基于TMS320C5402的IIR数字滤波器的设计.doc

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1、基于TMS320C5402的IIR数字滤波器的设计作者：班级：学号：指导教师：目录1引言12数字滤波器的概述32.1滤波器的工作原理32.1.1模拟滤波器的工作原理32.1.2数字滤波器的工作原理42.2滤波器的基本特性52.2.1模拟滤波器和数字滤波器的基本特征52.2.2无限冲击响应IIR滤波器和有限冲击响应FIR滤波器62.3滤波器的主要技术指标72.4模拟滤波器的简介72.4.1模拟滤波器的基本设计方法82.4.2巴特沃斯滤波器及最小阶数的选择92.4.3低通滤波器的系统函数142.4.4椭圆滤波器及最小阶数的选择152.4.5贝塞

2、尔滤波器163IIR数字滤波器的设计183.1IIR数字滤波器的设计方法183.2IIR滤波器的经典设计183.3IIR数字滤波器的直接设计254IIR数字滤波器的MATLAB仿真264.1.模拟低通滤波器及其数字滤波器的仿真264.1.1模拟低通滤波器的仿真264.1.2数字低通滤波器的仿真274.2模拟带通滤波器和数字带通滤波器的设计294.2.1模拟带通滤波器的设计294.2.2数字带通滤波器的设计314.3模拟带阻滤波器和数字带阻滤波器的设计324.3.1模拟带阻滤波器的设计324.3.2数字带阻滤波器的设计334.4复杂数字滤波器

3、的设计354.4.1通过模拟低通原型设计数字带通滤波器354.4.2数字带通滤波器的设计374.4.3直接数字滤波器的设计385DSP芯片及硬件系统的设计415.1DSP芯片简介415.1.1DSP芯片的介绍415.1.2DSP芯片结构425.1.3DSP系统的特点455.1.4TMS320C5402简介455.1.5TMS320C5402编程465.2DSP硬件系统的设计465.2.1电源电路设计465.2.2时钟电路的设计475.2.3复位电路设计495.2.4仿真接口电路505.2.5IIR数字滤波器的硬件电路506IIR数字滤波器的

4、DSP实现526.1CCS的简介526.1.1CCS的介绍526.1.2CCS工作模式536.2IIR数字滤波器的C语言代码546.3程序仿真图626.3.1输入端的图像变化626.3.2输出端图像变化64参考文献661引言DSP从字面上来说即为“数字信号处理(DSP，DigitalSignalProcessing)”，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的数字信号处理有时域的信号滤波(如IIR、FIR)和频域的频谱分析(如FFT)。IIR、FIR和FFT归根结底为ΣAi×Xi，即

5、乘加运算。“数字信号处理”的关键在于研发一种处理器，对这种处理器从结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，从而高速实现IIR、FIR和FFT等数字信号处理。美国TI公司从20世纪80年代初推出了第一款数字信号处理器TMS32010后，由此引发了一场"数字信号处理"革命。我们现在所说的DSP实际是指“数字信号处理器”，它是一种特别适合于进行数字信号处理的微处理器。它强调运算处理的实时性，因此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流程上做了大的改动。其特点如下：(1)DSP芯片采用

6、了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构，因此比传统处理器的·诺依曼结构具有更高的指令执行速度。(2)DSP芯片大多采用流水技术，即每条指令都由片多个功能单元分别完成取指、译码、取数和执行等多个步骤，从而在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时间。(3)片有多条总线可以同时进行取指令和多个数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址，它们可以在寻址访问前或访问后自动修改容，以指向下一个要访问的地址。(4)DSP芯片大多带有DMA通道控制器和串行通信口等，配合片总线结构，数据块传送速度会大大提高。(5)配有中断处理器和定时控制器，可

7、以方便地构成一个小规模系统。(6)具有软、硬件等待功能，能与各种存取速度的存储器接口。(7)针对滤波、相关和矩阵运算等需要大量乘法累加运算的特点，DSP芯片大多配有独立的乘法器和加法器，使得在同一时钟周期可以完成乘、累加两个运算。(8)低功耗，DSP一般为0.5～4W，而采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1W，可用电池供电。正是DSP芯片的这些特点，使其运算速度要比通用微处理器(MPU)高。例如FIR滤波器的实现，每输入一个数据，对应每阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指和两次取数，有时还需要专门的数据移位操作。DSP芯片可以单周期完成

8、乘加并行操作，以及3～4次数据存取操作，而普通MPU至少需要4个指令周期。因此，在相同的指令周期和片指令缓存条件下，DSP运算程度是普通MPU运算速度的4倍以上。抗混叠滤波输入输