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基于DSP的FIR滤波器系统的设计

寄存器和处理器模式状态寄存器。不同条件和模式下的状态都包含和,包含存储器设置状态和控制信息。由于这些寄存器是存储器映像,所以可以像对数据存储器操作那样对它们进行读出和写入。在调用子程序或中断服务子程序时,可以将它们保存下来,返回时再恢复。累加器累加器和存储来自或乘法加法单元的输出同时,它们也可以为提供另个输入累加器还可以为乘法器加法器单元提供输入。每个累加器可以分为保护位位位高位字位位和低位字位位。系统提供的指令可以存储保护位高位字和低位字累加器可以向数据存储器读出或写入位字而且任累加器可以作为另个累加器的暂时存储器。定标移位器定标移位器的位的输入来自累加器或数据存储器通过或,其位的输出则通过传至或数据存储器。定标移位器可以对输入的数据进行到位的左移和到位的右移,具体移位数由指令中的移位字段状态寄存器中的移位数字段或暂存寄存器来提供。定标移位器和指数编码器可以在单周期内对累加器中的数进行归化操作。乘法器加法器单元的乘法器加法器单元包含个位的硬件乘法器,个位的加法器,有符号输入无符号输入控制逻辑,小数控制逻辑,个零检测器,个圆整器,溢出饱和逻辑和个位的暂存寄存器。乘法器有两个输入个输入来自暂存寄存器,或个数据存储器操作数,或者是累加器另个输入来自程序存储器,或数据存储器,或累加器,或者是个立即数。这个乘法器可以使得器件进行高效的卷积相关和滤波操作等。比较选择存储单元比较选择和存储单元可以对累加器的高位字和低位字进行比较,使状态寄存器中的测试控制标志位和转换寄存器保持转换记录状态,并将累加器中的最大的数传送至数据存储器。当选择了合适的片内硬件后,还可以加速维特比蝶形运算。内部存储器共有的寻址空间。这些空间被分为个特定的存储段的程序存储空间,的数据存储空间,的空间。在任何个空间内或存储器映像外设既可以驻留在片内,也可以驻留在片外。程序存储空间包含待执行的指令和执行中需要使用的数据表格数据存储空间包含程序指令所用到的数据空间主要用来接外围芯片,这些外围芯片和起完成特定的功能。可以在系统中给这些外围芯片分配不同的地址,可以根据不同的地址来访问这些外设。如果内部存储器不够用时,空间还可以作为的外部数据存储器来用。其片内存储器的种类主要有以下几种双访问,单访问和。包括和般映射在数据空间,但也可以映射在程序空间映射在程序空间,但也可以部分地映射在数据空间。般由若干块构成,由于每块在个机器周期内可以被访问次,中央处理单元和片内外设在个周期内可以同时对其进行次读和次写操作。片内外设的片内外设具有通用引脚和是个输入引脚,可以将外围器件的些引脚接到,可以对它进行实时监视是软件可控制的输出引脚,可以用它作为外围器件的控制信号。硬件定时器硬件定时器是个带位预定标的位定时电路。每过个周期,定时器做减操作。当计数减到时,产生个定时器中断。可以通过设置特定的位对定时器进行停止重启复位和禁止操作。时钟发生器时钟发生器由个内部振荡器和个锁相环电路组成。内部时钟发生器可以通过外接晶振或直接接外部时钟源而工作。锁相环电路通过将外部频率乘以个因子而产生内部工作频率。这可以使得从外部较低的时钟频率而产生较高的内部工作频率。主机接口是个并行接口,它提供和外部主处理器的接口。和主处理器通过的片内存储器交换信息,这块片内存储器既可以被访问,也可以被主处理器访问。具有位增强型的主机接口。软件可编程等待状态发生器当与慢速设备接口时,就可能要用到软件可编程等待状态发生器。它可以将的外部总线周期扩展到个或个,这就使得可以轻松地和各种慢速设备接口。可编程存储体切换逻辑当访问过程跨越程序存储器或数据存储器存储体的边界时,可编程存储器组切换逻辑会自动插入个周期当在存储操作过程中,由程序存储器转向数据存储器时,也会插入个周期。这个额外的周期通过在其他器件开始驱动总线前允许存储器释放总线来避免总线竞争。转换的存储体的大小由存储体转换控制寄存器来确定。系统的设计与开发系统的开发是个复杂的过程,在系统的设计和调试中不但需要数字信号处理方面的理论知识,而且还要熟悉掌握各种芯片外围硬件电路以及开发工具等。系统的特点系统是以数字信号处理为基础的,因此不但具有数字处理的全部优点而且还具有以下特点接口方便应用系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的,这样的系统接口以实现种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易得多。编程方便应用系统中的可编程芯片,能灵活方便地进行修改和升级。稳定性好应用系统以数字处理为基础,受环境温度及噪声的影响较小可靠性高,无器件老化现象。精度高位数字系统可以达到级的精度。可重复性好模拟系统的性能受元器件参数性能变化的影响比较大,而数字系统基本不受影响,因此数字系统便于测试调试和大规模生产。集成方便应用系统中的数字部件有高度的规范性,便于大规模集成。当然,数字信号处理也存在些缺点。例如,对于简单信号处理任务,若采用则使成本增加。系统的设计流程个系统的设计过程大概要有以下几个步骤。根据系统的任务要求,确定系统处理精度要求速度要求实时性要求等性能指标。根据系统的要求进行汇编连接,生成芯片的可执行文件代码。汇编连接的当前工程如图所示。图程序的编译和连接图显示。即程序的编译和连接成功,生成了目标文件和可执行文件。滤波器的实现将编译产生的可执行文件下载到芯片中,经过运行得到如图所示的输出信号频谱图,图为输入信号的频谱图。图包括三个信号频率成分,图的输出信号的频谱图中仅剩余了信号,滤除了高频成分,显现了低通滤波的目的。图图图输入输出信号的频谱图图图图输入输出信号的时域图图为输入信号的时域图,显示了三个不同频率的正弦信号叠加,图为输出信号的时域图,仅剩余了频率为的正弦信号。将图的输入输出信号的频谱图与前面图的滤波器的仿真结果进行比较,可以看到,该实际滤波可以基本达到和算法仿真同样的效果。本章小结本章主要介绍了的基本特征结构及其设计与开发,并进行数字滤波器的实现。结论本课题的主要工作是应用软件设计数字滤波器,并对所设计的滤波器进行仿真应用集成开发环境调试汇编程序,用来实现了数字滤波。通过对本课题的研究,关于数字信号处理方面的理论知识得到了丰富和提高,熟悉了课题研究的整体思路和方法,认识到进行课题研究应具备的素质。第,对个课题的研究必须要阅读大量的文献和书籍来获得定的感性认识,然后才会有定的思路和设计方法。第二,理论基础知识的重要性。论文涉及许多算法,会用到很多理论知识,需要日积月累不断的学习。第三,掌握各种设计软件的必要性。应用功能强大的软件来进行计算设计和仿真,可使研究工作得到事半功倍的效果。例如软件,它是集数值计算符号运算及图形处理等强大功能为体的科学计算语言,己被算法研究人员工程技术人员广泛应用。最后,研究工作要有信心,要虚心,要不畏困难不断进取,这样才可以保证课题研究工作的圆满完成。数字滤波是数字信号处理中应用比较广泛的个领域,有了本课题的研究基础,在以后的工作中,可以设计高通滤波器带通滤波器带阻滤波器和滤波器等。在数字信号处理的实现方法上,除了应用来实现外,可采用等来实现。参考文献陈后金数字信号处理北京高等教育出版社,,周利清,苏菲数字信号处理基础北京邮电大学出版社,程佩清数字信号处理教程第二版清华大学出版社,王世数字信号处理北京理工大学出版社,丁玉美数字信号处理西安电子科技大学出版社,张贤达现代信号处理清华大学出版社,支长义,程志平等原理及开发应用北京航空航天大学出版社,陈亚勇等信号处理详解北京人民邮电出版社,王宏及其在信号处理中的应用清华大学出版社,进行高级语言的算法模拟,比如使用等仿真工具,验证算法的可行性,得出最佳的处理方法。的系统设计,主要分为硬件设计和软件设计。硬件设计是指根据系统要求选择合适的芯片,然后设计相应的外围电路。软件设计主要是指根据系统的要求和选用的芯片编写相应的程序。系统的开发工具,即,是公司在年推出的个开放具有强大集成开发环境。它最初是由公司为的系列开发的。在收购了后,将扩展到了其他系列。现在所有的都可以使用进行开发,但是其中的功能只有和的中才提供。主要特点集成可视化代码编辑界面,可以方便地直接编写汇编文件文件等集成代码生成工具,包括汇编器优化的编译器和连接器等具有完整的基本调试工具,可以载入执行文件,查看寄存器窗口存储器窗口和变量窗口反汇编窗口等,支持在源代码级进行调试支持多片联合调试断点工具,支持硬件断点数据空间读写断点条件断点等探针工具,用于进行算法仿真,数据监视等剖析工具,用于评估代码执行的时间数据图形显示工具,用户可以根据需要编写自己的控制面板菜单,从而方便直观地修改变量,配置参数。和函数以及插件和函数为的主要插件之。可以看作是个准实时操作系统,支持芯片的各种实时操作系统都是以作为底层软件,为嵌入式应用提供基本的运行服务。插件是中另个十分重要的插件。实时数据交换技术为提供了个实时连续的可视环境,开发人员可以看到应用程序工作的真实过程。可以在中使用,也可以脱离使用。滤波器的实现数字滤波器的实现结构在数字滤波器的几种实现结构中,直接型结构简单直观,乘法运算量较少,本文也采用这种实现结构,其结构框图如图所示。图数字滤波器的直接型结构汇编程序及调试编制的低通滤波器的汇编程序文件名如下,程序的编译连接和调试在环境下对所编制的汇编程器在保证幅度特性满足技术要求的同时,很容易做到严格的线性

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