以DSP为基础之数位滤波器之设计.doc

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1、以DSP為基礎之數位濾波器之設計TheDSP-baseddigitalfiltersdesign喬念平楊連富計劃摘要:(中英文部份)關鍵詞:低通濾波器、高通濾波器、無限脈衝響應、有限脈衝響應濾波器廣泛使用於各種無線電發射機與接收機，幾乎所有的通訊設備的內部電路均有它的存在。若無濾波器則所有通訊設備將無法達成其作用，由此即可知濾波器在通訊上的重要性。傳統類比濾波器一般均由電容、電阻、電感組成，但電子元件會因零件之誤差、溫度之變化、變質，使濾波效果不良。而數位濾波器不需搭配任何元件所以具備有無壓降、無溫度飄移、無雜訊干擾、高準確度、高可靠度，不受零件特性衰減

2、影響及不需要更換任何零件，即可改變濾波器工作型態等優點。例如一個數位濾波器可以在被程式為低通濾波器或高通濾波器而無須改變其硬體結構。數位濾波器這種可程式化(programmable)以及可再程式(reprogrammable)的特性使得數位濾波器非常適用於影像處理、通訊系統或是頻譜分析等應用上。本計劃即是利用數位訊號處理(DSP)來設計無限脈衝響應(IIR)及有限脈衝響應(FIR)濾波器。Keyword:LowPassFilters,HighPassFilters,InfiniteImpulseResponsefilters,FiniteImpulseR

3、esponsefiltersFilteriswidelyusedinradiotransmittersandreceivers.Almostallthecircuitofcommunicationequipmenthasitsexistence.Withoutfiltersallcommunicationproductsshalllosetheirfunction.Hence,Filtersplayanimportantroleincommunicationfield.Traditionalanalogfilterisconsistedofresisto

4、randcapacitor.However,owingtothevaluedeviation,agingandtemperaturedriftofelectronicdevice.Analogfilterssometimesdonotoperatewell.Fordigitalfilters,Ithastheadvantageornovoltagedrop,temperaturedrift,noiseinterference,andnoinfluencebydevicescharacter.OtherwiseIthashighaccuracyandrel

5、iability.WecanchangereprogrammedasaLowPassfilterorhighpassfilterwithoutchanginganyhardwarestructure.Thepropertyofbeingprogrammableandreprogrammableofdigitalfiltermadeitadaptableinimageprocess,telecommunicationprocess,andspectrumanalysis.ThisprojectistouseDSPtodesignIIRfiltersandF

6、IRfilters.緣由與目的目前學校學生在做濾波器的實驗時，大都用被動元件電阻、電容、電感等，將之串並聯組成不同用途之濾波器。當濾波器之階數增加時，由於零件誤差，焊接點與零件接腳等效電容與電感之效應等因素，使得實驗結果與理論之間有很大的差距。為了迎接數位時代的到來，改進學生實驗的方法，捨棄傳統類比式繁瑣複雜的電路，本人希望能藉由組合語言或C語言來教導學生完成各種濾波器的的數學演算法的設計，並利用數位訊號處理系統(DSP)來進行濾波器之實驗，以增加實驗的精確度、穩定度與可靠度。本計劃便是使用數位訊號處理系統(STC32DSP)，將類比信號輸入系統中轉換為

7、數位信號，進而透過內部程式的運算來達成濾波作用。濾波後的結果可由示波器或CodeComposer發展工具軟體中觀察紀錄得知，此項技術可應用於頻譜分析、影像處理與通信系統中。STC32的基本架構本研究所使用的CPU是德州儀器的TMS3203X系列中的C32DSPCP4，其工作時脈為50MHZ，是一顆具有32位元浮點的數位訊號處理器，在其周邊搭配了2通道的ADC(AnalogtoDigitalConverter)2個通道DAC(DigitaltoAnalogConverter)24位元I/O及RS-232C等電路而組成STC32的基本架構如圖一所示。圖一本研

8、究所使用的STC32內嵌式DSP控制應用卡，在發展環境上是使用C3XCodeCo