基于DES5402PP的IIR滤波器设计与实现

1、基于des5402pp的iir滤波器设计与实现在许多实际应用系统中，输入信号既可以是语音信号、调制的电话信号、编码的数字信号、压缩后的图像信号，也可以是各种输出的模拟信号，这就需要dsp通过a/d和d/a转换完成数字信号和模拟信号之间的转换，从而能使dsp处理模拟信号和将数字信号转换成易于人机交互的声、光、电等信号。des5402pp是一个采纳ti公司的tms320c5402为核心处理器的试验开发板，它提供的tlc320ac01能很好的完成这一功能。1 iir的matlab设计尽管iir滤波器的算法比fir滤波器要复杂，且不是因果稳定的，但iir滤波器也具有多种优越性，它可充分利用模拟滤波器的

2、设计成绩，工作量相对较小；在相同的设计指标下，可以用较低的阶数获得较好的性能；所用的存储单元少，因此对于硬件来说，在相同时钟速率和存储空间下可以提供更好的带外衰减特性。设低通iir切比雪夫滤波器的采样点为256个，采样频率为600hz，输入为两个频率分离为100hz和300hz的正弦信号的合成信号。设定截止频率为200hz，可以预料，将保留100hz的信号，300hz的信号基本被滤掉。按照系统的设计流程，先在matlab中求得iir滤波器的系数。主要分为三个步骤：产生本系统的测试信号；调用matlab中的滤波器函数，求出滤波器的系数；调用filter函数举行滤波，输出滤波后的信号。验证滤波器的

3、性能后，将滤波器的系数通过程序写成.inc的文件，通过.include语句将其写入dsp汇编程序中。2 c5402的缓冲串口（bsp）工作方式tms320c5402是ti公司生产的16位定点、速度为100、ram为1616位、rom为4k16位、可编程、低功耗和高性能的dsp。它提供的各种类型的串口都可以在全双工方式下通信，其串口信号与许多符合工业标准的串行设备兼容，可以挺直衔接。当串口复位时，可通过dsp来关闭或打开串口工作时钟，并允许串口运行在低功耗模式下。缓冲串口在bsp在标准串口的基础上增强一个自动缓冲单元abu，是一种增加型标准串口。允许8、10、12、16、20、24或32位的数据

4、传输。因为abu是一个附加规律，它允许串口单元挺直将数据读写到c5402的内部自立存储器，不需要cpu参加，从而使bsp传输速度更快。表1给出了bsp发送和接收数据初始化的操作步骤。表1 bsp的发送和接收初始化步骤3 ac01的特点tlc320ac01也是ti公司生产的一款集成有a/d和d/a的芯片，通过串口与dsp或其他设备通信。ac01的最高采样频率为25khz，其数据精度为16位，采纳单一5v电源供电。c5402与ac01衔接后，可以只用法一个缓冲通道串口来同时实现数据的采集和输出，从而节约了dsp的硬件开销。因此，dsp与ac01的衔接用法在信号处理中得到了广泛的应用。试验系统des

5、5402pp用法ac01作为模拟信号接口，有两个ac01，分离工作于“主”、“从”模式。利用“主ac01”产生合成的输入信号，“从ac01”将该信号转换成滤波的数据信号并输入到dsp芯片。其中，dsp还可以通过读写ac01的寄存器，控制ac01的采样频率、增益、低通、高通滤波器的截止频率等参数。ac01的九个控制寄存器如表2。表2 tlc320ac01的数据存储器功能在ac01正常工作前，必需对它举行正确的初始化。初始化的操作主要工作是配置ac01的以上各个数据存储器。采样频率fs=mclk/2ab，其中，mclk为dsp的工作频率，a，b分离为a，b寄存器的内容。因为试验设置采样频率为600

6、hz，因此设a，b寄存器的内容分离为5和4。即：4 c5402和ac01的衔接方式41 c5402和ac01的硬件衔接在主/从模式下，dsp可以不通过其他器件而挺直与两个ac01相连。其硬件衔接1所示：图1 主/从tlc320ac01和tms320c5402的衔接42 c5402和ac01的软件衔接先在c5402的数据存储空间写入256个数据（即三个正弦信号混合而成的测试信号的离散表示），然后通过缓冲串口将数据发送到“主ac01”，利用“主ac01”的d/a通道产生一个模拟信号作为iir滤波器的输入信号。因为试验中des5402pp的信号输出通道与输入通道相连，即“主ac01”的输出作为“从a

7、c01”的输入，“从ac01”的dout端口与dsp芯片的dr端相连。另外，在串口通讯中，由于数据时钟和帧同步信号都由ac01产生，所以c5402将用法外部时钟和帧同步信号。在用法串口前，需要对它举行初始化，包括串口收发中断设置和串口寄存器的初始化，主要代码如下：同时，要修改中断向量表以便正确响应串口的接收和发送中断哀求，其中发送中断产生测试信号和完成对ac01的初始化。事实上对信号滤波的实现，就是指从a/d读到一个数据后调用滤波程序，然后输出数据到d/a。5 试验过程与结果分析试验程序主要包括以下几个步骤：（1），对dsp的寄存器、缓冲串口以及定时器初始化，确保能提供ac01正确的时钟信号。

8、完成该步骤后，检测dsp的clkr和fsr引脚可以看到延续输出的信号。（2），同过dsp的缓冲串口对ac01举行初始化，正确设置ac01的采样率控制寄存器（表2中的r1），设置其采样频率。完成该步骤后，检测ac01的dout引脚可以发觉有延续输出的信号。（3），设置dsp的中断，从缓冲串口读取数据。这一步可以通过ccs环境查看读取的数据是否正确。假如正确，将采样数据送到滤波程序中，举行滤波处理，得到结果后，挺直送到ac01的d/a单元输出。否则，返回步骤（1）。滤波前后的波形2和图3所示。可以看到，比起滤波前的（a）图，（b）图的时域和频域波形得到显然充实，300hz的信号基本被滤除。（a）滤波前的信号波形 （b）滤波后的信号波形图2 滤波前后信号的时域波形（a）滤波前的信号频率 （b）滤波后的信号频率图3 滤波前后信号的频域波形在图2(b)中，可以看到，只剩下一种频率的正弦信号。从频域来看，在图3（b）中，高频部分已经基本减弱，同时低频也有少量损失，只要将滤波器的阶数高一些或者截止频率略微定低一些，便能更大程度的保留低频信号、消退高频信号。6 结语在信号与信息的过滤、检测和预测等处理中，都要用法滤波器，数字滤波器是数字信号处理中用法最广泛的一种办法。iir数字滤波器的设计过程中，可以借助模拟滤波器的设计成绩或挺直采纳典型的滤波器类型，削减工作量。而在信号的输