基于tms320vc5402芯片的iir数字滤波器的设计

基于tms320vc5402芯片的iir数字滤波器的设计内容摘要：

位累加器 ； 7位 17位的并行乘法器与一个 40位的专用加法器结合在一起，用于非流水线的单周期乘/累加 (MAC)操作 ； 比较，选择和存储单元 (CSSU)，用于 Viterbi操作中的加 /比较选择指 《基于 TMS320VC5402 芯片的 IIR 数字滤波器的设计》 第 1 页 共 19 页 9 数编码器用于在单周期内计算 40位累加器的指数值 ； 2个地址生成器，包括 8个辅助寄存器和 2个辅助寄存器算术单元 (ARAUs)； 数据总线具有数据保持特性。 (2)存储器 ： 数据总线具有数据保 持特性 ； 最大可寻址外部程序空间为 1M 16位的的扩展可寻址模式 ； 4k 16位的片内 ROM； 16k 16位双寻址的片内 RAM。 (3)指令系统 ： 程序代码的单指令重复和块重复操作指令 ； 用于有效地程序和数据管理的存储器块传递指令 ； 32位长字节操作数指令 ； 读入 2个或 3个操作数的指令 ； 并行存储和装入的算术指令 ； 条件存储指令。 快速从中断返回指令。 (4）在片外围电路 ： 软件可编程等待状态发生器和可编程分区转换控制器 ； 片内锁相环 (PLL)时钟发生器，可采用内部震荡器或外部的时钟源 ； 两个多通道缓冲串口(McBSPs)加强的 8位并行主机接口 (HPI8)； 两个 16位定时器 ； 6通道直接存储访问 (DMA)控制器。 (5）电源 ： 用功耗下降模式下的 IDLE1， IDLE2和 IDLE3指令控制芯片的功耗；控制禁止信号 CLKOUT。 (6）其他：有符合 ； 0ns单周期定点指令运行时间(100MIPS)，电源 （内核 ）； 44管脚 TQFP封装和 BGA封装。 MS320VC5402 DSP 采用先进的修正哈佛结构和 8总线结构，使处理器的性能大大提高。 其独立的程序和数据总线，允许同时访问程序存储器和数据 存储器，实现高度并行操作。 此外，还可以在数据总线和程序总线之间相互传送数据，从而使处理器具有在单周期内同时执行算术运算、逻辑运算、移位操作、乘法累加运算以及访问程序和数据存储器的功能。 该 DSP具有较快的运算速度 :运算速度最快可达 532MIPS；采用了低功耗设计方式：内核电压为 ， I/O电压为 V。 数字滤波系统的具体方案框图如图 6所示： 图 6 数字滤波器系统方案框图 《基于 TMS320VC5402 芯片的 IIR 数字滤波器的设计》 第 1 页 共 19 页 10 通常的设计中会采用 SV 供电并行的 ADC（模数转换）和 DAC（数模转换）芯片与 DSP 连接，传输数据过程中会占用总线的时间，而且需 要采用多片电平转换器件将SV电平转换为 的逻辑电平。 考虑到 TMS320VC5402 的片上包含两个 McBSP(多通道缓冲串行口 )接口，可以将这两个通道模仿实现 SPI 的时序，因此本设计中采用了 SPI接口器件， ADC 芯片采用的是 TLV 1570，实现将需要滤波信号从模拟转换到数字信号的实时采样。 数模转换芯片采用的是 TLV 5608，实现滤波后的信号从数字信号恢复为所需要的模拟信号。 JTGA 口供 DSP 芯片下载程序调试。 TMS320C5402 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 AOA19， 16 根数据线 DOD15， 4 个外部可屏蔽引脚 INTOINT3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。 最小系统设计 一个 DSP 系统可分为最小系统设计和外围接口设计两部分。 DSP 在必要的工作环境下才能正常工作，构建能支持 DSP 正常工作的最小系统，包括复位、时钟、电源及JTGA 仿真口， FLASH 接口设计等。 IIR 数字滤波器的数据存储设计 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的提取数据，实现乘加运算。 图 7 是 IIR 滤波器数据存放和系数表 : 《基于 TMS320VC5402 芯片的 IIR 数字滤波器的设计》 第 1 页 共 19 页 11 图 7 IIR 数字滤波器数据存放和系数表 在程序设计中，首先将数据放入相应的段中， X 数据指针 AR2 指向 X0，同时将 H（ n）的指针 AR1 指向 B0，利用乘加指令完成前向通道的一次运算；接着修改指针，AR2 指针增 1， H（ n）的指针 AR1 减 1，依次完成前向通道的乘加运算；反馈通道应用同样的方法进行乘加。 在程序设计时，可以采用先增益后衰减的方法，亦可采用先衰减后增益的方法。 但是采用先衰减后增益的方式其系统动态 范围和鲁棒性较好，因此在设计中采用了后一种方法。 IIR 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 8所示： 开始 系统初始化 分配数据空间 《基于 T。