数字信号处理课程设计--基于dsp的fir数字滤波器的设计

数字信号处理课程设计--基于dsp的fir数字滤波器的设计内容摘要：

在 3V 电压下的采样频率为 625KSPS，输入信号最高频率不能超过 300K。 从功能时序图可以看出该器件包含 8 通道输入多路复用器、高速的 10 位 ADC、内部的电压参考源和高速的串行接口。 其高速串行接口包含五根信号线 :SCLK 串行时钟输入、SDIN 串行数据输入、 SDOUT 串行数据输出、 FS 帧同步信号、 CS 片选信号。 其中每个取样和转换过程需要 16 个系统工作时钟。 (3)电源电源： TPS73HD318 为双路输出低压降 LDO 稳压器，线性稳压器使用在其线性区域内运行的 晶体管或 FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。 所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。 本次设计中，用于提供稳定的 DSP 的电源。 （ 4） JTAG 接口设计 Joint Test Action Group；联合测试行动小组主要用于芯片内部 8 测试。 标准的 JTAG 接口是 4线： TMS、 TCK、 TDI、 TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 JTAG 测试允许多个器件通过 JTAG 接口串联在一起，形成一个 JTAG 链，能实现对各个器件分别测试。 JTAG 编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程然后再装到板上，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用 JTAG 编程，从而大大加快工程进度。 JTAG接口可对 DSP 芯片内部的所有部件进行编程。 如图。 图 管脚图 （ 6） 复位电路 MAX706S：对于实际的 DSP 应用系统特别是产品化的 DSP 系统而言，可靠性是一个不容忽视的问题。 由于 DSP 系统的时钟频率比较高，因此在运行时极有可能发生干扰 和被干扰的现象。 MAX706 系列监控器性能价格比极高。 除了看门狗功能外，另外还具有上电自动复位、人工复位以及低电压报警等功能，使用起来非常方便可靠。 MAX706是多功能微处理器监控电路，其中包括 MAX70 MAX706p、 MAX706R、 MAX706S 和 MAX706T 等 5个型号，具有上电自动复位、手动复位、看门狗以及电压检测功能。 可以满足3 V 电源系统和 5 V 电源系统的需要。 MAX706具有 8 引脚 DIP、 SO 和 MAX 三种封装形式可供选用。 具体连接方式如图。 图 设计 （ 7） 时钟电路设计：利用 DSP 芯片内部的振荡器构成时钟电路，连接方式如图 所示。 在芯片的 X1X2/CLK 引脚之间接入一个晶体， CLKMD 引脚必须设置以启动内部振荡器。 C54X 的时钟产生包括一个内部的振荡器和一个锁相环（ PLL）电路。 9 图 （ 8） 存储器设计：程序存储器选用 AT29LV1024，它是一种 3V 系统供电的闪速可编程可电擦除的 16 位存储器（ PEROM），具有 1M 位的存储空间， 1M 位的存储空间分成 512 个区，每个区有 128 个字节。 数据存储器选用 KSI64LV64。 10 五、软件设计 数字滤波器的基本网络结构 设单位脉冲响应 h（ n）长度为 N，输入信号为 x（ n）则 FIR 数字滤波器就是要实现下列差分方程： 10(n ) (m ) x (n m )Nmyh 式（ 1）就是 FIR 数字滤波器的差分方程， FIR 网络结构特点就是没有反馈支路，即没有环路，因此它是无条件的稳定系统，其单位脉冲响应 h（ n）是一个有限长序列。 由上面的方程可知， FIR 滤波器实际上是 一种乘法累加运算，不断地输入样本 x（ n）经延时 1z ，做乘法累加，再输出滤波结果 y（ n）。 对式（ 1）进行 Z 变换，经整理后可得 FIR 滤波器的传递函数 H（ z）为： 10(z) (n)N nnHhz （ 2） 由式（ 2）可以看出， FIR 数字滤波器一般网络结构，如下图 4。 1 所示。 图 FIR 数字滤波器一般网络结构 数字滤波器的设计 滤波器的主要特点 1） 单位冲击响应只有有限项； 2） FIR 滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统； 3） FIR 滤波器可以设计成具有线性相位特性。 滤波器设计方法 FIR滤波器的设计任务就是给定要求的频率特性，按一定的最佳逼近准则，选取滤波器转移函数 H（ z）中的各个参数 h（ n），即滤波器的单位抽样响应及阶数 N，使得频率特性满足设计要求。 通常 FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率抽样法和切比雪夫等波纹逼近法。 其中窗函数法可以应用比较现成的窗函数，因而设计 简单，在指标要求不高的场合使用方便灵活。 下面我们来简单介绍一下这三种设计方法。 11 (1)窗函数法 窗函数设计方法的基本步骤是： 1） 把 ()jwHe 展成 FS，得 (n)dh ； 2） 对 (n)dh自然截短到所需的长度，如 2M+1； 3）将截短后的 (n)dh 右移 M 个采样间隔，得 (n)h ； 4)将 (n)h 乘以合适的窗口，即得所要滤波器的冲击响应，窗函数以 n=M 对称。 利用所求得的单位抽样响应，即可用硬件构成滤波器的转移函数 H(z)，也可利用 (n)h 在计算机上用软件来实现滤波。 （ 2） 频 率抽样法 窗函数法是从时域出发，用窗函数截取理想的 (n)dh 得到 (n)h ，以此有限长的 (n)h 近似 (n)dh ，这样得到的频率响应 ()jwHe 逼近于理想的频响 ()jwdhe。 频率抽样法是从频率出发， 将给定的理想频响 ()jwdhe 加以等间隔抽样。 （ 3） Chebyshev 逼近法 窗函数法和频率采样法设计出的滤波器的频率特性都是在不同意义上对所给理想频率特性 ()jwdhe 的逼近。 由数值逼近理论可知，对某个函数 f(x)的逼近一般有以下三种 方法：插值法 (Interpolating Way)、最小平方逼近法 (Least Square Approaching Way)、一致逼近法 Consistent Approaching Way。 窗函数法设计的基本思想 窗函数的设计思想是选择一种合适的理想频率特性的滤波器，然后。