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DSPFIR滤波器数字信号处理A/D、D/A转换
目录
一概述 …………………………………………………………………1
二DSP系统构成……………………………………………………………1
三滤波器的设计原理…………………………………………………………1
3.1数字滤波器的设计原理………………………………………………1
3.2FIR滤波器的基本结构………………………………………………1
四实验程序…………………………………………………………………2
4.1FIR滤波器源程序………………………………………………………2
4.2A/D转换源程序…………………………………………………………2
4.3D/A转换源程序…………………………………………………………5
4.4A/D、D/A转换源程序…………………………………………………7
4.5A/D、FIR、D/A综合程序………………………………………………9
五实验结果……………………………………………………………………13
六心得体会……………………………………………………………………14
七参考文献……………………………………………………………………14
一、概述
随着信息与数字技术的发展,数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。
它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理的基本方法中,通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。
其中滤波是应用非常广泛的一个环节,数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。
本次课程设计要求设计一个采样频率为32KHz,截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器,要求阻带衰减大于50dB。
同时,使用串行A/D、D/A转换芯片对实验箱产生的波形进行采集及发送。
二、DSP系统构成
典型的DSP系统如图2.1所示。
输入
抗混叠滤波
A\D
转换
DSP
芯片
D\A转换
平滑滤波
输出
图2.1典型的DSP系统
由于DSP是用来对数字信号进行处理的,所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。
于是先对输入模拟信号进行调整,输出的模拟信号经过A/D变换后变成DSP可以处理的数字信号,DSP根据实际需要对其进行相应的处理,如FFT、卷积等;
处理得到的结果仍然是数字信号,可以直接通过相应通信接口将它传输出去,或者对它进行D/A变换将其转换为模拟采样值,最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。
当然,图中的有些环节并不是必需的。
如A/D转换,如果输入的是数字信号,就可以直接交给DSP进行运算。
三、滤波器的设计原理
3.1数字滤波器的设计原理
数字滤波器的设计问题就是寻找一组系数ai和bi,使得其性能在某种意义上逼近所要求的特性。
如果在s平面上去逼近,就得到模拟滤波器,如果在z平面上去逼近,则得到数字滤波器。
数字滤波是将输入的信号序列,按规定的算法进行处理,从而得到所期望的输出序列。
一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系,
应满足常系数线性差分方程:
(3.1.1)
x(n)为输入序列,y(n)为输出序列,ai、bi为滤波器系数,N为滤波器的阶数。
3.2FIR滤波器的基本结构
在式3.1.1中,若所有的ai均为0,则得FIR滤波器的差分方程:
(3.2.1)
对式(3.2.1)进行z变换,可得FIR滤波器的传递函数:
(3.2.2)
由此可得到FIR滤波器的结构如图1所示。
FIR滤波器的单位冲击响应h(n)是一个有限长序列。
若h(n)为实数,且满足偶对称或奇对称的条件,即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n),则FIR滤波器具有线性相位特性。
四、实验程序
4.1FIR滤波器源程序
.mmregs
.globalstart
.def start,_c_int00
INDEX.set 1
KS .set 256
.copy "
firin.inc"
.copy "
firdata.inc"
.data
OUTPUT .space 1024
FIR_DP .usect "
FIR_VARS"
0
D_FIN .usect "
1
D_FOUT .usect "
COFFTAB.usect "
FIR_COFF"
N
DATABUF.usect "
FIR_BFR"
BOS .usect "
STACK"
0Fh
TOS.usect "
1
.text
.asg AR0,INDEX_P
.asg AR4,DATA_P
.asg AR5,COFF_P
.asg AR6,INBUF_P
.asg AR7,OUTBUF_P
_c_int00
bstart
nop
start:
STM #COFFTAB,COFF_P
RPT #N-1
MVPD #COFF_FIR,*COFF_P+
STM #INDEX,INDEX_P
STM #DATABUF,DATA_P
RPTZ A,#N-1
STL A,*DATA_P+
STM #(DATABUF+N-1),DATA_P
STM #COFFTAB,COFF_P
FIR_TASK:
STM #INPUT,INBUF_P
STM #OUTPUT,OUTBUF_P
STM #KS-1,BRC
RPTBD LOOP-1
STM #N,BK
LD *INBUF_P+,A
FIR_FILTER:
STL A,*DATA_P+%
RPTZ A,N-1
MAC *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A
STH A,*OUTBUF_P+
LOOP:
EEND B EEND
.end
4.2A/D转换源程序
A/D转换程序,输入端接了实验电路产生的模拟信号(可选择方波、正弦波、三角波),调用该程序,对所选的模拟信号进行采样,采样结果存在3000H开始的数据存储器中,可检查数据存储器的内容是否与采样波形的相对应。
.def_c_int00
.data
TEMP .usect "
TEMP"
20h
TMP .set6Ah
t0_flag.usect"
vars"
t0_cout.usect"
1
AK_SPCR11.set0000000000100001b
AK_SPCR21.set0000001011000001b
AK_RCR11.set0000000001000000b
AK_RCR21.set0000000001000000b
AK_XCR11.set0000000001000000b
AK_XCR21.set0000000001000000b
AK_SRGR11.set0000000000010000b
AK_SRGR21.set0011000000010000b
AK_PCR1.set0000101000000000b
SPSA1 .set48h
McBSP1 .set49h
DXR11.set43h
DXR21.set42h
DRR11.set41h
DRR21.set40h
SPCR11.set00h
SPCR21.set01h
RCR11.set02h
RCR21.set03h
XCR11.set04h
XCR21.set05h
PCR1.set0Eh
SRGR11.set06h
SRGR21.set07h
.text
bstart
nop
NMI rete
nop
SINT17 .space4*16
SINT18 .space4*16
SINT19 .space4*16
SINT20 .space4*16
SINT21 .space4*16
SINT22 .space4*16
SINT23 .space4*16
SINT24 .space4*16
SINT25 .space4*16
SINT26 .space4*16
SINT27 .space4*16
SINT28 .space4*16
SINT29 .space4*16
SINT30 .space4*16
INT0 rsbx intm
rete
INT1 rsbx intm
INT2 rsbx intm
TINT:
rete
RINT0:
XINT0:
nop
SINT6 .space4*16
SINT7 .space4*16
INT3:
nop
HPINT:
RINT1:
BD RECIV
XINT1:
;
*************************
LD #0,DP
STM #200h,SP
STM #0FFFFh,SWWSR
STM #1020h,PMST
SSBX CMPT
STM #3FFFH,IFR
LD #0AH,A
STL A,TMP
PORTW TMP,7H
CALL ADCBSP
STM #0400H,IMR
STM #3000H,AR0
STM #256,AR1
WAIT:
IDLE 1
B WAIT
*************************
ADCBSP STM #SPCR11,SPSA1
STM #0000h,McBSP1
NOP
STM #SPCR21,SPSA1
STM #0000h,McBSP1
STM #SPCR11,SPSA1
STM #AK_SPCR11,McBSP1
LD #02H,A
PORTW TMP,7H
STM #SPCR21,SPSA1
STM #AK_SPCR21,McBSP1
STM #RCR11,SPSA1
STM #AK_RCR11,McBSP1
STM #XCR11,SPSA1
STM #AK_XCR11,McBSP1
STM #PCR1,SPSA1
STM #AK_PCR1,McBSP1
STMSRGR11,SPSA1
STM #AK_SRGR11,McBSP1
NOP
NOP
STM SRGR21,SPSA1
STM #AK_SRGR21,McBSP1
NOP
NOP
STM #RCR21,SPSA1
STM #AK_RCR21,McBSP1
NOP
STM #XCR21,SPSA1
STM #AK_XCR21,McBSP1
NOP
RET
******************************
RECIV:
STM #3FFFH,IFR
LDM DRR11,A
LD #0,ARP
STL A,*AR0+
LD #1,ARP
BANZ LOOP1,*AR1-
STM #3000H,AR0
LOOP1:
RETE
**********************
.end
4.3D/A转换源程序
D/A转换程序,该程序产生一个三角波。
10h
flag .usect"
cout .usect"
DK_SPCR10.set0001100010100001b
DK_SPCR20.set0000001011100001b
DK_RCR10.set0000000001000000b
DK_RCR20.set0000000001000000b
DK_XCR10.set0000000001000000b
DK_XCR20.set0000000001000000b
DK_SRGR10.set0000111100010011b
DK_SRGR20.set0011000000111111b
DK_PCR0.set0000101000001111b
SPSA0 .set38h
McBSP0.set39h
DXR10.set23h
DXR20 .set22h
DRR10.set21h
DRR20.set20h
SPCR10.set00h
SPCR20.set01h
RCR10.set02h
RCR20.set03h
XCR10.set04h
XCR20.set05h
PCR0.set0Eh
SRGR10.set06h
SRGR20.set07h
.text
bstart
NMI rete
INT0 rete
INT1 rete
INT2 rete
B XT
start LD #0,DP
STM #07FFFh,SWWSR
STM #1020h,PMST
ST #0FFFH,*(cout)
PORTW TMP,2H
PORTW TMP,1H
LD #0AH,A
ST #0,*(flag)
CALL DACBSP
LD #0FFFH,A
SSBX INTM
STM #0020H,IMR
RSBX INTM
STLM A,DXR10
ST #0,TMP
B WAIT
DACBSP:
STM #SPCR10,SPSA0
STM #0000h,McBSP0
STM #SPCR20,SPSA0
STM #0000h,McBSP0
STM #SPCR10,SPSA0
STM #DK_SPCR10,McBSP0
STM #DK_SPCR20,McBSP0
STM #RCR10,SPSA0
STM #DK_RCR10,McBSP0
NOP
STM #XCR10,SPSA0
STM #DK_XCR10,McBSP0
STM #PCR0,SPSA0
STM #DK_PCR0,McBSP0
STM SRGR10,SPSA0
STM #DK_SRGR10,McBSP0
STM SRGR20,SPSA0
STM #DK_SRGR20,McBSP0
STM #RCR20,SPSA0
STM #DK_RCR20,McBSP0
STM #XCR20,SPSA0
STM #DK_XCR20,McBSP0
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