)時(shí)運(yùn)算中。通過使用這些程序，可以取得較用C語言編寫的相關(guān)程序快得多的運(yùn)行速度，另外通過使用現(xiàn)成的程序可以使開發(fā)速度大大加快。DSPLIB可進(jìn)行的運(yùn)算有：FFT運(yùn)算、濾波與卷積運(yùn)算、自適應(yīng)濾波運(yùn)算、相關(guān)運(yùn)算、數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等。實(shí)數(shù)FFT算法的函數(shù)表達(dá)式：voidrfft#(DATA*x,shortscale)該函數(shù)定義于（C:\ti\c5400\dsplib\54x_src）rfft#.asm，其中#=16，32，64，128，256，512，1024常用形式：voidrfft(DATA*x,#,shortscale)DSPLIB庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)FFT算法#include<math.h>#include<tms320.h>/*調(diào)用庫*/#include<dsplib.h>#defineNX256/*FFT運(yùn)算的長度*/shortscale=1;/*歸一化*/shortnoscale=0;/*非歸一化*/shortx[512];/*數(shù)據(jù)大小*/voidmain(void){

cbrev(x,x,NX);/*輸入數(shù)據(jù)倒序*/

cfft(x,NX,scale);/*256點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT*/}詳細(xì)使用方法見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書相關(guān)內(nèi)容FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)(P254)8.2FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)

◆2種數(shù)字濾波器：（1）有限沖激響應(yīng)濾波器FIR；（2）和無限沖激響應(yīng)濾波器IIR。

◆2種濾波器性能的比較；

◆本節(jié)主要討論FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和DSP實(shí)現(xiàn)方法。（1）FIR濾波器的應(yīng)用環(huán)境8.2.1

FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)

（2）FIR濾波器的差分方程：

x(n):輸入序列，

y(n):輸出序列，

bi:濾波器系數(shù)，

N:濾波器的階數(shù)。（3）FIR濾波器的結(jié)構(gòu)：z-1z-1+x(n)y(n)x(n-1)x(n-N+1)b0b1bN-2bN-1z-1（4）FIR濾波器主要特點(diǎn)：

①

FIR濾波器無反饋回路，其輸出等于前N個(gè)樣本值的線性疊加，是一種無條件穩(wěn)定系統(tǒng)；②

FIR濾波器可以設(shè)計(jì)成具有線性相位特性（要求系數(shù)對稱）。

低通濾波； 高通濾波； 帶通濾波； 帶阻濾波。（5）濾波器的種類：4種1fc0f低通濾波

10ffc高通濾波

fc110ffc1帶通濾波

fc2fc110ffc1帶阻濾波

fc2fc28.2.2FIR濾波器系數(shù)的計(jì)算

MATLAB工具用來計(jì)算濾波器的系數(shù)。

MATLAB中的工具箱（Toolbox）包含了許多實(shí)用程序，它提供了2個(gè)函數(shù)來計(jì)算濾波器的系數(shù)：1）fir1：標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)法2）fir2：任意頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)法。參考文獻(xiàn)：鄒彥等，DSP原理及其應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2005，第6章用來設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可實(shí)現(xiàn)加窗線性相位FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。1.fir1函數(shù)

語法：

b=fir1(n，Wn)

b=fir1(n，Wn，‘ftype’)

b=fir1(n，Wn，Window)

b=fir1(n，Wn，‘ftype’，Window)

n：濾波器的階數(shù)；Wn：濾波器的截止頻率；ftype：用來決定濾波器的類型，當(dāng)ftype=high時(shí)，可設(shè)計(jì)高通濾波器；當(dāng)ftype=stop時(shí)，可設(shè)計(jì)帶阻濾波器。Window：用來指定濾波器采用的窗函數(shù)類型，其默認(rèn)值為漢明（Hamming）窗?！纠?.1.1】采用Hamming窗設(shè)計(jì)一個(gè)48階FIR帶通濾波器，通帶為0.35<w<0.65。

解：采用fir1函數(shù)的程序格式：

b=fir1(48，[0.350.65

])；

用來設(shè)計(jì)有任意頻率響應(yīng)的各種加窗FIR濾波器。2.fir2函數(shù)使用方法：見前面介紹的參考文獻(xiàn)濾波器輸入信號：A/D采樣得到的樣本系列

8.2.3FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)

FIR濾波器的輸出表達(dá)式：

y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+…

+bn-1x(n-N+1)bi為濾波器系數(shù)，y(n)為n時(shí)刻的輸出;x(n)為濾波器在n時(shí)刻的輸入;x(n-1)為經(jīng)過z-1延時(shí)后的值，即延時(shí)一個(gè)采樣周期的采樣值（即前一個(gè)周期的采樣值）；基本算法:采用乘法累加運(yùn)算。即不斷地輸入樣本x(n)，經(jīng)過z-1延時(shí)后,再進(jìn)行乘法-累加，最后輸出濾波結(jié)果y(n)。

z-1算法的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)Z-1算法（即求延時(shí)一個(gè)采樣周期的采樣值）有2種： 線性緩沖區(qū)法； 循環(huán)緩沖區(qū)法。(1)線性緩沖區(qū)法又稱延遲線法，方法是將連續(xù)N個(gè)采樣周期的采樣值保存起來，存放在一個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)（見圖）。具體方法如下：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器緩沖區(qū)頂部最新樣本

緩沖區(qū)底部最老樣本←ARx頂部為低地址單元，存放最新樣本；底部為高地址單元，存放最老樣本；指針ARx指向緩沖區(qū)底部。緩沖區(qū):①對N階FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)N單元的緩沖區(qū)(滑窗)，用來存放最新的N個(gè)輸入樣本；③讀完最后一個(gè)樣本后，輸入最新樣本并存入緩沖區(qū)的頂部。②從最老樣本開始取數(shù)，每取一個(gè)數(shù)后，樣本值移動(dòng)到下一個(gè)單元；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ARx→x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)x(n-7)b0b1b2b3b4b5b6b7濾波器系數(shù)求y(n)的過程：舉例N=8算法：取數(shù)、移位和運(yùn)算:①以ARx為指針，按x(n-7)……x(n)的順序取數(shù)，每取一次數(shù)后，數(shù)據(jù)向下移一位，并完成一次乘法累加運(yùn)算；②當(dāng)經(jīng)過8次取數(shù)、移位和運(yùn)算后，得y(n)；③求得y(n)后，輸入新樣本x(n+1)，存入緩沖區(qū)頂部單元；④修改指針ARx，指向緩沖區(qū)的底部。x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)x(n-7)x(n+2)x(n+1)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n+1)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)*ARx*ARx*ARxPORTPORT求y(n)求y(n＋1)求y(n＋2)PORTPORT求y(n)的過程：DELAYSmem；(Smem)

Smem+1DELAY*AR3-

；AR3指向源地址

LD+DELAY→

LTDMAC+DELAY→MACD

實(shí)現(xiàn)Z-1運(yùn)算的指令：延時(shí)指令：即將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)向較高地址單元移位來進(jìn)行延時(shí)。指令:將延時(shí)指令與其他指令結(jié)合使用，可在同樣的機(jī)器周期內(nèi)完成這些操作。例如：實(shí)例:教材P257(N＝7）①在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)N個(gè)單元的緩沖區(qū)(滑窗)，用來存放最新的N個(gè)輸入樣本；②從最新樣本開始取數(shù)；③讀完最老樣本后，輸入最新樣本來代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù)位置不變；④用BK寄存器對緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使緩沖區(qū)地址首尾相鄰。(2)循環(huán)緩沖區(qū)法數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器x(n)x(n-7)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)ARx→ARx→系數(shù)b0b7b1b2b3b4b5b6算法（N=7)：取數(shù)順序：x(n)……x(n-7);每取一次數(shù)，進(jìn)行一次乘法累加，然后使ARx指向下一個(gè)單元；8次取數(shù)后，算出y(n)，然后將x(n+1)取代x(n-7).①求y(n):ARx指向最新樣本單元。底層為高地址單元，存放最老樣本；系數(shù)b0b7b1b2b3b4b5b6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器x(n)x(n＋1)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)ARx→②求y(n+1):取數(shù)順序：x(n＋1)……x(n-6);每取一次數(shù)，進(jìn)行一次乘法累加，然后使ARx指向下一個(gè)單元；8次取數(shù)后，算出y(n+1)，然后將x(n+2)取代x(n-6)。即將最老的樣本換掉，用最新的樣本替代。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器x(n)x(n+1)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n+2)ARx→b0b7b1b2b3b4b5b6系數(shù)表③求y(n+2):取數(shù)順序：x(n＋2)……x(n-5);每取一次數(shù)，進(jìn)行一次乘法累加，然后使ARx指向下一個(gè)單元；8次取數(shù)后，算出y(n+2)。循環(huán)緩沖區(qū)的優(yōu)點(diǎn)：

①緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不需要移動(dòng)；

②可以使用SARAM存儲(chǔ)器。

…

*ARx+%

…

*ARx-%

…

*ARx+0%

…

*ARx-0%

…

*+ARx(1K)%

循環(huán)尋址指令：實(shí)現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū)N個(gè)單元循環(huán)尋址，可用BK寄存器按模間接尋址來實(shí)現(xiàn)，使指針始終指向緩沖區(qū)。常用指令：;增量、按模修正ARxaddr=ARx，ARx=circ(ARx+1);減量、按模修正ARxaddr=ARx，ARx=circ(ARx-1);增AR0、按模修正ARxaddr=ARx，ARx=circ(ARx+AR0);減AR0、按模修正ARxaddr=ARx，ARx=circ(ARx-AR0);加(1K)、按模修正ARxaddr=circ(ARx+1K)，ARx=circ(ARx+1K)circ是根據(jù)BK寄存器中的緩沖區(qū)長度，對(ARx+1)、(ARx-1)、(ARx+AR0)、(ARx-AR0)和(ARx+1k)的值進(jìn)行取模，使指針ARx指向緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū)首尾相鄰。第一次尋址后，AR1指向0061h單元；第二次尋址后，AR1指向0062h單元；…………第八次尋址后，AR1指向0068h單元；將BK按8取模，AR1回到0060h單元。例如：(BK)=N=8，(AR1)=0060h，用*AR1+%間接尋址。循環(huán)尋址指令使用的主要指令；◆MAC:乘法累加◆DELAY：完成數(shù)據(jù)的移動(dòng)◆RPT:重復(fù)執(zhí)行相同的操作●輸入的樣值x(n)和濾波系數(shù)bi必須合理存放；●正確初始化存儲(chǔ)塊和塊指針。2.FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)(1)用線性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器

設(shè)N=7，F(xiàn)IR濾波器的算法：

y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+…+b5x(n-5)+b6x(n-6)雙操作數(shù)尋址指令：MACD*AR1-,B,A功能：A=A+(AR1)×(B),AR1-1→AR1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器暫存y(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)程序存儲(chǔ)器b6b5b4b3b2b1b0AAR1→x(n-6)x(n-6)程序清單：

.title“FIR1.ASM”.mmregs.defstartx.usect“x”，8PA0.set0PA1.set1.dataCOEF：.word1*32768/10.word2*32768/10.word-4*32768/10.word3*32768/10.word-4*32768/10.word2*32768/10.word1*32768/10

；自定義數(shù)據(jù)空間x暫存y(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)程序存儲(chǔ)器

COEFb6

；定義b6=0.1

；定義b5=0.2

；定義b4=-0.4

；定義b3=0.3

；定義b2=-0.4

；定義b1=0.2

；定義b0=0.1b5b4b3b2b1b0x(n)x數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器暫存y(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)程序存儲(chǔ)器

COEFb6b5b4b3b2b1b0程序清單：.textstart:SSBXFRCTSTM#x+7,AR2STM#6,AR0LD#x+1,DPPORTRPA1,@x+1FIR1:RPTZA,#6

MACD*AR2-,COEF,ASTHA,*AR2PORTW*AR2+,PA0

BDFIR1

PORTRPA1,*AR2+0.end;設(shè)置小數(shù)乘法

;設(shè)置AR2

;設(shè)置復(fù)位值A(chǔ)R0=6

;設(shè)置緩沖區(qū)首地址

;輸入x(n)

;A清0,設(shè)置迭代次數(shù)

;7次乘法累加和移位

;暫存y(n);輸出y(n),修改AR2

;循環(huán);輸入最新數(shù)據(jù),

修改AR2=AR2+AR0

(2)

用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器

設(shè)N=7，F(xiàn)IR濾波器的算法：ARx首先指向頂部，系數(shù)指針也在頂部

DARAMy(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)…x(n-5)x(n-6)DARAMb0b1b2b3b4b5b6yb0xny(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+…+b5x(n-5)+b6x(n-6)程序清單：.title“FIR2.ASM”.mmregs.defstart.bssy,1xn.usect“xn”,7b0.usect“b0”,7PA0.set0PA1.set1.datatable:.word1*32768/10.word2*32768/10.word3*32768/10.word4*32768/10.word5*32768/10.word6*32768/10.word7*32768/10DARAMy(n-1)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)…b0b1b2b3b4…x(n-5)x(n-6)b5b6;源文件標(biāo)題

;定義MMR寄存器符號名

;定義模塊

;給y保留1個(gè)空間

y;給xn段保留7個(gè)空間

xn;給b0段保留7個(gè)空間

b0;PA0賦值為0

;PA1賦值為1

;從ROM的table定義數(shù)據(jù);定義b0=0.1;定義b1=0.2;定義b2=0.3;定義b3=0.4;定義b4=0.5;定義b5=0.6;定義b6=0.7ROMtable0.10.20.30.40.50.60.7.textstart:SSBXFRCTSTM#b0,AR1RPT#6MVPDtable,*AR1+STM#xn+6,AR2STM#b0+6,AR3STM#7,BKSTM#-1,AR0LD#xn,DPPORTRPA1,@xnFIR2:RPTZA,#6

MAC*AR2+0%,*AR3+0%,ASTHA,@yPORTW@y,PA0BDFIR2PORTRPA1,*AR2+0%.end;設(shè)置小數(shù)乘法

;AR1指向b0

;設(shè)置重復(fù)次數(shù)

ROMtable0.10.20.30.40.50.60.7;系數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)區(qū)

0.10.20.30.40.50.6AR1→0.7;AR2指向x(n-6)單元

;AR3指向b6單元AR3→;設(shè)置緩沖區(qū)長度;設(shè)置雙操作數(shù)增量;設(shè)置頁指針;輸入x(n)x(n);A清0,設(shè)置迭代次數(shù);雙操作數(shù)乘法累加x(n-6)0.7x(n-5)0.6x(n-4)0.5x(n-3)0.4x(n-2)0.3x(n-1)0.2x(n)0.1;存儲(chǔ)y(n)y(n);輸出y(n);循環(huán);輸入最新x(n+1)，修正AR2x(n-6)b0yAR2xnDARAM鏈接命令文件：

FIR2.objvectors.obj-oFIR2.out-mFIR2.map-estartMEMORY{PAGE

0:EPROM:org=0E000h,len=1000hVECS:org=0FF80h,len=0080hPAGE

1:SPRAM:org=0060h,len=0020hDARAM:org=0080h,len=1380h}

;選定的目標(biāo)文件

;生成FIR4的輸出文件

;生成FIR4的存儲(chǔ)器映像文件

;定義源程序的入口地址

;定義目標(biāo)存儲(chǔ)器空間

;第0頁：程序存儲(chǔ)器

;EPROM的起始地址：E000h

長度：4K

;VECS的起始地址：FF80h

長度：0080h

;第1頁：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

;SPRAM的起始地址：0060h

長度：0020h

;DARAM的起始地址：0080h

長度：1380h

0E0000EFFF0FF800FFEFROMRAMEPROM…………EPROM…4kVECS……VECS80hSPRAM………SPRAM006020h007FDARAM………DARAM……00801380h13EF鏈接命令文件：

SECTIONS{.text:>EPROMPAGE0.data:>EPROMPAGE0.bss:>SPRAMPAGE1xn:align(8){}>DARAMPAGE1b0:align(8){}>DARAMPAGE1.vections:VECSPAGE0};在存儲(chǔ)器中定義輸出段的位置;text段定位在程序存儲(chǔ)器即源程序位于程序存儲(chǔ)器;系數(shù)區(qū)定義在程序存儲(chǔ)器

;bss段定義在暫存器

;從xn起8個(gè)單元定義在DARAM;從b0起8個(gè)單元定義在DARAM;vections定義在VECS區(qū)8.2.4

FIR濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)FIR低通濾波器，其設(shè)計(jì)參數(shù)：濾波器階數(shù)：N=40；截止頻率：wp=0.35，

ws=0.4。

根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，濾波器系數(shù)可由MATLAB中的fir2函數(shù)產(chǎn)生，函數(shù)調(diào)用格式：1.由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)確定濾波器的系數(shù)

f=[00.350.41]；

m=[1100]；

b=fir2(39,f,m)

利用freqz函數(shù)可繪制濾波器的幅頻、相頻特性,其格式：

freqz(b,512,1000)

濾波器的頻率特性:

1.由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)確定濾波器的系數(shù)采用循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的源程序如下：

2．匯編源程序

.title“FIR.ASM”.mmregs.bssy，1K_FIR_BFFR.set40PA0.set0PA1.set1FIR_COFF_TABLE.usect“FIR_COFF”,40;定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間D_DATA_BUFFER.usect“FIR_BFR”，40;定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間.dataCOFF_FIR_START：.word-7*32768/10000,3*32768/10000

;b0,b1

.word14*32768/10000,10*32768/10000;b2,b3……….wo