DSP实现方法解析

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A 0AA0b++6b0b×0543210×x×0(xnx(0-n(06n-0)54321)0)
;设置小数乘法 ;设置AR2 ;设置复位值AR0=6 ;设置缓冲区首地址 ;输入x(n) ;A清0,设置迭代次数
数据存储器
③ 读完最后一个样本后，输入最新样本并存入缓冲 区的顶部。
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2021年7月1日
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
数据存储器 缓冲区:
缓冲区顶部 最新样本
顶部为低地址单元，存放最新样本；
底部为高地址单元，存放最老样本；
指针ARx指向缓冲区底部。
缓冲区底部 最老样本 ←ARx
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2021年7月1日
DSP原理及应用
文编查 工 调 性 选 扩工 视 帮
件辑看 程 试 能 项 展具 窗 助
项
功
目
能
程序的编辑、汇编和链接过程
示意图
. cmd 链接命 令文件
.asm 源文件
文本编辑器
汇编器
.obj 目标文件
-l
链接器 -m
.out 输出文件
-o
调试程序
. lst 列表文件
. map 存储器 映像文件
十六进制 转换程序 HEX500
LD + DELAY → LTD
MAC + DELAY → MACD
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2021年7月1日
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
注意：用线性缓冲区实现z-1运算时，缓冲区的数据 需要移动，这样在一个机器周期内需要一次 读和一次写操作。因此，线性缓冲区只能定 位在DARAM中。
优点： 在存储器中新老数据的位置直观明了。
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2021年7月1日
DSP原理及应用
FIR滤波器的实现
’C54x提供的乘法-累加指令MAC和循环寻址方 式，可使FIR数字滤波器在单周期内完成每个样值 的乘法 -累加计算。而每个样值的乘法-累加计算, 可采用RPTZ和MAC指令结合循环寻址方式来实现。
为了实现对应项乘积运算，输入的样值x(n)和
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2021年7月1日
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
求y(n)的过程：
算法：
y(n)
7
bi
x(n
i)
i 0
数据存储器
ARx→ ARx→↑ ARx→↑ ARx→↑ ARx→↑ ARx↑→
↑
ARx→ ARx↑→
最xx(新(n样n+)1本) xx((nn-)1) x(n-21) x(n-32) x(n-43) x(n-54) x(n-65) 最x(老n样-76本)
.word 2*32768/10
.word 1*32768/10
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数据存储器
x 暂存y(n)
x(n)
x(n-1)
；自定义数据空间
x(n-2) x(n-3)
x(n-4)
x(n-5)
；定义b6=0.1 ；定义b5=0.2
； ；定 定定义 义义bb系43==数-00.b3.i4
；定义b2=-0.4 ；定义b1=0.2 ；定义b0=0.1
基本算法: 采用乘法累加运算。即不断地输入样本 x(n)，经过z-1延时后,再进行乘法-累加，最后输出滤波 结果y(n)。
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2021年7月1日
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
特点：
① 在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区(滑窗)， 用来存放最新的N个输入样本；
② 从最老样本开始取数，每取一个数后，样本向下 移位；
FIR滤波器的设计方法
FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法 。
窗函数法是最基本的方法 ，窗的类型有：
矩形窗
Hanning窗
Blackman窗 Kaiser窗
DSP设计者可以利用功能强大的MATLAB工具很方便的
设计出逼近理想特性的FIR滤波器。
然后将FIR系数放入DSP程序中。
FIR滤波器的MATLAB设计
b=fir1(n，Wn) b=fir1(n，Wn，‘ftype’) b=fir1(n，Wn，Window) b=fir1(n，Wn，‘ftype’，Window)
n：滤波器的阶数；Wn：滤波器的截止频率； ftype：用来决定滤波器的类型，
当ftype=high时，可设计高通滤波器；
当ftype=stop时，可设计带阻滤波器。
1. 线性缓冲区法
求y(n)的过程：
算法
y(n)
7
bi
x(n
i)
i 0
数据存储器 最x新(样n)本 x(n-1) x(n-2) x(n-3) x(n-4) x(n-5) x(n-6)
ARx→ 最x(老n样-7本)
取数、移位和运算:
① 以ARx为指针，按x(n-7)……x(n)的顺序取 数，每取一次数后，数据向下移一位，并完成 一次乘法累加运算； ② 当经过8次取数、移位和运算后，得y(n)； ③ 求得y(n)后，输入新样本x(n+1)，存入缓冲 区顶部单元； ④ 修改指针ARx，指向缓冲区的底部。
CCS两种工作模式
软件仿真器模式：可以脱离DSP芯片，在PC机上 模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算 法实现和调试。 硬件在线编程模式：可以实时运行在DSP芯片上, 与硬件开发板相结合在线编程和调试应用程序。
仿真器与目标系统JTAG接口连接示意图
CCS的安装及设置
可供使用 的配置
加入配置按钮 清除配置按钮
MATLAB是一种功能强、效率高、便于进行科学 和工程计算的交互式软件包，它集数值分析、矩阵 运算、信号处理和图形显示于一体，为用户提供了 方便、友好的界面环境。
MATLAB中的工具箱（Toolbox）包含了许多实用 程序。它提供了多种FIR滤波器设计方法。
FIR滤波器参数获取
1. fir1函数
语法：
2021年7月1日
x(n-6)
程序存储器
COEF
b6
b5
b4
b3
b2
b1
DSP原b理0及应用
用线性缓冲区实现FIR滤波器
程序清单： .text
start: SSBX FRCT STM #x+7,AR2 STM #6,AR0 LD #x+1,DP PORTR PA1,@x+1
FIR1: RPTZ A,#6 MACD *AR2-,COEF,A STH A,*AR2 PORTW *AR2+,PA0 BD FIR1 PORTR PA1,*AR2+0 .end
0.0141 0.0668 0.5996 0.0668 0.0141
-0.0043 -0.0017
0.0000 0.0098 0.0179 -0.0585 0.3005 0.0003 -0.0172 -0.0032
0.0008
实现FIR滤波器中延迟方法
FIR滤波器的输出表达式为
y[n] b0x[n] b1x[n 1] bn-1x[n N 1]
DSP器件原理及应用
专题3—FIR滤波器算法、编程及仿真
CCS简介
CCS是TI公司推出的用于开发DSP芯片的集 成开发环境，它采用Windows风格界面，集编 辑、编译、链接、软件仿真、硬件调试以及实 时跟踪等功能于一体，极大地方便了DSP芯片 的开发与设计，是目前使用最为广泛的DSP开 发软件之一。
原因：为使CCS IDE能工作在不同的硬件或仿真目标上
CCS的安装及设置
系统配置窗口
安装驱动程序
CCS的应用界面
主菜单 工具条
工程项目窗口
源程序编辑窗口 反汇编窗口
寄存器显示窗口
图形显示窗口 内存显示窗口
主菜单
主菜单包含有11个选项。
File Edit View Project Debug Profiler Option GEL Tools Window Help
FIR滤波器的基本原理
差分方程： 结构图：
N 1
y(n) bi x(n i) i0
x(n)
x(n 1) x(n 2)
z 1
z 1
z 1
x(n N 1) z 1
b0
b1
b2
bN 2
bN 1
+
y(n)
FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断地从输入端读入
样本值x[n]，经延时( z1 )后做乘法累加，输出滤波结果y[n]。
程序清单：
.title “FIR1.ASM”
.mmregs
.def start
x
.usect “x”，8
PA0 .set 0
PA1 .set 1
.data
COEF： .word 1*32768/10
.word 2*32768/10
.word -4*32768/10
.word 3*32768/10
.word -4*32768/10
←PORTR x(n)
x(n-1) x(n-2) x(n-3) x(n-4) x(n-5) x(n-6) x(n-7)
y(n)=b0x(n)+y1 y(n)=y1=b1x(n-1)+y2 y(n)=y2=b2x(n-2)+y3 y(n)=y3=b3x(n-3)+y4 y(n)=y4=b4x(n-4)+y5 y(n)=y5=b5x(n-5)+y6 y(n)=y6=b6x(n-6)+y7 y(n)=y7=b7x(n-7)+0
x
AR1→ A28R1→
数据存储器 暂存y(n) x(n) x(n-1) x(n-2) x(n-3) x(n-4) x(n-5) x(n-65)
A b6×x(n-6)+A
b66×x(n-6)+A
x(n-6)
2021年7月1日
程序存储器
b
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0DSP原理及应用
用线性缓冲区实现FIR滤波器
b= 0.0007 0.0036
-0.0002 -0.0381 -0.0904 -0.0904 -0.0381 -0.0002 0.0036
函数方法产生系数
0.0008 -0.0032 -0.0172 0.0003 0.3005 -0.0585 0.0179 0.0098 0.0000
-0.0017 -0.0043
滤波系数bi必须合理的存放，并正确初始化存储块 和块指针。样值x(n)和滤波系数bi的存放可用线性 缓冲区或循环缓冲区实现。
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2021年7月1日
DSP原理及应用
FIR滤波器的实现
(1) 用线性缓冲区实现FIR滤波器 双操作设数N=寻7，址F指IR令滤：波M器AC的D 算*A法R1：-,b,A
功能：A=Ay+((nA)=R1b)0×x(n(b)+)b,1xA(Rn1--11)→+…AR+1b,5(xA(Rn1-)5→) +(bA6Rx1(+n1-)6)
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2021年7月1日
结果： ① y(n)
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
求y(n+1)的过程：
算法：
y(n
1)
7
bi
x(n
1
i)
i 0
取数顺序： x(n-6)……x(n+1)
最新样本：
数据存储器 x(n+12)
数据存储器 x(n+8)结果：ຫໍສະໝຸດ xx((nn+)1)
x(n+7)
xx((nn-)1)
x(n+6)
x(n-21)
x(n+5)
x(n-32)
x(n+4)
x(n-43)
x(n+3)
x(n-54)
x(n+2)
ARx→ x(n-65)
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ARx→ x(n+1)
2021年7月1日
x(n+2)
① y(n) ② y(n+1) ③ y(n+2) ④ y(n+3) ⑤ y(n+4) ⑥ y(n+5) ⑦ y(n+6) ⑧ y(n+7)
FIR滤波器参数获取
2. fir2函数 设计一个30阶的低通FIR滤波器，其截止频率为
0.6,汉明（Hamming）窗。
解：采用fir2函数的程序格式： f = [ 0 0.6 0.6 1 ]； m = [ 1 1 0 0 ]； b=fir2（36，f，m）；
MATLAB函数方法产生的滤波器系数
Window：用来指定滤波器采用的窗函数类型，
其默认值为汉明（Hamming）窗。
FIR滤波器参数获取
2. fir2函数 用来设计有任意频率响应的各种加窗FIR滤波器。
语法： b=fir2（n，f，m） b=fir2（n，f，m，Window）
FIR滤波器参数获取
2. fir2函数 说明：
参数n为滤波器的阶数； 参数f为频率点矢量; 参数m为幅度点矢量，在矢量m中包含了与f相对应 的期望得到的滤波器幅度； 参数Window用来指定所使用的窗函数类型，其默认 值为汉明（Hamming）窗;
DSP原理及应用
1. 线性缓冲区法
Z-1的运算是通过执行存储器延时指令来实现的。 即将数据存储器中的数据向较高地址单元移位来进行 延时。 其指令： DELAY Smem ；(Smem) Smem+1
DELAY *AR3-
；AR3指向源地址
将延时指令与其他指令结合使用，可在同样的 机器周期内完成这些操作。例如：
不断地对输入样本进行n－1延时后，再进行乘法累加。
C54x通过两种方法实现FIR滤波器。 1. 线性缓冲区法 2. 循环缓冲区法
1. 线性缓冲区法
FIR滤波器的输出表达式：
y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+ … +bn-1x(n-N+1) bi为滤波器系数，x(n)为滤波器在n时刻的输入，y(n)为n时刻 的输出。