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第8章 TMS320C54x应用系统设计举例 DSP应用中几个典型的案例： 正弦信号发生器 FIR数字滤波器的设计和实现方法 快速傅里叶变换 一个DSP应用系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。 硬件设计又称为目标板设计，考虑算法需求分析和成本、体积、功耗核算等。  软件设计是指设计包括信号处理算法的程序，用DSP汇编语言或通用的高级语言(C/C++)编写出来并进行调试。这些程序要放在DSP片内或片外存储器中运行，在程序执行时，DSP会执行与DSP外围设备传递数据或互相控制的指令。 DSP的软件与硬件设计调试是密不可分的。 8.3 FIR数字滤波器 8.3.1 FIR滤波器的基本原理和结构 差分方程： 结构图： FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断地从输入端读入样本值x[n]，经延时( )后做乘法累加，输出滤波结果y[n]。 FIR滤波器的设计方法 FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法 。 DSP设计者可以利用功能强大的MATLAB工具很方便的设计出逼近理想特性的FIR滤波器。 然后将FIR系数放入DSP程序中，编程实现信号的实时滤波。 8.3.2 FIR滤波器的DSP实现 FIR滤波器的输出表达式为 不断地对输入样本进行n－1延时后，再进行乘法累加。 C54x通过两种方法实现FIR滤波器的延迟线: 线性缓冲区法 循环缓冲区法 1. 线性缓冲区法(又称延迟线法) 实现N阶FIR滤波器，需要在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区(滑窗)，用来存放必威体育精装版的N个输入样本。 DSP每计算一个输出值，都需要读取N个样本并进行N次乘法和累加; 每当读取一个样本后，将此样本向后移动，读完最后一个样本后，最老的样本被推出缓冲区，输入必威体育精装版样本存入缓冲区的顶部。 线性缓冲区法具有存储器中新老数据位置直观明了的优点。 线性缓冲区要求定位在DARAM 2.循环缓冲区法 实现N阶FIR滤波器时，需要在数据存储器中开辟一个称为滑窗为N个单元的缓冲区，用来存放必威体育精装版的N个输入样本。 每当输入新的样本时，以新样本改写滑窗中最老的数据，而滑窗的其他数据不需要移动。 优点：不用移动数据，不需要在一个机器周期中要求进行一次读和一次写的数据存储器，因此，可将循环缓冲区定位在数据存储器的任何位置，而不像线性缓冲区要求定位在DARAM中那样。 缺点：在循环缓冲区新老数据不很直接明了。 0 0 0 0 0 0 0 0 x0 0 0 0 0 0 0 0 x0 0 0 0 0 0 0 x0 0 0 0 0 0 0 x1 FIR滤波过程 x0 读入数据 x1 实现循环缓冲区间接寻址的关键：循环寻址方式 注意两点： 第一，必须采用BK(循环缓冲区长度)寄存器按模间接寻址来实现。 在实现N阶FIR时，设定BK的值为FIR的阶数，就能保证循环缓冲区的指针ARx始终指向循环缓冲区，实现循环缓冲区顶部和底部的相邻。 第二，所开辟的循环缓冲区的长度必须是2k＞N，其中k是整数，N是FIR滤波器的级数，而且循环缓冲区的基地址的k个最低有效位必须为0。 8.3.3 FIR滤波器应用举例 设计指标：设计一个FIR低通滤波器 通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB， 阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB， 采样频率为8000Hz。 设计步骤(4步)： (1)设计FIR滤波器 利用MATLAB工具箱Signal中的fir1函数，选择Hamming窗。 b=fir1(16,1500/8000*2); FIR数字滤波器系数为b0 ～b16,系数对称。 将上述系数存盘，建立一个数据文件(如fir01.txt)。 8.1 DSP应用系统设计基本步骤 典型的DSP目标板结构框图 8.2 正弦信号发生器 用DSP实现正弦信号发生器的基本方法有三种： (1) 查表法。即将某个频率的正弦/余弦值计算出来后制成一个表，DSP工作时仅作查表运算即可。适用于信号精度要求不是很高的场合。 (2) 泰勒级数展开法。与查表法相比，需要的存储单元少，但是泰勒级数展开一般只能取有限次项，精度无法得到保证。 (3) 迭代法。利用数字振荡器通过迭代方法产生正弦信号。 8.2.1 数字振荡器原理 正弦序列 当|z|1时，级数收敛 其中 设单位冲击序列经过一系统后，其输出为正弦序列 即 其中 则系统的传递函数为 幅值为1的极点对应一个数字振荡器，其振荡频率由系数A、B和C来决定。因此，设计振荡器主要就在于确定这些系数。 由传递函数可