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1、一种长序列小波变换快速算法的 DSP 实现吕新华，何川平，李早华，潘明忠(海军 91669 部队 海南 海口 571100)1 引言由于小波变换具有良好的时频分析特性，已经广泛应用于各种信号分析领域。由于小波变换算法的复杂性，如果 直接计算小波变换，所需内存较大，耗时较长。尽管当今处理器芯片运算速度得到了大幅度的提高，但仍然在实 时性上不能满足要求。为了简化计算过程，人们相继设计了一系列的快速算法来计算小波变换，以降低其运算次 数。小波变换在大多数具体应用中主要是在线信号的实时分析处理，微机和通用的微处理器在运算速度上难以适应信 号实时、高精度处理的要求。数字信号处理器 (DSP) 就是为了适
2、应这种需求而开发的。美国 TI 公司是全球最大的 DSP 供应商，其生产的 TMS320C55x 系列 16 位定点 DSP 芯片具有低功耗、高性能等特点，具有广泛的应用领 域，本文应用该系列 DSP 芯片，将文献 2提出的小波变换快速算法用 C 语言开发加以实现，解决了小波变换实 时、高精度处理的要求。2 小波分解过程的 DSP 实现小波分解过程中算法实现的数据结构存储和寻址方式如图1 所示。小波分解过程中 C 语言算法实现的伪代码如下：下面分别对伪代码中各个子程序模块的具体实现进行分析。2.1 边界延拓模块数据边界延拓程序模块的实现：定义一个数据地址指针 pSrc 始终指向载人的源数据头地
3、址，即 pSrc=Layer1Data+M-1 ，在源数据的首尾各对称 延拓 M-1 个点。该模块的 C 语言实现代码如下：2.2 数据搬移模块pTemp1 指向扩展后的数据首地址，即：从源数据区搬送数据到计算区的程序模块实现：定义一个临时地址指针pTemp1=pSrc-M+1 ，SegNum 为长序列分段数， 将数据从数据源区分段搬送到计算区， 并将 16 b 数据扩展为 3 b，通过对虚部填零，组成复数输入数据数组 signal ，该模块 C 语言实现代码如下 （i 为分段标记， N 为分段圆周卷 积长度）：2.3 基于圆周卷积的线性卷积模块用圆周卷积计算 signal 和分解滤波器组 d
4、ec_filter 的线性卷积 out_buffer ，该模块的 C 语言实现代码如下：2.4 结果保存模块将计算区的结果保存到目标区的程序模块实现：将 out_buffer 去掉前面 M-1 个复数，后面 N-M+1 个复数只取实16 b ，将结果存到数据部，即只取低频分量，对取出的实部乘以比例系数，这里采用的是小数乘法，然后再取前存储目标区 Layer2Data2 ，定义目标区存储的首地址指针为 pDest=Layer2Data+M-1 ，然后定义临时数据指针pTemp2=pDest ，该模块 C 语言实现代码如下：将保存在目标区内的数据减采样一半，仍旧保存在目标区内，该模块的 C 语言代
5、码如下：3 小波重构过程的 DSP 实现首先对数据源区要重构的低频、高频数据分量进行上采样，将上采样后的数据存到另外一个目标数据缓冲区，该模块的 C 语言程序代码如下：交换数据指针，将计算结果存到另一区，对上采样后的数据进行边界延拓，然后应用重叠保留法计算扩展后的数据和重构滤波器组的线性卷积，这两个模块的实现同分解过程。惟一有所区别的是，在保存数据时，每一层重构时的第一个分段前面要去掉的个数要多一点，模块的C 语言代码如下：4 结语定点 DSP 具解决了小波由于小波变换算法的复杂性， 微机和通用的微处理器在运算速度上难以实现小波变换的实时性要求。 有低功耗、 高性能的特点， 本文结合 TI 公司的 16 位定点 DSP 说明了小波变换快速算法的具体实现， 变换实时、高精度处理的要求。
