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太原理工大学DSP课设报告

第一篇：太原理工大学DSP课设报告一、设计摘要摘要：DSP数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。DSP芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法用DSP芯片实现IIR数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。IIR数字滤波器有其独特的优点，IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列,IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。本课题主要应用MATLAB软件设计IIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序。利用MATLAB仿真得到的滤波器系数，编程实现IIR数字滤波器，得出滤波结果波形，并对结果进行分析与总结。关键字：DSPIIR滤波器编程二、设计目的（1）通过设计对DSP芯片有进一步的了解。（2）掌握IIR滤波器的设计方法。（3）培养一定的汇编及c语言能力。三、设计原理3.1IIR数字滤波器的理论分析从IIR数字滤波器的实现来看，有直接型、级联型、并联型和格型等基本网络结构。不同的结构形式会有不同的运算误差，其稳定性、运算速度、所占用的存储空间等也有所不同。其中直接Ⅱ型仅需要N级延迟单元，且可作为级联型和并联型结构中的基本单元，是最常用的IIR数字滤波器结构之一。IIR数字滤波器的设计方法有两类[4]，一类是借助于模拟滤波器的设计方法设计出模拟滤波器，利用冲激响应不变法或双线性变换法转换成数字滤波器，然后用硬件或软件实现；另一类是直接在频域或时域中进行设计，设计时需要作辅助工具。对系统传递函数为[3]H(z)bzrr0Nk0Mr1akzk对应的差分方程为：y(n)brx(nr)aky(nk)r0k1MN的IIR数字波滤器来说，设计的任务就是寻求一种因果关系和物理上可实现的系统传递函数使H(z)满足上述的关系，为此可这样使其频率响应能够满足所希望得到的频域指标。3.2TMS320C5502的体系结构TMS320VC5402处理器在本系列中处于先进水平。它具有运算速度快，内部存储空间大，外部接口性能好等优点。所以我选择了技术上比较先进，价格又较便宜的C5402作为硬件开发对象。下面结合C5402的实际情况，介绍一下该芯片的体系结构。C5402共有144个引脚，其中有20根地址线AO-A19，16根数据线DO-D15，4个外部可屏蔽引脚INTO#-INT3#和一个不可屏蔽中断引脚BIO#，剩下的引脚可以分成以下几类：存储器控制引脚，时钟/晶振引脚，多通道缓冲串口引脚，主机接口通讯引脚，电源引脚，初始化和复位引脚，通用输入/输出引脚，以及用于测试的IEEE1149.1标准JTAG口。3.3IIR数字滤波器的设计流程在设计滤波器时首先要有清晰的思路，因此流程图的设计至关重要。本设计采用的是基于DSP的IIR数字滤波，针对其要完成的功能，对其流程进行了初步规划，如图1所示：开始系统初始化分配数据空间设置数据指针从指定端口读数据x（n）并从数据存储器读读取系数完成数据的乘加运算修改数据指针为下一次乘加运算做准备保存结果从指定端口输出结果图1IIR数字滤波器设计流程根据设计流程，通过DSP仿真软件编译出适合参数要求的汇编程序。运用汇编语言进行程序编写使其具有更好的实时性，此外运用汇编语言编写更有助于以后的设计拓展。利用TMS320C5402实现IIR的程序中应注意以下几点：（1）数据存放要求。因为采用MAC指令和循环寻址，所以输入数据和滤波器系数的存放要按照一定的要求。数据块和系数块都要放在双寻址数据存储区。（2）循环寻址的使用。为了使用循环寻址，除了对数据的存放有要求外，先还要设置BK为块长N。由于使用了循环寻址，数据和系数的指针在操作后以循环的方式增加1。（3）数据的初始化。输入数据块要初始化为全0。这样在运算中不会对输入产生影响。四、IIR数字滤波器的软件和硬件设计4.1IIR数字滤波器的数据存储器设计TMS320C54X定点DSP提供了单周期乘/累加指令MAC和循环寻址方式，使IIR数字滤波器每个样值的计算可以在一个周期内完成。IIR数字滤波器每个样值的计算就是实现两数组对应项乘积的累加和。在计算时有前向通道和反馈通道两部分，因此在计算设计时要充分考虑x(n)、y(n)和h(n)系数的存放位置，并正确初始化这两个存储块指针,这样在计算中才能够准确取数据，实现乘加运算。数据存储器X:AR2X0X1X2AR1COEF:数据存储器B2B1B0A2A1图2存储过程4.2IIR滤波器的MATLAB辅助设计