利用dsp实现iir滤波器的精度扩展

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1、利用DSP实现IIR滤波器的精度扩展

2、第1内容加载中...关键词：TMS320C54X扩展精度IIR滤波器TMS320C54X（以下简称'C54X）是TI公司于1996年推出的新一代高性能定点DSP。该系列芯片具有很高的性能价格比、体积小、功耗低、功能强，已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的重要器件。数字滤器的设计是数字信号处理领域的一个重要部分。在用定点DSP器件设计数字滤波器时，一个重要的问题就是由于硬件字长精度有限，运算会出现溢出。IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，所用的存储单元少、运算次数少，具经济、高效

3、的特点。在相位要求不敏感的场合，如语音通信等，很适合用IIR滤波器；但是在有限精度的运算中，可能出现不稳定现象。因此，有必要讨论一下如何在定点的DSP芯片'C54X上实现扩展精度的IIR滤波器。1'C54XDSP上扩展精度乘法的实现'C54X芯片的CP内含有2个40bit的累加器（ACCA和ACCB）、1个17×17bit乘法器以及1个40bit加法器。这就使得该乘法器可以实现2个无符号数、2个有符号数或无符号数和有符号数的乘法。累加器ACCA和ACCB存放从ALU或乘法器/加法器单元输出的数据，也能输出到ALU或乘法器/加法器中。

4、累加器包括3部分（见图1）：①保护位（bits39～32），用来作为计算的前部留空（headmargin），防止在迭代运算（如自相关）中产生溢出；②高位字（bits31～16）;③低位字（bits15～0）。'C54X芯片内部的特点，使得扩展精度计算行之有效。其中一个就是进位的处理。算术逻辑单元ALU执行大多数指令操作，如循环与移位操作都会影响进位。进位操作通过调用ST0，设置或重设状态寄存器来修改。正常操作中，为了使累加器不至于装入饱和值，溢出模式应该设置为OVM=0。'C54x内部的2条数据总线（CB和DB）允许一些指令在其周期

5、内操作32bit操作码。长字节操作指令和双精度加减指令使用了32bit操作数，能够高效地实现多精度算术操作。硬件乘法器能够对有符号和无符号数进行操作，可以乘2个有符号数和2个无符号数。这样，32bit的乘法就能有地进行。2个32bit整数的乘法，需要有1次乘法、3次乘法/累加和2次移位运算。其结果是1个64bit的整数，实现程序如下（假设事先已设好SXM=1，OVM=0）。数据存储如下：H1，L1存32bit操作数；H2，L2存32bit操作数；R3，R2，R1，R0存64bit乘积STM#L1，AR1；AR2→L1STM#L2，A

6、R3；AR3→L2LD*AR2，T；T=L1MPYU*AR3+，A；A=L1*L2STLA，R0；保存R0LDA，-16，A；A=A>>16MACSU*AR2+，*AR3-，A；A=L1*L2>>16+L1*H2+H1*L2MACSU*AR3+，*AR2，A；A=L1*L2>>；16+L1*H2+H1*L2+H1*L2STLA，R1；保存R1LDA，-16，A；A=A>>16MAC*AR2，*AR3,A;A=（L1*L2+H1*H2）>>16+H1*H2STLA，R2；保存

7、R2STHA，R3；保存R32IIR滤波器的基本原理及编程实现N级IIR滤波器的脉冲传递数表达式为它的差分方程表达式为由上式可见，y(n)由2部分构成；第1部分是一个对x(n)的M节延时结构。每节延时后加权相加，也就是一个横向结构网络。第2部分也是一个N节延时的横向网络结构，不过它是对y(n)延时，因此也是个反馈网络。数字滤波器运算结构的不同，将会影响系统运算的精度、误差、速度和经济性等性能指标。在一般情况下，都要求使用尽可能少的常数乘法器和延迟器来实现系统，并要求运算误差尽可能小。然而，这些要求有时是互相矛盾的，例如，为了获得个有

8、较小运算误差的结构，使用的乘法器和延迟器的数目往往并不是最少的。IIR滤波器有以下几种基本网络结构：直接I型、直接II型、级联型和并联型。各种结构都有其优缺点。鉴于级联型常用于均衡器中，而且优点比较突出，所以，以级联型为便详细介绍其算法实现。IIR滤波器在采用级联实现的，将传递函数分解为二阶传递函数的乘积，即H(z)=H1(Z)H2(Z)…HM(Z)每一级的子滤波器Hk(z)常取以下的形式：一般级联实现都采用直接II型结构作为子滤波器的网络结构。使用直接II型的子滤波器的网络结构如图2所示。二级级联IIR滤波器的主要实现程序如下：；

9、***已初始化了PMST=FFA0H,ST1=2300H,;S=1，FRCT=1，SXM=1STM#X，AR1STM#Y，AR2STM#d,AR3;AR3:d(n),d(n-1),d(n-2)RPTA,#5;初始化d(n),d(n-1