dsp原理与开发第4讲

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1、DSP的知识平台DSP技术计算机电子计算机硬件计算机软件电子线路数字信号处理第一题请用方框图描述一个你熟悉的实用数字信号处理系统，并做简要的分析；如果没有，也可以自己设计一个简单的数字信号处理系统，并描述其功能及用途第二题数字滤波器的分类和结构特点一、什么是数字滤波器顾名思义：其作用是对输入信号起到滤波的作用；即DF是由差分方程描述的一类特殊的离散时间系统。功能：把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。不同的运算处理方法决定了滤波器的实现结构的不同。从实现方法上分：FIR、IIRIIR数字滤波器的结构特点：存在反馈环路

2、，递归型结构IIR有几种实现结构实现形式：直接型（直接Ⅰ型、直接Ⅱ型）；级联型（串联）、并联型、转置型FIR数字滤波器的结构特点：不存在反馈环路，非递归型结构IIR有几种实现结构实现形式：直接型；级联型；多相实现；线性相位第二题：维基百科给出的解释线性移不变的数字滤波器包括无限长脉冲响应滤波器（IIR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A(z)

3、=1，则系统的脉冲响应的长度为N+1，故而被称作FIR滤波器。IIR滤波器的优点在于，其设计可以直接利用模拟滤波器设计的成果，因为模拟滤波器本身就是无限长冲激响应的。通常IIR滤波器设计的过程如下：首先根据滤波器参数要求设计对应的模拟滤波器（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等等），然后通过映射（如脉冲响应不变法、双线性映射等等）将模拟滤波器变换为数字滤波器，从而决定IIR滤波器的参数。IIR滤波器的重大缺点在于，由于存在反馈其稳定性不能得到保证。另外，反馈还使IIR滤波器的数字运算可能溢出。FIR滤波器最重要的优点就是

4、由于不存在系统极点，FIR滤波器是绝对稳定的系统。FIR滤波器还确保了线性相位，这在信号处理中也非常重要。此外，由于不需要反馈，FIR滤波器的实现也比IIR滤波器简单。FIR滤波器的缺点在于它的性能不如同样阶数的IIR滤波器，不过由于数字计算硬件的飞速发展，这一点已经不成为问题。再加上引入计算机辅助设计，FIR滤波器的设计也得到极大的简化。基于上述原因，FIR滤波器比IIR滤波器的应用更广。第二题：研究数字滤波器结构意义滤波器的基本特性（如有限长脉冲响应FIR与无限长脉冲响应IIR）决定了结构上有不同的特点。不同结构所

5、需的存储单元及乘法次数不同，前者影响复杂性，后者影响运算速度。有限精度（有限字长）实现情况下，不同运算结构的误差及稳定性不同。好的滤波器结构应该易于控制滤波器性能，适合于模块化实现，便于时分复用。第三题IIR，FIR滤波器的异同不同点：由于IIR存在反馈，而FIR不存在，因此IIR单位脉冲响应为无限长，FIR单位脉冲响应为有限长FIR不存在系统极点，是绝对稳定的系统，而IIR存在极点，实现起来有可能不稳定IIR幅频特性精度很高，不是线性相位的，可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上；FIR幅频特性精度较之于IIR低，但

6、是线性相位，就是不同频率分量的信号经过FIR滤波器后他们的时间差不变FIR有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要相同点：都是滤波器第四题（1）DSP和通用处理器在结构上有什么不同，请你画出你熟悉的DSP结构图根据微处理器的应用领域，微处理器大致可以分为三类：通用高性能微处理器（也称通用CPU）、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器（后两种也有统称嵌入式CPU）。一般而言，通用处理器追求高性能，它们用于运行通用软件，配备完备、复杂的操作系统；嵌入式微处理器强调处

7、理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电；微控制器价位相对较低，在微处理器市场上需求量最大，主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。DSP和通用处理器在结构上的不同：存储器结构：改进的哈佛结构；冯·诺依曼结构总线结构：多套总线；一套总线第四题（2）熟悉的DSP结构图第五题说说定点DSP和浮点DSP的定义按数据格式分可分为定点芯片和浮点芯片两种。定点DSP芯片按照定点的数据格式进行工作，其数据长度通常为16位、24位、32位。定点DSP

8、的特点：体积小、成本低、功耗小、对存储器的要求不高；但数值表示范围较窄，必须使用定点定标的方法，并要防止结果的溢出。浮点DSP芯片按照浮点的数据格式进行工作，其数据长度通常为32位、40位。由于浮点数的数据表示动态范围宽，运算中不必顾及小数点的位置，因此开发较容易。但它的硬件结构相对复杂、功耗较大，且比定点DSP芯片的价格高。通常