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1、DSP课程设计论文DSP课程设计说明书摘 要本论文首先介绍了滤波器的滤波原理以及数字滤波器的设计方法及过程。重点介绍了FIR数字滤波器的设计方法。即各种窗函数法和等效最佳一致逼近法。在此基础上，用DSP虚拟实现任意阶FIR数字滤波器。此设计扩展性好，便于调节滤波器的性能，可以根据不同的要求在DSP上加以实现。滤波是信号处理中最基本又极为重要的技术，利用滤波器技术可以从复杂的信号中提取出所需要的信号，抑制不需要的信号。绝大多数传感器输出的信号，在使用过程中，都必须进行滤波。所以滤波器是具有一定传输选择特性的、对信号进行加工处理的装置、它允许输入信号中的一些成分通过，抑制或衰减另一些成分。其功能是
2、将输入信号变换为人们所需要的输入信号。本论文主要给出了FIR数字滤波器的设计方法和原理。关键字：DSP；滤波；FIR数字滤波器；AbstractThis thesis introduced the design method and process of filtering of filter a principle and number filter first. Particularly introduced the design method of FIR number filter. Then the various window function method and etc. ef
3、fect is the best to unanimously approach a method. On this foundation, carry out the rank FIR number with the DSP conjecture the filter is arbitrarily.This design expands sex well, easy to regulate the function of filter, can take into to carry out on DSP according to the different request. Filterin
4、g the wave is the most basic and extremely and important technique in the signal processing, making use of the filter technique can withdraw the signal that needs from the complicated signal and repress dont need of signal.The great majority spreads the feeling machine outputs signal, in the process
5、 of using in, have to carry on filtering wave.So filter is have to definitely deliver choice characteristic, carry on to the signal process processed device, it to allow importation signal in of some compositions pass and repress or the Shuai reduce a little bit another compositions.Its function is
6、importation signal the transfor- mation is the importation signal that people need.This thesis mainly gave the design method and principle of FIR number filter. Keywords: DSP；Filter wave；FIR number filter；目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 DSP展发史11.2 DSP的基本特征11.3 TMS320C54xx的硬件结构21.3.1 C54X的CPU体系结构21
7、.3.2 指令缓冲单元（I）31.3.3 程序流程单元（P）31.3.4 地址程序单元（A）31.3.5 数据计算单元（D）41.4 DSP的设计41.4.1 DSP的设计特点41.4.2 DSP系统的设计流程5第二章 FIR数字滤波器的简介及基本原理62.1 数字滤波器的简介62.2 FIR数字滤波器的结构72.3 FIR数字滤波器的特性92.3.1 FIR数字滤波器的相位特性92.3.2 线性相位FIR数字滤波器的幅度特性10第三章 基于MATLAB的FIR数字滤波器设计143.1 数字滤波器的设计方法描述143.2 常用窗函数及设计方法143.3 基于切比雪夫等效一致逼近法193.4 F
8、IR数字滤波器的MATLAB设计203.4.1 用各种窗函数设计FIR数字滤波器203.4.2 用remez函数设计FIR数字低通滤波器223.4.3 应用FDATOOl设计FIR滤波器26第四章 FIR数字滤波器的DSP实现（CCS仿真）304.1 CSS的特点304.2 CCS代码生成工具及程序流程图304.3 CCS集成开发环境的配置324.4 CCS 集成开发环境应用（与MATLAB联合仿真）33第五章 参 考 文 献42I第一章 绪论1.1 DSP发展史自20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生以来DSP芯片得到了飞速的发展。DSP产品的应用己扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面
9、，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。DSP发展历程大致分为三个阶段:20世纪70年代理论先行，80年代产品普及和90年代的突飞猛进。在DSP出现之前数字信号处理只能依靠微处理器(MPU)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到20世纪70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。随着大规模集成电路技术的发展，1978年AMI公司生产出世界上第一片DSP芯片52811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器2920是DSP芯片的一个重要里程碑。1980年日本NEC公司推出的月PD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。几年后，第二代基于CMOS工艺的DSP
10、芯片应运而生。80年代后期，第三代DSP芯片问世。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。在这之后，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司 (Texas Instruments，简称TI)的一系列产品，其DSP市场份额占全世界份额近的50%。目前DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。经过20年的发展，DSP器件在高速度，可编程，小型化，低功耗等方面都有了长足的发展，单片DSP芯片最快每秒可完成16亿次(160OMIPS)的运算，生产DSP器件的公司也不断壮大。在当今的数字化时代，DSP己成为通信设备、计算机和其它电子产品的基础器件。数字信号处理器
11、与数字信号处理有着密不可分的关系，我们通常说的“DSP”可以指数字信号处理 (Digital Signal Processing)，也可以代表数字信号处理器(Digital signal Processor)在本文里均指数字信号处理器。数字信号处理是一门包括了许多学科并应用于很多领域的学科，是指利用计算机或是专用处理设备，以数字形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估值、压缩、识别等处理，得到符合要求的信号形式。数字信号处理器是用于处理数字信号的器件，因此它是伴随着数字信号处理才产生的。1.2 DSP的基本特征本设计采用的是TMS320C54x系列DSP，具有改进的哈佛结构、硬件乘法器、
12、流水线结构、高效特殊才旨令集等优点，使它的处理速度和容量大大提高，为数字滤波中的复杂算法的实现提供了硬件的保证。1、哈佛总线结构计算机的总线结构可分为两种。一种是冯诺依曼结构，其特点是程序和数据共用一个存储空间。统一编址依靠指令计数器提供的地址来区分是指令数据还是地址。由于对数据和程序进行分时读写，执行速度漫。但是半导体工艺的飞速发展克服了这一缺陷，同时这一结构使计算机结构得到简化，并成为计算机发展的一个标准。但由于原理上的特点，这一结构并不适合进行具有高度实时要求的数字信号处理。哈佛结构与冯诺依曼结构相比，其主要特点是程序和数据具有独立的存储空间，有着各自独立的程序总线和数据总线，大大地提高
13、了数据处理能力，非常适合于实时数字信号处理。TI公司的DSP芯片的结构是改进的哈佛结构，内部采用三个并行的总线，程序读写总线、PAB)、读数据总线 (DABI)、写数据总线(DABZ)，每组总线连接不同的存储器空间，使程序存储器与数据存储器成为独立的两个存储空间，并且允许数据在程序存储器和数据存储器之间进行传递，这种结构允许取指令和取操作数并行进行，增加了器件的运算速度。2、硬件乘法器在通用的计算机上，算术逻辑单元(ALU)只能完成两个操作数的加、减及逻辑运算，而乘法(或除法)则是由加法和移位来实现。因此它们实现乘加运算就比较慢，而在数字滤波算法中需要大量的乘加运算，在TMs320c55xDS
14、P中有一个硬件乘法器，可以在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法运算，可以大大提高数字滤波系统的运算速度。3、流水线结构TMS320C54xDSP采用四级流水线指令操作方式，减少了指令的执行时间，提高了处理器的吞吐量。任何处理器执行一条指令，总是要经过取指令、译码、读操作数和执行指令四个阶段，需要若干个机器周期才能完成。TMS320C54xDSP系列由于指令和操作数来自不同的空间，同一时刻，可以有四条指令的不同阶段在并行处理，尽管每条指令执行的时间仍然是几个机器周期，但由于指令的流水作业，实现了多条指令的并行执行。4、高效指令集数字信号处理运算的特点之一就是单一运算的重复执行，在通用的处理器中
15、，一般采用软件的方法来解决，基本方法是采用循环控制或指令重复，循环控制除了在判断行环次数及操作转向上需要指令开销外，还会因DSP流水线的频繁中断而造成相当大的开销:指令重复的代价是增加了程序代码长度，占用更多的存储空间。而在TM5320C54x DSP中设置了硬件循环控制电路，提供了重复指令，实现零开销的循环控制。所有这些优点使得DSP非常适合来做数字滤波器的硬件电路。1.3 TMS320C54xx的硬件结构 1.3.1 C54X的CPU体系结构 C54X有1条32位的程序数据总线（PB），5条16位数据总线（BB、CB、DB、EB、FB）和1条24位的程序地址总线及5条23位地址总线，这些总线分别与CPU相连。总线通过存储单元接口（M）与外部程序总线和数据总线相连，实现CPU对外部存储器的访问。这种并行的多总线结构，使CPU能在一个CPU周期内完成1次32位程序代码读、3次16位数据读和两次16位数据写。C55X根据功能的不同将CPU分为4个单元，指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）、和数据计算单元（D）。 读程序地址总线（PDA）上传送24位的程序代码地址，由读程序总线
