基于dsp的信号处理系统在数字滤波算法研究中的应用

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1、基于DSP的信号处理系统在数字滤波算法研究中的应用　　摘要：设计了一个以实时高速信号处理为核心的通用软硬件实践平台，通过对信号处理中心单元DSP的应用软件设置，来改变信号处理系统的处理功能，去完成数字滤波算法的研究，并对研究结果进行分析。　　关键词：DSP；信号处理；数字滤波算法　　引言　　数字滤波（digitalfiltering）是用数字设备，通过一定的算法，对信号进行处理，将某个频段的信号进行滤除，得到新的信号的过程。[2]虽然一些数字信号处理过程借助于计算机进行，但有的研究，例如既涉及到既要对信号进行实时处理，又常常用到卷积、滤波、快速傅氏变换、希尔伯特

2、变换、矩阵求逆等等高速运算的实现，用计算机处理也面临困难，这就迫切要求改进实践环境，适应新的实验需要。[3]　　DSP（DigitalSignalProcessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。集成化的数字信号处理器的出现，为各种数字信号处理算法的实现提供了可能。这一方而极大地促进了数字信号处理技术的进一步发展；另一方面也使数字信号处理的应用领域不断地拓展。[4]　　综上所述，本文采用DSP处理器和PC微机的结合的方法，充分利用计算机强大的操作功能和DSP的高速信号处理能力及可程控特性搭建平台，来对数字滤波算法进行研究。　　1.系统平

3、台的设计　　整个系统结构由DSP处理部分和计算机操作控制部分构成。DSP部分主要包括实时通道，存储器，接口三部分。实时通道由输入通道A/D电路，输出通道D/A电路构成。存储器包括只读存储器和静态存储器。只读存储器作为程序存储器，静态存储器既用作数据存储也作程序存储。DSP接口具有DSP数据传输和控制两方面的功能。计算机部分主要包括ISA接口，实践界面，支持软件，处理中心几部分。[1]ISA接口具有计算机数据传输和控制两方面功能。实践界面为人机操作对话窗口，它既是入口也是终端，支持软件是放在计算机上的DSP应用程序包，决定系统具体要完成的应用功能。计算机处理中心协

4、调处理数据传输、控制、再加工等。　　1.1系统硬件设计　　系统硬件设计中比较重要的是系统方案的制定、芯片选择、各单元时序逻辑及结构整体布局。硬件电路设计使用了Protel99电路设计软件。系统调试过程中，主要难点在于接口的调试。细致把握两部分接口的读写工作时序及控制逻辑是相当重要的。　　系统采用的DSP器件为TI公司专用浮点DSP芯片TMS320C31-40，时钟频率40MHz。　　1.2系统软件设计　　系统软件的开发涉及几大部分。DSP处理部分包括DSP实现各种算法功能的应用软件，DSP处理器与PC机通信的通信接口软件。　　DSP系统板的整个工作过程，适合于D

5、SP上电复位后、手动复位后和软件复位后的处理。与所有处理器工作方式一样，DSP上电复位后要进行对内部寄存器，外围端口等进行初始化。初始化完成后，DSP将加载来自计算机传送的应用程序或者是模拟数据，接着进行相应的处理过程。[6]　　2.数字滤波器　　数字滤波器一般由寄存器、延时器、加法器和乘法器等基本数字电路实现。按照数字滤波器的特性，它可以被分为线性与非线性、因果与非因果、无限脉冲响应（IIR）与有限脉冲响应（FIR）等。相对于IIR滤波器，FIR滤波器有着易于实现和系统绝对稳定的优势，因此得到广泛的应用。　　线性移不变的数字滤波器包括无限长脉冲响应滤波器（II

6、R滤波器）和有限长脉冲响应滤波器（FIR滤波器）两种。这两种滤波器的系统函数可以统一以Z变换表示为：　　当时，M就是IIR滤波器的阶数，表示系统中反馈环的个数。由于反馈的存在，IIR滤波器的脉冲响应为无限长，因此得名。若，则系统的脉冲响应的长度为N+1，故而被称作FIR滤波器。　　3.算法研究中的应用　　DSP芯片有专用的数字信号处理函数可调用，实现FIR滤波器相对简单，并且系统对实时滤波处理达到了理论上的要求。[5]验证了系统工作是稳定可靠的，实验结果是合乎要求的，是准确的。因此，系统平台的性能达到了设计要求。　　4.结论　　（1）系统采用数字信号处理功能强大

7、的专用处理器DSP作核心，结合计算机实现了对数字滤波算法的研究。　　（2）系统的优点就是为各种数字信号处理算法的实现提供了可能。这一方面极大地促进了数字信号处理技术的进一步发展；另一方面也使数字信号处理的应用领域不断地拓展。（作者单位：沈阳师范大学）　　参考文献　　[1]TexasInstruments.TMS320C3xUser’sGuide.OwensvilLe.Missouri：CustomPrintingCompany.1996　　[2]刘令普.数字信号处理[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002　　[3]邓重一.滤波器的过去、现在与未来[J].世

8、界电子元器件.2003，